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月球起源及其对地球的影响

2016-10-16 16:45:32来源: 人学研究网 已浏览人数:
一颗火星大小的天体(被称为忒亚,神话故事中月球女神塞勒涅的母亲)与原生地球碰撞,爆裂出的物质进入环绕地球的轨道,经由吸积形成月球。

 

人学研究网 宇宙探索 星球史记 潮汐与月球
 

月球起源

假说一:月球和地球一样,是在46亿年前由相同的宇宙尘云和气体凝聚而成的;“同源说”

假说二:月球是由地球抛离出去的,抛出点後来形成太平洋;“分裂说”

假说三:月球为宇宙中个别形成的星体,行经地球附近时被地球重力场捕获,而环绕地球。“俘获说”

假说四:认为在地球尚处于熔融状态时,一个大的星子与地球撞击,抛射出来的物质被送入地球轨道,逐渐聚集形成月球。“碰撞说”

当今主流的地月系统形成理论是大碰撞说:一颗火星大小的天体(被称为忒亚,神话故事中月球女神塞勒涅的母亲)与原生地球碰撞,爆裂出的物质进入环绕地球的轨道,经由吸积形成月球。在太阳系诞生的早期,巨大的撞击很常见的。计算机模拟的大碰撞模型表表明,这样的撞击后产生的双星系统具有充分的角动量匹配目前地月系统的轨道参数,而且也可以解释月球具有相对较小核心的原因。此外,大碰撞说还可以合理解释地月成分的不同:月球的大部分组成成分都来自撞击前的天体,而并不是原生的地球。但是这个假说仍然不是很完善,例如对陨石的研究却显示内太阳系的其他天体,如火星、灶神星等,其氧和钨的同位素成分和地球不同,而地球和月球有非常相似的同位素成分。一个合理的解释是导致地月系形成的撞击混合了地球和月球形成时挥发的物质,有可能导致两个天体之间同位素的组成变得均衡,但这种解释仍有争议。大碰撞中所释放的大量能量和之后在地球轨道上再作用的物质会熔化地球的外壳,形成岩浆海。新形成的月球也会产生自己的月球岩浆海,估计它的范围深度为500公里至一个月球半径。另外一种假说则认为大碰撞产生了两颗在同一轨道上的卫星,一个就是月球,而另外一个较小,直径只有约1000公里。在数千万年后,两个卫星缓慢相撞,最后合二为一。这种假说解释了月球一面地势平坦,另一面则地势起伏不平的原因。
 

月球是地球的同步自转卫星,它绕轴自转的周期与绕地球的公转周期是相同的,这使得它几乎永远以同一面朝向地球。它之前以较快的速度旋转,在后来由于地球产生潮汐摩擦,让其自转速度减慢,直到最后以同一面持续面对地球,即潮汐锁定。
 

月球是地球的唯一卫星,对地球具有引潮力的作用。科学家们已经研究证实,月球引潮力不仅能诱发地震、对人体健康和生物活动产生影响,而且对地球的天气气候也有影响。
 

地月系统与潮汐
 

天然卫星是指环绕行星运转的星球,而行星又环绕着恒星运转。就比如在太阳系中,太阳是恒星,我们地球及其它行星环绕太阳运转,月亮、土卫一、天卫一等星球则环绕着我们地球及其它行星运转,这些星球就叫做行星的天然卫星。
 

地球与月球构成了一个天体系统,称为地月系。在地月系中,地球是中心天体,月亮是地球的卫星,因此一般把地月系的运动描述为月球对于地球的绕转运动。

然而,严格地说,月球并不是绕地球旋转,而是绕地月系的共同质心(位于地心与月心连线上 距地心4671km处)旋转,地球也绕该共同质心与月球作同步对称绕转,但绕转半径与月球相比小80余倍,地球与月球绕它们的公共质心旋转一周的时间为27天7小时43分11.6秒,也就是27.32166天,这种绕转使得月球与地球之间的引力和离心力达到平衡。
 

潮汐:因月球和太阳对地球各处引力不同所引起的水位、地壳、大气的周期性升降现象。海洋水面发生周期性的涨落现象称为海潮,地壳相应的现象称为陆潮(又称固体潮),在大气则称为气潮。

上述三种潮汐中海潮最为明显。中国古代对海潮早就作过细致的观测。汉代哲学家王充在他的《论衡》一书中提出"涛之起也,随月盛衰",指明潮汐与月相变化有关。十七世纪,牛顿用引力定律科学地说明海潮是月球和太阳对海水的吸引所引起的。至于陆潮和气潮,都是相当小的,一般必须用精密仪器才能测出。

由月球的引力所引起的潮汐称太阴潮。一个太阴日(月球连续两次上中天的时间间隔)长约24小时50分,在这期间地球表面上同一点发生两次涨潮,两次落潮,因此连续两次涨潮的间隔时间约为12小时25分。太阳和月球一样,也会引起潮汐,称为太阳潮。
 

地球上的海水或江水,受到太阳、月球的引力以及地球自转的影响,在每天早晚会各有一次水位的涨落,这种现象,早称之为潮,晚称之为汐。“朝生为潮,夕生为汐”。

潮汐的存在使天体之间的相对速度减小,对彼此的自转起刹车作用。比如,月球和地球之间的潮汐使月球的自转周期等于它的公转周期,称之为潮汐锁定。

潮汐使天体被拉长,如果是黑洞等质量巨大的天体引起的潮汐,一旦潮汐力超过分子间作用力,会把周围的物体撕得粉碎。
 

虽然潮汐对固体形变的影响不大,但是潮汐往往成为地球上地震(星震)的诱因之一。

我国古代余道安在《海潮图序》一书中说:“潮之涨落,海非增减,盖月之所临,则之往从之。”汉代思想家王充在《论衡》中写到:“涛之起也,随月盛衰。”他们都指出了潮汐与月球有关系。

“八月十八潮,壮观天下无。”这是北宋大诗人苏东坡咏赞钱塘秋潮的千古名句。

古希腊哲学家柏拉图认为潮汐就是地球的呼吸。中国古代的《山海经》就有潮汐与月亮有关的记载。
 

人学网·宇宙探索栏目责编:自然子


 

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