月球远离地球的诸多谜团

UFO中文网

很多人都有一个误区，认为月球远离地球是宇宙膨胀的直接表现。其实，这种想法是错误的。
在地月系这样的宇宙尺度中，起主导作用的不是宇宙膨胀，而是万有引力。
因为月球对于地球的引力作用产生的潮汐作用，月亮将其公转的动能通过引潮力的途径将能量转化为潮汐能，天长地久，月球的动能逐渐的转化为了地球上的潮汐能，它的动能逐渐减小。所以绕地球的周期渐渐变长，距离地球也越来越远。
在遥远的将来，宇宙膨胀终于会在地月系中起主导作用，但那是在很久以后（有人估计1万亿年），那时候地月系甚至宇宙还存在都没有人敢保证。不管怎么样，现在让月球渐渐远离地球的原因不是宇宙膨胀而是月球对地球的摄动力。 10亿年前，月亮不可能距离地球只有18000公里。

简单来说，由于地球表面大部分被海洋覆盖，液态的海水在月球引力的作用下产生潮汐现象，大量海水在地球上靠近和远离月球的两侧向上拱起。再加上地球自转速度远大于月球公转速度，受到月球引力作用而拱起的海水会在地球自转的带动下偏向月球运行的前方。这部分海水产生的对月球的引力，在月球围绕地球公转的方向上有一个微小的分量。正是这个分量，导致月球逐渐获得能量，从而逐渐远离地球。同样道理，被月球潮汐带动的海水也一直在拖慢地球的自转速度，因此地球上一天的长度正在越来越长。



那么，月球远离地球的速度有多少呢？由于阿波罗登月时，宇航员在月面上架设了激光反射装置，因此现在的天文学家能够非常精确并且方便地测量地月之间的距离。1994年，Dickey等人在《科学》杂志上发表文章称，目前月球远离地球的速度是每年3.82±0.07厘米。如果假设月球远离地球的速度始终保持在这个数值，那么10亿年间地月之间的距离就会增加大约38200千米。而今天的地月平均距离大约是384400千米，因此在这个简单假设之下，距今10亿年前地月距离大约是今天的90%，但仍然有346200千米。

或许有人会说，你怎么知道过去月球远离地球的速度就跟现在一样呢？确实，这一点无论是从理论上还是从实际观测中，都是得不到保证的。因为地球上海洋的状态一直在不断变化（板块飘移神马的……），因此由海洋潮汐导致的月球远离自然也应该不断变化才对。但是，我们是不可能跑回到10亿年前去看月亮离地球有多远的。不过不要紧，科学家已经在地层中找到了一些证据。

地层中有些沉积物的形成过程会受到海洋中潮汐的影响，因此对这些所谓的“潮汐韵律层”（tidal rhythmite）进行仔细分析之后，科学家可以推测出很久以前的潮汐周期。Williams在1990年对不同年代的沉积物进行分析后发现，距今6.5亿年前月球远离地球的速度是每年1.95±0.29厘米，而距今25亿年前到距今6.5亿年前，月球远离地球的平均速度是每年1.27厘米。1997年，Williams又对同一组数据进行了重新分析，结果显示距今6.5亿年前至今，月球远离地球的平均速度为每年2.16厘米。

请注意，这些数字都要小于目前每年3.82±0.07厘米的数值！因此，实际上，10亿年前地球到月球的距离要比之前我们算出来的346200千米更远。1996年，Sonett等人在《自然》杂志上发表文章，他们通过研究多个地区的沉积物得出结论：距今9亿年前的元古宙晚期，地球上的一天只有大约18个小时，当时的一年长达481天。那么，当时的月亮距离地球有多远呢？我没有查到确切的数据出处，但有一个数据称，距今9亿年前月亮要比现在近21250英里，也就是大约34200千米——换句话说，当时的地月距离大约是35万千米。

月球不是规则球形，而是极直径略小于月球赤道（以下简称“赤道”）直径的天体。仔细观察月球形状，我们会发现它好像被人用拇指和食指捏住两极“挤”过一样。

这一现象并不奇怪，因为在久远的月球形成初期，月球自转产生的离心力可能使岩浆尚未冷却的月球赤道地区“鼓”出一块。然而，这只是关于月球形状的种种假设之一，尽管人类已经登上月球，但众多的月球之谜仍有待科学家一一破解。

谜团一横截面像个橄榄球

早在18世纪末，法国数学家皮埃尔－西蒙·拉普拉斯就注意到，形状不规则的月球自转时会发生“颤抖”。

月球赤道直径约3476千米，比极直径约长4千米，说明月球形状不规则的程度较轻微。

但参照月球27天7小时43分钟11．5秒的自转周期，赤道直径与极直径的长度差异仍比理想值大了一些。

“谜团在于月球太扁了，”美国麻省理工学院地球物理学与行星科学教授玛丽亚·T·朱伯告诉《纽约时报》记者。

20世纪六七十年代，太空探测器发现，处于月球与地球地心连线上的月球半径被拉长，也就是说，如果沿赤道把月球分成两半，截面不是正圆，而是像橄榄球一样的椭圆，“球尖”指向地球。

但迄今无人能就月球当前形状的成因给出完全令人信服的解释。

谜团二两面“长相”完全不同

一般认为，45亿年前，一个火星大小的天体撞击地球，产生的部分碎片形成月球，但这也仅限于推测。

月球形状的另一个谜团是，月球面对地球一面在物质构成及外貌方面与背对地球一面差异很大：前者地壳比另一面地壳薄许多，并拥有由玄武岩构成的广阔平原，这些平原被称为月海，这是很久以前月球表面火山喷发的结果。背对地球的一面地壳厚很多，有更多陨石坑，几乎没有月海。

一定程度上，月海中密度较高的玄武岩使月球的质量中心不在几何中心，偏离了约1．6千米。但是，迁移的发生过程尚不清楚。

“那将成为一个好的研究计划，”加拿大约克大学天文学教授基莫·因纳宁说。

法国人拉普拉斯在18世纪末发现月球形状不规则难能可贵，然而，他没有看到的是，月球正在逐渐远离地球。

谜团三正在逐渐远离地球

几十年前“阿波罗”号登月时，宇航员在月球表面安放了一面镜子。此后，科学家从地球上向这面镜子发射激光，并通过激光往返时间测算月地距离。结果显示，月球每年远离地球约3．8厘米。

现在的月球自转和公转周期相同，所以它的一面总是朝向地球。科学家估计，和现在约38万千米的距离不同，早期的月地距离可能只有约2．6万千米。由于天体运行轨道半径与天体转速有关，按照这一假设，1比1的自转公转周期比可能解释当前月球形状不规则的现象。

还有一些科学家假设，月球形成初期的自转公转周期比为3比2，也就是公转2周期间自转3周，这种情况至多持续了几亿年，最后因为潮汐力而自转降速，自转公转比稳定为1比1。计算结果表明，这段自转比公转快的时期可能提供足够的力，为月球形成目前的形状准备了条件。

美国和法国的科学家利用1969年美国宇航员登月时放置在月球上的镜子进行测量的结果表明，28年来地球与月球的距离增加了一米多，美法两国科学家是利用精确的时间测量法来测量月地之间距离变化的，这种方法将激光脉冲投射到镜面上然后又反射回地面上的探测器，一个来回约为2.5秒钟，不断测量来回所用时间的变化，就可得知月地距离的变化。多次测量表明，地球与月球之间的距离由于地球表面上潮汐的磨擦作用每年增加将近4厘米。

为什么会出现这种情况呢？科学家认为，在月球引力的作用下地球产生潮汐，这种潮汐运动中的一部分能量就分散到地球的海洋里，由于这种能量的失去，月球系统的运动就受到影响，这就是月球逐渐远离地球的原因。

这一结果也得到了其他科学家的印证。美国两位地理学家通过对鹦鹉螺化石的研究，也发现月球确实正在远离地球。这两个科学家观察了现存的几种鹦鹉螺化石的研究，发现其贝壳上的波状螺纹具有树木年轮一样的功能，螺纹分许多隔，虽宽窄不同，但每隔上细小波状生长线在30条左右，与现代农历一个月的天数完全相同。观察发现，鹦鹉螺的波状生长线每天长一条，每月长一隔。这种特殊生长现象使两位科学家得到极大启发，他们又观察了古鹦鹉螺化石，惊奇地发现，古鹦鹉螺的每隔生长线数随着化石年代的上溯而逐渐减少。而相同地质年代的螺壳生长线却是固定不变的。研究显示，现代鹦鹉螺的贝壳上，生长线是30条；新生代渐新世的螺壳上，生长线是26条；中生代白垩纪是22条，侏罗纪是18条；古生代石炭纪是15条，奥陶纪是9条。由此推断，在距今4.2亿年前的古生代奥陶纪时，月亮绕地球一周只有9天。两位地理学家又根据万有引力定律等物理学原理，计算了那时月亮和地球之间的距离，得到结果是，在4亿多年前，月球与地球之间的距离仅为现在的43%。

科学家们还对近3000年来有记录的月蚀现象进行了计算研究，结果也与上述推理完全吻合，证明月亮正在逐渐远去。

相关链接

月球起源猜想

分裂说：月球是地球的“亲生女儿”，即月球是从地球中分裂出来的。在地球形成的早期，呈熔融态，自转得飞快，赤道面上的一部分熔体被甩了出去，在行星际空间凝聚后形成月球，太平洋就是分裂出月球后留下的“疤痕”。

同源说：月球与地球是“兄弟”，它们在太阳星云凝聚过程中同时“出生”，月球是地球形成后剩下的残余物质所组成的。

俘获说：月球是地球抢过来的“女儿”，即地球与月球由不属于同一星云团的物质形成，外来的月球在飞过地球附近时被地球的强大引力所捕获，最终成为一颗环绕地球运行的卫星。

撞击说：目前获得了大多数学者的支持。在太阳系形成早期，大约在相当目前地月系统存在的空间范围内，形成了一个质量相当于现在地球质量9/10的“原地球”和另一个火星大小的天体“原月球”。由于这两个天体相距不远，因此有机会发生碰撞，不仅使“原地球”的自转产生了偏斜，而且使“原月球”碎裂，一部分被“原地球”吸积并变成了地球的一部分。另一部分飞离的气体尘埃物质受地球引力的作用，呈盘状分布在洛希限以外的空间，它们通过吸积，先形成一些小天体，然后像滚雪球一样不断吸积增长，最终形成现在的月球。