宇宙浩瀚无垠，星球数不胜数，为何地球仅有月球一颗卫星？

十年2017

其他的近地卫星能否（或曾经）保持稳定？

网友提问：尽管曾经可能有其他卫星环绕着地球，但是现在没有比月球离地球更近的卫星了。根据目前为止所知道的月球形成场景，月球是由地球与曾经离地球更近的一条轨道上的protoplanetesimal（未找到释义）的大撞击所喷射出的物质聚集形成的，随后,它通过地球的潮汐作用逐渐演化成现在的轨道，任何轨道介于月球初始轨道和先进月球轨道之间的卫星，都应该因卫星之间的撞击而被移除了。

因为太阳和月球的作用，月球运动轨道之外的卫星轨道应该十分不稳定。

答：非常感谢你对于“向天文学家提问”所提出的问题。你对于地球为何只有月亮一颗自然卫星的表述是正确的，让我们来提炼一下观点更深入的分析一下细节。关于地球其他自然卫星存在与否的问题可以分成三个部分。

半长轴小于月球的卫星

正如你所说，目前为止，我们认为月球是由它离地球较近时一场大撞击时产生的地面物质的堆积形成的，而后它的轨道因为潮汐作用逐步扩大。所有半长轴介于月球曾经和现在半长轴之间的卫星都会和月球相撞然后从原来的系统中移除。

Runcorn 写过一篇以此为主题的很有趣的文章(发表于1982年《地球与行星内部的物理学》第24期，《月极的原始位移》，第205-217页) 在这篇文章里，作者提出，月球表面的海盆有可能是由于地球卫星撞击形成的。海盆的形成会影响月球一时的惯性以及自转轴。这就解释了为什么最大的月海是由三个大圆圈组成的。

2）比月球当前位置更远的卫星

你这次也是对的，月球本身已经离地球很远了（它当前位置大约是希尔球半径的55％，在这个距离下，地球重力影响比太阳潮汐扰动更强），其他远一点地球卫星不仅会受月球的强扰动，还会受到太阳本身的扰动，这些卫星里大多数要么逃离地球的希尔球半径值，要么就是与地球或者月球相撞，所以说地球没有其他的卫星也是意料之中的，唯一的概率就是月球。

3）两个稳定的拉格朗日轨道上的物体（L4与L5）

你可能也知道，在三体问题中，，只有两个点是稳定的，L4与L5和第二个点在同一轨道上（此处指月球），但这时已经偏离了第一个点60个单位长度（这两个点与与第一个点和第二个点都能组成一个等腰三角形）。因此，从理论上来说, 地球卫星的理想位置只能是L4或者L5。

但是，现实问题是，在真正的太阳系中，在地球与月球之间还有许多障碍物，而且在三体运动里稳定的轨道在现实中不一定稳定，一份关于两个拉格朗日点之间稳定性的研究已经由Jorba A 提出了（《地月系统三角点附近稳定运动的数值研究，一个接近木马运动的运动系统》，发表于2000年《天文学与天文物理学》，第364期，第327-338页）。

他的结论是，L4于L5之间的轨道并不稳定，但是在至少1000年前，有一些轨迹接近了等边点。因此，在原则上，这些轨道中的某一个可能会临时捕捉到小行星（直径约100米或者或者更小）或者尘埃。

相关知识延伸阅读

准卫星是与行星有着1:1轨道共振，在公转许多次后便会接近行星并留驻的天体。

准卫星绕太阳公转的轨道周期与行星相同，但是有着不同的离心率（通常更大），如右图所示。当从行星上观察这颗行星的准卫星时，会出现绕着行星的椭圆行逆行轨迹。

图解：一般的准卫星示意图。

对比于真卫星，准卫星的轨道位于行星的希尔球之外，并且是不稳定的。经过一段时间的发展，倾向于成为其他类型的共振运动，使它们不再逗留在行星的附近，然后可能又会回到准卫星的轨道，等等不一而足。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3. astro- ^7DX3906-1

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原文地址：今日头条

David902

地球上家庭千千万，为什么你独独投胎到你现在的这个家里？就是偶然。