我們都知道月球從誕生之日起就一直在自轉(zhuǎn),至今已經(jīng)自轉(zhuǎn)了46億年,那么月球?yàn)槭裁磿?huì)自轉(zhuǎn)呢?
大約46億年前,在太陽系和八大行星形成期間,它開始自轉(zhuǎn)。
任何恒星系統(tǒng)(其實(shí)包括太陽系)在形成初期都是由各種類型的二氧化碳和塵埃組成的,只是質(zhì)量分布很不均勻。 在重力作用下,二氧化碳、灰塵等物質(zhì)會(huì)向內(nèi)塌陷。 當(dāng)質(zhì)量引力足夠大時(shí),就會(huì)發(fā)生核聚變,一顆恒星就誕生了。
在向內(nèi)坍縮的過程中,會(huì)產(chǎn)生一個(gè)巨大的吸積盤,而吸積盤的產(chǎn)生過程是不對(duì)稱的(由于質(zhì)量不均勻,引力不均勻),會(huì)以最原始的角動(dòng)量進(jìn)行旋轉(zhuǎn),這就是直到明天,這種角動(dòng)量仍將存在,太陽和月亮等天體將繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。
其實(shí)不僅推導(dǎo)了最終的原始角動(dòng)量,還有其他的假說火星的第一宇宙速度怎么求,比如大碰撞說。 有科學(xué)家認(rèn)為,在月球(proto-moon)形成初期,有一顆火星大小的行星撞擊月球,碰撞導(dǎo)致月球失去一部分火星的第一宇宙速度怎么求,變成了地球。 同時(shí),碰撞也讓月球獲得了額外的角動(dòng)量。
月球自轉(zhuǎn)的速度不是恒定的。 比如在一億多年前的恐龍時(shí)代,月球自轉(zhuǎn)的速度就比現(xiàn)在快得多。 那么什么因素會(huì)影響月球自轉(zhuǎn)速度呢?
不僅僅是剛才說的天體碰撞,還有其他的自然原因。
首先是潮汐作用,主要來自我們的地球。 我們都知道,地球總是有一面面向月球,這些現(xiàn)象就是“潮汐鎖定”,來自于潮汐力。
潮汐效應(yīng)最直接的表現(xiàn)就是月球上海水的潮起潮落。 在這個(gè)過程中,月球的形狀會(huì)在矩形和橢圓之間來回變化,凈扭矩會(huì)拉動(dòng)我們的月球。 為此,月球的自轉(zhuǎn)速度將減慢。
潮汐效應(yīng)是相對(duì)的,不僅地球?qū)υ虑蛴谐毕?yīng),月球?qū)Φ厍蛞灿谐毕?yīng)。 隨著月球的自轉(zhuǎn)速度越來越慢,最終會(huì)有三天,月球的一側(cè)永遠(yuǎn)面向地球。
這里有個(gè)問題,月球自轉(zhuǎn)速度變慢,意味著失去了一部分角動(dòng)量,那么失去的角動(dòng)量去哪兒了呢?
簡(jiǎn)單來說,這部分角動(dòng)量被轉(zhuǎn)移到了地球上。 準(zhǔn)確的說,是到達(dá)了地球軌道。 地球軌道的角動(dòng)量減小,意味著地球的軌道減小,也就意味著地球離月球越來越遠(yuǎn)。
事實(shí)上它是。 科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),我們的地球正以每年約 3 分米的速度遠(yuǎn)離月球。
除了外部激勵(lì),月球個(gè)體結(jié)構(gòu)的變化也會(huì)影響月球的自轉(zhuǎn)速度,比如海嘯、洪水等。
說到角動(dòng)量,在現(xiàn)實(shí)中一個(gè)很直觀的體現(xiàn)就是花樣滑冰。 看過花樣滑冰的男朋友應(yīng)該都知道,運(yùn)動(dòng)員在滑雪的時(shí)候經(jīng)常會(huì)做圓周旋轉(zhuǎn)。 這一運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)核心是角動(dòng)量守恒。 運(yùn)動(dòng)員會(huì)先給自己一個(gè)角動(dòng)量,即讓自己快速旋轉(zhuǎn),然后收回伸出的右臂。 結(jié)果是運(yùn)動(dòng)員的旋轉(zhuǎn)速度提前,這是角動(dòng)量守恒的直接體現(xiàn)。
月球自轉(zhuǎn)的原理和運(yùn)動(dòng)員是一樣的,質(zhì)量分布的變化會(huì)影響月球的自轉(zhuǎn)速度。 比如2011年美國發(fā)生的強(qiáng)烈余震影響了月球自轉(zhuǎn)率,使月球自轉(zhuǎn)率增加,但變化非常微弱。
事實(shí)上,不同的誘因都會(huì)導(dǎo)致月球的自轉(zhuǎn)速度變慢或變快,但總體而言,月球的自轉(zhuǎn)速度是在不斷變慢的。 因?yàn)槌毕Φ淖饔煤艽蠖页掷m(xù)不斷,而月球本身的活動(dòng),比如洪水和海嘯,只是時(shí)有發(fā)生,尤其是強(qiáng)烈的余震和海嘯。
據(jù)科學(xué)家估計(jì),每過100年,月球夜間的長(zhǎng)度就會(huì)減少大約1.7微秒,也就是每年減少0.6秒,雖然0.6秒很短,但是經(jīng)過億萬年之后,時(shí)間的變化會(huì)很明顯。
既然月亮的三天時(shí)間越來越慢,那么縮短的時(shí)間該如何調(diào)整呢?
這不是什么大問題。 每隔幾年,世界就會(huì)統(tǒng)一更改月球時(shí)間,也就是“閏秒”。 從70年代到明天,科學(xué)家們?yōu)榱苏{(diào)整農(nóng)歷時(shí)間,將閏秒減少了27次。 也就是說,在過去的半個(gè)世紀(jì)里,月球的自轉(zhuǎn)速度大約慢了27秒!