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1 # 量子科學論
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2 # 重粒子風暴
謝邀請!如果月球一直在自然的靠近地球,說明地球的轉動慣量已被地球的潮汐和地月共同的轉動慣量所消耗和轉移,地月的自轉被互相鎖死。地月相互旋轉的動量被時空消耗的過程,才是地月由遠離走向靠近的假設原因,這個過程一定是一個穩步發展的過程,地球的變化是一定的,但潮汐引起的滔天巨浪未必會發生。
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3 # 鍾銘聊科學
咱們先說總結:如果月球一直靠近地球,那麼地球將不再適宜生命居住,具體原因我們分析一下。
潮汐引力變大我們知道,地球的潮汐變化主要受月亮引力影響。根據牛頓力學定律,力不僅有大小,還有方向。
由於月球的引力方向是指向月球內部,而地球海洋中的水會受到月球引力的影響,紛紛匯聚到靠近月球的一端,形成地球潮汐變化。由於地球引力大於月球引力,因此海洋中的水沒有離開地球表面。
根據牛頓萬有引力公式:
看不懂也沒關係,你只需要知道引力的大小和距離有關係,距離越近,引力就越大。
當月球持續一直靠近地球時,它引發地球海洋的潮汐變化也越大,屆時很有可能引發巨型海嘯,埋沒大多數城市。
在電影《星際穿越》中,男女主角為尋找宜居星球來到了米勒星球,米勒星球由於靠近黑洞,而黑洞的引力巨大,因此米勒星球表面潮汐變化非常大,引發的海嘯足以摧毀星球內的生命。
地球自轉速度變慢隨著月球越來越近,地球受月球引力影響,自轉速度會越來越慢,而這也和月球的潮汐引力有關。
其實,就算月球沒有靠近地球,地球自轉速度也在月球潮汐力的作用下越來越慢,具體是這樣的。
在地球形成早期,地球自轉一圈的速度只有8個小時,也就是說,當時的一天只有8小時;但由於月球引力能夠引發地球潮汐變化,海水在相互碰撞與摩擦中消耗了一些能量,最終以熱量的形式散發到宇宙中,久而久之就導致地球自轉速度越來越慢,直到今天地球自轉一圈需要24個小時。
即使月球沒有靠近地球,地球也會持續不斷地消耗能量,最終自轉速度越來越慢,這是因為月球引力一直在引發著地球潮汐變化,直到地球自轉速度與月球公轉速度一致,既一天的時間會等於1個月。
如果月球一直不斷地在靠近地球,那麼會引發地球潮汐變化增大,消耗的能量更多,因此地球自轉速度減慢的速度會增加,月球潮汐鎖定地球的時間也大大縮短。可能用不了幾百年,地球自轉一圈的速度等於月球公轉一圈的速度。
這種在天文學中叫做主星與衛星相互潮汐鎖定,太陽系中冥王星和卡戎就是這樣。
月亮被撕碎隨著月亮的持續靠近,月亮最終會因為地球洛希極限而被撕碎。
洛希極限指的是兩個天體可以保持獨立執行的最短距離,超過這個距離,較小的天體會被較大天體的引力所撕碎,形成星環,土星環就是這麼來的。
洛希極限之所以會發生,其實也和引力有關。由於距離越小,引力越大。而月球在靠近地球時,靠近地球的一方和背面的一方和地球的距離不同。
我們把靠近地球的距離命名為r1,把遠離地球的距離命名為r2。
由於G,M,m的資料都相同,因此當月球距離地球越近時,受到地球的引力就越大;而另一端由於離地球距離較遠,引力並沒有靠近地球一端的引力大。
當它們距離地球越來越近時,兩端受到的引力差距越來越大,星球會從圓體變成橢圓體,最終橢圓體的前端會首先解體,接著末端會在稍後解體。整個過程就是星球被撕碎的過程。
洛希極限並不是一個固定值,它的距離取決於天體的密度大小,以木星為例,固體和流體的洛希極限的位置並不同。
月球到達地球洛希極限的距離時,月球會解體,在地球外圍形成一條地球環。
月亮消失後隨著月亮的解體,地球自轉速度將不再變慢。
其次,由於月亮的消失,地球上的海水由於突然不再受月球吸引,就會湧入到其他地方,淹沒許多城市。
總結我們從月球從遠到近靠近地球說起:
月球稍微靠近地球時,對地球的影響主要集中在潮汐變化上,會引發各種海嘯頻發,並且會導致地球自轉速度變慢,月球越靠近地球,地球自轉速度越慢。
當月球到達地球洛希極限時,月球將會解體,在地球外圍形成星環。
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我們知道地球要是靠近太陽,地球上的生命將會經歷一場災難性的毀滅,這對太陽沒有任何影響。如果月球一直在緩慢的靠近地球會發生什麼?我們先看下地月之間的實際距離。
地球和月球之間的距離上圖中的照片來自伽利略航天器,精確地顯示了地球和月球的相對大小和光照,但是卻隱藏了這兩個天體之間的實際距離。
如果我們把月球和地球按實際距離和實際大小的比例放在一張圖中會看到什麼?
月球平均距離地球約30個地球直徑。這一巨大的距離可以解釋,為什麼無論月亮出現在我們的頭頂上,還是在地平線上,它在天空中的大小都是一樣的。就因為離的足夠遠。
如果月球離我們的距離只有今天的一半會發生什麼?首先我們從月球的外觀上會注意到一些比較大的差異。月亮在天空中看起來會是現在的兩倍大,亮度會是現在的四倍。但這都是些無關痛癢的變化。
最主要的是月球對地球的潮汐影響。由於月球對地球的引力在離地球最近的方向上稍強一些,在離地球最遠的方向上稍弱一些。因此在地球上,漲潮和退潮之間的差異對海洋的高度有很大的影響。
這將導致地球的海洋形成兩個凸起,這兩個凸起是造成地球旋轉時漲潮和退潮的原因。地球上的每一個點都需要透過高點和低點來完成繞軸的完整旋轉,這就是為什麼每天有兩次漲潮和兩次退潮。根據太陽、月亮和地球相對位置的不同,在加上月球距離地球目前的距離,這意味著漲潮和落潮之間的差異可能在1.5到2.4米之間。還有其他與緯度有關的細微變化,我們在這裡忽略不計。但如果月球現在離我們只有一半的距離呢?你可能會認為漲潮和退潮之間的差異會是原來的兩倍。或者根據牛頓的萬有引力是一個平方反比的力,所以你可能認為潮汐的大小是它的四倍。
事實證明,潮汐力的作用方式意味著潮汐的大小將是現在的8倍,或者每天漲潮和落潮的差值大約是16米。
也就是說,每一次漲潮都會給世界各地的沿海城市帶來災難性的海嘯。
如果月球只有現在距離的四分之一呢?八分之一?那麼地球上的潮汐將會高達120米,而不是16米。如果我們再把月球再拉近一點,略低於現在距離的八分之一,那麼月球就會被地球潮汐鎖定,總是出現在地球天空的同一位置上。
再靠近一點,月亮就會從西邊升起,從東邊落下,因為月球繞著地球公轉的速度會比地球自轉的速度還快!
但對月球來說,雖然月球上的潮汐力會嚴重影響我們的海洋和沿海地區,但反過來地球上的潮汐力會開始撕裂月球!
如果月球還在持續靠近會發生什麼?一旦月球離地球中心的距離超過地球半徑的3倍這個範圍,月球外層的潮汐力足以將月球撕碎,最終形成一個環繞地球的環。
這時只會留下月球的核心,因為月球的核心比月球的其他部分密度要大得多,能多抗一會,即使這樣,月球的核心也只能維持在距離地球半徑2倍左右的地方。如果殘留的月球核心還在靠近地球,潮汐力甚至會將月核完全撕裂。
但如果這些岩石接近近地軌道,我們就會從地平線到頭頂注意到比較大的變化。
當一個物體在距地球表面200公里的軌道上執行時,如果這個物體在我們頭頂會地平線時看起來大10倍!這適用於任何岩石,小行星,甚至是地球軌道上的衛星。
但是在離地球表面200公里的地方,屬於低空範圍,任何在軌道上執行的物體都會受到大氣阻力。執行速度持續下降,軌道衰減。
月球碎片將以大約每秒8公里/秒的速度進入大氣層,與大氣摩擦釋放熱量要麼燃燒殆盡,要麼墜入地球變化稱為隕石。
這就是月球慢慢靠近地球會發生的事,其後果對地球上的人類是災難性的,但對月球本身也是致命的!