《月亮檔案》 月亮檔案（3）：地月軌道！

哈嘍 大家好 歡迎來到飛魚留言 我是大飛 上集我們以神話爲線索 結合相關記載 從典籍方面論證了地月同源說 但僅靠文字記錄是遠遠不夠的 所以本集我們接着來了解地月軌道 截至目前 在太陽系理論衛星數量 土星以82顆高居榜首 木星次之 在今年6月份 一位業餘天文學家剛剛發現了一顆新的木星衛星 雖然還沒有被正式命名 但它將使木星的衛星數量達到80顆 而反觀地球只有月亮這一顆衛星 初中課本里就有學過 所謂天然的衛星是圍繞行星運轉的星球 比如地球 而行星是圍繞着恆星運行的星球 比如太陽 那麼問題來了 月亮是繞着地球轉的嗎 答案可能出乎部分人的預料 月亮並非繞着地球轉 地球和月亮是互相圍繞質量中心共同旋轉的 這纔是真實的答案 而這個質心在哪呢 衆所周知 月亮是距離地球最近的天體 地月平均距離384403.9公里 近地點距離363104公里 遠地點距離45696公里 地球和月亮兩者圍繞着距離地心約4700公里 也就是地面以下大約1600公里處的地球內部各自環繞運轉 什麼意思呢 意思就是 如果我們將地球和月亮看作一個整體 那麼月亮就不是表面圍繞着地球轉那麼簡單 而是地月之間存在一個假想的質點中心 地球和月亮共同圍繞着質心在旋轉 所以地球本身除了自轉和繞太陽公轉外 還在與月亮做相互環繞的雙星對轉運動 但看這個對轉運動 有點像運動員在制鏈球一樣 鏈球在做高速運動的同時也帶動着運動員身體旋轉 只是我們站在地球這個點上去觀測對方 就像這個運動員一樣很難察覺到自身的運動 但地月系統卻不能被稱之爲雙行星系統或者半行系統 因爲月亮作爲衛星相對於地球而言實在是太大了 當做行星呢又太小 在我個人看來 地月系統更像是子母星系統 舉個不太恰當的例子 有點像切蛋糕 月亮曾是地球的一份子 現在被切出去了 關於月亮始終只有一面面向地球 是由於潮汐鎖定 在太陽系內並不稀奇 但稀奇的是月亮本身公轉與自轉完全同步 舉個例子 就像地球的跳芭蕾 本來只是自身在原地轉圈 但伸出去的手就像月亮一樣 手背爲月亮正面 手心向外爲背面 假如我們以第三方視角觀測 先看到的是掌心 也就是以身體爲軸 計算半徑是要加上手臂伸出去的長度 並非只有演員的軀幹身體 事實上不光地球 月亮的重心與它的幾何中心也並不重合 而是偏向地球兩公里 很難想象太陽算地球的邊界是從月亮的旋軌開始計算的 嚴格的說 太陽從自身立場上將地球和月亮看成了同質同本的一個整體 月亮就是地球最好的鎧甲 而潮汐作用地球的自轉逐漸變慢 地球自轉的角動量逐漸轉移給月球 月球獲得角動量後慢慢遠離地球 根據阿波羅登月時宇航員在月面上架設的激光反射裝置測得 目前月亮遠離地球的速度爲每年3 82加減0 07釐米 這個值並不是一成不變的 那麼逆推一下 月亮曾經的確離地球很近 星球之間的安全距離受兩個指標約束 一是洛希極限 另一個就是希爾球半徑 所謂洛希極限就是小天體靠近大天體時最極端的危險區域 只要到達這個區域 小天體就會被大天體的引力潮汐撕成碎片 這是洛希極限的計算公式 只看數值我們也不難發現流體星球更容易被潮汐力撕碎 比如氣態星星 像木星土星天王星海王星等氣態星星都有一道明顯或者不明顯的行星環 這就是由於小天體到達洛希極限後被本行星引力撕碎後造成的 而地球和月亮都算是鋼體星球 因此用鋼體公式計算得出了9400多公里的數值 也就是說 當月亮距離地球只有9400多公里時 不光是月亮的大限一到 地球物種也必定面臨滅頂之災 同理可知 當地球到達太陽約55.6萬公里時 也會被太陽引力潮汐所撕碎 然而 月亮現在距離地球38萬多公里 還在以每年約38毫米的速度在遠離 所以完全不用擔心洛希極限的問題 但引力從理論上來說是長程力 影響雖然可以達到無限遠 卻與質量成正比與距離成反比 什麼意思呢 就是說兩個相互作用的物體質量越大引力越強 質量越小引力就越弱 隨着距離的加大 引力影響就會成指數級地減 而在太空中有着無數的天體 都對周邊時空有擾動 它們相互影響干擾 因此一個星球的引力就不可能影響到無限遠 這樣就產生了一個基本的引力影響範圍 而這個範圍就是希爾球半徑 根據希爾球半徑的這個公式計算 地球的希爾球半徑約150萬公里 也就是說 在距離地球150萬公里處是地球的引力平衡點 這同樣也就是所謂的拉格朗日點 因此 只要有小天體在臨近星球的希爾球半徑內 都會受起引力影響 但一旦出了這個範圍 本星球就管不了了 轉而會受到其他星球引力的影響 而月亮距離地球半長軸約爲38.4萬公里 毫無疑問是在地球引力的控制之下的 從理論上 根據開普勒第123定律 所有的軌道都應該是橢圓形 就像是人造衛星 從地球上發射出去時 昇天的過程基本屬於阿基米德螺旋式上升 而爲了應用方便 會人爲將部分人造衛星的軌道修正成圓形 月亮也是橢圓形的軌道 因此存在近地點和遠地點 最經典的例子便是日環時和日全時 其實導致這種現象的產生 還有一個不可忽視的原因是太陽的直徑是月球直徑的400倍左右 而距離也恰好是地月距離的400倍左右 所以它們倆看起來大小就差不多 同樣 月亮的軌道不同於大部分行星的天然衛星軌道 它是接近黃道平面而非地球的赤道平面 月亮軌道面相對於黃道平面的傾角只有5.1度 自轉軸的傾角也只有1.5度 再加上月亮的直徑相對於地球足夠大 足以產生影響 也正因如此 月亮引力才能夠穩定地球斜着的自轉軸 進而保持地球上季節週期的穩定 試想一下 如果地球上沒有了季節或者季節搖擺不定 那將是多麼可怕的一件事情 然而縱觀地球歷史 這種氣候異常的情況是真實存在過的 比如四次冰川期 因此 綜上所書 月亮之所以在今天這個剛剛好的位置 若說沒有人爲干涉過 你信嗎 反正我不信 好了 本集內容就到這裏 下期我們接着揭祕月亮答案 喜歡我的視頻 別忘了加個關注或者長按點贊按鈕支持下大飛 感謝大家觀看 我們下期再見