月球为何会被潮汐锁定?地球也因此受牵连,转得越来越慢
月球是地球唯一的卫星 , 40多亿年来一直默默守护在地球的身旁 , 既见证着地球的发展和演化 , 同时也吸引着众多来自地月系统之外的小行星投入它的怀抱 , 从而时刻保护着地球的安全 。 从地球看来 , 月球有一个非常明显的特点 , 那就是始终有一面向着地球 , 感觉它好像没有自转一样 , 但实际上月球是有自转的 。
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我们判断一个物体是否处于运动状态 , 所选择的参照系很关键 。 如果我们身处一辆飞驰的火车上 , 如果不观察窗外的景物 , 那么我们很难发现火车处于运动的状态 , 因为我们和火车处于同一个惯性参照系 , 而如果选择处于和火车不同的惯性参照系 , 比如火车轨道旁边的树木 , 那么从树的角度来看 , 无论是火车还是火车上的人都是处于直线运动状态的 。 因此 , 我们在判断一个系统是否处于运动、或者处于一个什么样的运动状态 , 必须跳离出这个系统 , 选择系统之外的第三者作为参照物 , 这样的结果才能相对准确并且易于理解 。
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对于地球和月球来说 , 它们共同组成了地月系统 。 如果以地球或者月球的角度 , 来判断地月系统的运动或者其中任何一方的运动规律 , 显然是不精确的 。 那么 , 我们就需要找一个第三者作为参照物 , 比如太阳 。 虽然从太阳系的整体角度来看 , 太阳、地球和月亮也是处于一个大的系统 , 整体上围绕着银河系的中心运行 , 但是如果仅从了解地球、月球以及地月系统的运动状态 , 那么用太阳就足够了 。 那么 , 从太阳的角度来看 , 地球和月球朝着太阳的一面始终在变化 , 只不过月球背向和正向太阳的交替时间 , 要比地球长很多 , 这种地域的交替 , 从太阳看来 , 无论是地球 , 还是月球 , 都很清晰地呈现出自转的状态 。
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其实宇宙中所有的天体 , 都是处于相对运动的状态的 , 没有绝对静止的天体 , 这种相对运动的状态主要体现在两个方面 , 一个是自身的自转 , 另一个就是围绕着一个引力源公转 。 无论是自转还是公转 , 追溯其形成的原因 , 都是在星体或者星系在形成的过程中 , 依靠吸聚星际气体和尘埃物质来不断壮大自身的质量而成 。 原先的星际气体和尘埃物质在引力扰动作用下 , 都会产生相应的角动量 , 而组合形成的星体 , 都会继承这些组成物质原本的角动量 , 从而对外表现出旋转状态 , 无论是太阳、地球和月球都不例外 。
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其实在月球形成之初 , 地球和月球的自转角速度和现在截然不同 , 都要比现在快得多 , 远远大于目前月球围绕地球的公转角速度 。 由于月球和地球相互间的万有引力作用 , 产生了二者转动的潮汐效应 , 从而在一定程度上阻止了二者的自转 , 使它们的自转速度慢慢放缓 。 这个潮汐力 , 说白了就是起到“拉扯”作用的力 。 从地球的角度来看 , 由于自转速度较快 , 海水由于具有流动性 , 在月球引力的作用下会发生形变(其实太阳的引力作用也会使海水发生形变 , 只不过月球距离地球很近 , 对海水的吸引效果要明显高于太阳) , 海水会发生定向性的隆起 , 由于自转速度较快 , 隆起的海水当转过地球和月球质心连线时 , 又会在引力作用下向反方向回落 , 于是持续发生着地球上的潮涨和潮落现象 , 也正是这种海水的反复运动 , 与海底和海岸的岩石发生持续的摩擦 , 在一定程度上起到了给地球“刹车”的效果 , 地球的自转速度逐渐放缓 , 从刚形成的自转周期6个小时延长到目前的24小时左右 。
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在地球自转速度逐渐放缓的过程中 , 月球同样也会受到地球的潮汐力作用 , 由于月球表面没有海洋 , 其岩体在地球潮汐力的作用下会发生不太明显的形变 , 内部也会出现相应的应变 , 使得月球始终在改变其质心位置 , 从而在一定程度上也慢慢拖拽着月球 , 使其自转速度变慢 , 直至其公转周期与自转周期相同时 , 月球受潮汐力不再发生着内部的应变和表面的形变 , 月球的结构才变得稳定了下来 , 这就是月球被地球潮汐锁定的主要原因 。 从这个过程来看 , 月球和地球相互之间的潮汐力 , 都有着使双方自转速度变慢的趋势 , 只不过地球的质量比月球大得多 , 因此自转速度放缓的进程 , 要比月球长得多 , 至今没有形成互相锁定的局面 。
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