月球和太阳的位置之谜:背后的原因是什么?
月球正在远离地球,同时太阳也在远离地球,这不是简单的猜测,而是科学家结合观察和理论后得出的结论。那么为什么月球和太阳会远离地球呢?这里我们告诉你背后的原因。月球,当我们在地球上看月球时,我们只能看到它的正面而不是背面。这是因为月球每绕地球转一圈,就只完成一次旋转。这种现象被称为潮汐封闭。由于月球不是一个质量,它的一些部分离地球很近,另一些则很远,而引力与距离的平方成反比,所以月球的不同部分受到来自地球的不同的引力,从而产生引力差异,这种差异被称为潮汐力,它让月球这种引力差异被称为潮汐力,它使月球面对地球的一面和面对地球的一面稍微倾斜。
在这种情况下,地球的引力相当于对月球施加了一个扭矩,其作用是使月球的自转周期和公转周期更加接近,并使之相等。这可以简单地理解为,在地球对月球的潮汐力作用下,月球的旋转速度减慢,直到月球的旋转周期与它的革命周期相等。在这个过程中,月球旋转的动能被转化为重力势能,换句话说,地球和月球之间的距离在增加,当月球最终被潮汐力连接到地球时,它将不会失去其动能并远离地球。
然而,月球也对地球施加潮汐力,这种力相对较弱,但由于地球上有大量的海洋,容易受到这种力的影响,月球对地球的潮汐力也使地球的旋转速度减慢。月球对地球的潮汐力也减慢了地球的旋转速度,在这个过程中,地球旋转的动能被转化为重力势能。这种情况会一直持续到月球对地球进行潮汐阻挡为止,很明显,现在地球对月球没有进行潮汐阻挡,这意味着地球的旋转一直持续到现在才减慢,因此月球正在进一步远离地球。
利用阿波罗计划在月球上安装的反射器,科学家们已经能够准确地测量月球和地球之间的距离变化,测量结果表明,月球确实正在远离地球,尽管速度非常缓慢,大约为3.8厘米/年。太阳,太阳也对地球产生了潮汐力,但是由于太阳离地球比月球远得多,太阳的潮汐力对地球的影响可以忽略不计。事实上,太阳远离地球的主要原因是,它总是在失去质量。太阳发出的光和热来自其核心的核聚变反应,而核聚变反应释放的能量主要来自其核心的氢核融合成氦核时失去的质量,所以很明显,既然太阳在释放能量,它一定是一直在失去质量。
我们都知道,质量与引力成正比,随着太阳的质量不断减少,它对地球的引力也在不断减少,这导致地球和太阳之间的距离不断增加。那么,太阳离开地球的速度有多快?由于太阳释放的能量在各个方向都是均匀的,只需测量地球轨道上单位面积的太阳光辐射功率,然后计算出以太阳为中心、以日地距离为半径的球体的表面积,将两者相乘,即可得到单位时间内太阳释放的总能量。一旦得到这个数值,将其代入质能公式E=mc^2,就可以得到太阳在单位时间内损失的质量,从而得到太阳远离地球的速度。
结果是,太阳每秒钟损失约426万吨质量,并以约1.5厘米/年的速度远离地球。太阳、地球和月球在未来将如何演变?地球自转的速度越慢,月球的潮汐力对地球自转的减速作用就越不明显,也就是说,月球远离地球的速度不是恒定的,而是一直在减慢。届时,月球与地球的平均距离为55万公里,由于这个距离仍在地球的希尔球内,所以月球不会离开地球。然而,这很可能不会发生,因为在大约50亿年后,太阳将耗尽其核心的燃料,并演变成一个巨大的红巨星,其表面可能会超过地球的轨道,并吞噬地球和月球。
即使太阳也在远离地球,这也不会改变结果,因为太阳远离地球的速度非常慢,每年1.5厘米,即使50亿年后,太阳和地球之间的距离也只会增加75000公里,与太阳和地球之间1.5亿公里的平均距离相比,这是微不足道的。
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