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可以,理論上說,月亮可以有自己的月亮。在每一個天體的周圍,都有一個定義明確的區域,叫做希爾球,在這個區域內,該天體的引力支配著一個體積更大、質量更大、但距離更遠的天體的引力。
圖解:二體因重力互相繞行的等效位能的等位能圖,希爾球是分別環繞著這兩個大質量天體的圓型區域。
月球繞地球運行,地球繞太陽運行,這是大多數人都知道的事,但是很多人可能不知道太陽也在繞著什麼運行。實際上,不僅是太陽,還有整個太陽系,都在圍繞著我們的母星系銀河系的中心旋轉。
銀河系也在旋轉
(圖源: passmil198216 / Fotolia).
除了銀河系,還有54個其他星系(其中大部分是矮星系)在一個被稱為本系星群的星系團中,它也圍繞著一個中心質量旋轉。綜上所述,我們所知道的一切星體都在圍繞其他東西旋轉。
圖解:本星系群中的星系
現在,如果考慮到傳統上對月球的定義,它是一顆天然的衛星,圍繞著一個更大的天體在一個明確的軌道上旋轉。從這個意義上說,可以說每個天體都有一個月亮。太陽的月亮是地球,地球的月亮,就是月亮。
然而,我們心愛的月球被剝奪了它自己的天然衛星。事實上,太陽系中各種天體的所有已知衛星都沒有一顆天然衛星圍繞它們運行。這是為什麼呢?自然衛星就不能有自己的子衛星嗎?
月球能有自己的天然衛星嗎?
從理論角度看,月球,或者說一個天然的衛星確實可以有它自己的子衛星。在每顆天然衛星的周圍都有一個可以存在子衛星的區域。在天文學家的圈子裡,這個區域被稱為希爾球。
圖解:地球希爾球-月球位於地球的希爾球內。
天體的希爾球是它周圍的一個區域,在這個區域中該天體會比其他雖然體積大但距離很遠的天體對物體的引力大。
以日地月系統為例,太陽的衛星是地球,因為地球在太陽的希爾球內所以地球繞著太陽轉。
這意味著地球只受到太陽,而不是其他遙遠的恆星引力的影響。
同理,地球的衛星是月球。由於地球的希爾球向四面八方延伸150萬公裡,距離地球僅38萬公裡的月球很容易受到地球引力的影響。
圖解:地球的希爾球
另一種觀察地球希爾球的方法是,在這150萬公裡內,地球的引力超過了太陽的引力,這就是為什麼月球繞地球而不繞太陽運行。假設月亮脫離它的軌道並逃離地球的希爾球,它會像太陽系的很多其他成員那樣繞著太陽公轉。
注意,天體質量越大,它的希爾球就越大。比如,木星的希爾球半徑達0.36個天文單位,這就是它有很多衛星以及它對經過它的彗星軌跡影響強烈的原因之一。
圖解:木星的衛星-已知木星有79顆衛星。
為什麼月球沒有自己的月球(天然衛星)?
雖然從理論上講,月球可以在離其表面6萬公裡的距離內擁有自己的子衛星,但它仍然沒有。這是為什麼呢?
一句話:潮汐。
你看,月球繞地球同步運動;它繞地球公轉一周和自轉一周的時間是相同的。這導致月球一直以同一面對著我們。
圖解:潮汐鎖定-第一個動畫展示了月球如何圍繞我們的星球旋轉
這種鎖定是地球和月球之間潮汐力的直接結果,這是導致地球海洋潮汐的原因。
如果在月球的希爾球內有一顆子衛星,由於潮汐的作用,它的軌道將會逐漸衰減。隨著時間的推移,子衛星的軌道會越來越小,直到它要麼撞向月球本身,要麼由於潮汐力而被撕成碎片。
請注意,這種子衛星的衰變是漸進的,而且非常緩慢。一個繞軌道運行的天體可能需要數千年的時間才能撞上它的母體天體。
圖解:月球衛星-環繞月球的人造衛星
這就是為什麼我們向月球發射的人造衛星會在月球上方的軌道上停留很長一段時間,完成它們的工作(通常包括拍攝月球表面的照片和進行各種其他觀測),然後最終撞向月球表面。
參考資料
1.WJ百科全書
2.天文學名詞
3.sciabc
天體物理數據系統-哈佛大學
Nature.com
加州理工學院
尤爾根Giesen
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