先有地球,還是先有月亮?為什麼地球是個球,月亮卻有各種形狀?

2020-12-03 悟空科學

作者:石蘭(抄襲必究)

關於月球

不可否認,不同於太陽系中的其他天體,月球應該是地球上的人們最關注的一顆衛星。雖然,它不及白天裡的太陽那樣耀眼奪目,也不像夜晚的滿天繁星那樣似乎總在對著我們眨眼睛。不管是古代神話,還是流芳百世的詩詞歌賦,其中不乏與月球密切相關的內容,這也印證了月球從古至今都在人類的心中佔據著不一樣的地位。

早在數十年之前,人類就已經多次踏上月球的土地,我們不僅從那裡帶回了月球塵土,了解到了曾經以為的「月海」不過是一些低洼的平原;更通過放置的地震儀,了解到月球上也經常有「地震」現象的發生,並因此而對月球的內部構造結構有了清晰的認知。

那麼,宇宙中到底是先有地球,還是先有月球?為什麼地球從任何角度看上去都是一個球形外觀,而我們眼睛看到的月亮,卻在不同的時間呈現出各種形狀?這看似複雜的一系列問題,其實圍繞的核心信息不過就是月球和地球的誕生和演化,當然,其中還涉及到了太陽系的中心天體恆星太陽。

關於年齡-地球「先來」月球「後到」

同處於太陽系之中的月球和地球,它們都會受到太陽引力的作用,而三者之間的相互作用自誕生之日起便持續至今。截至目前,星雲假說是太陽系形成推測理論中被普遍認可的觀點,不管是恆星、行星,還是衛星,它們都始於大約46億年前的巨大分子雲的坍縮過程。

關於地球的誕生時間,我們一般將其界定為46億年前左右,而它的年齡則被預估在40到46億歲。關於月球的形成時間相對就沒有地球那麼確定(大約45億年前),但科學家們認為月球的形成時間比地球形成的時間更靠後。倘若用先來後到來描述兩個星球的誕生時間,那麼,地球會比月球更早地出現在太陽系中。

月球的形成-從分裂說到大碰撞說

月球的形成過程,一共有四種說法,它們的區別在於:分裂說、俘獲說和同源說是以往科學家們的幾種主要觀點,而大碰撞說則是建立在以往的幾種觀點和新研究的成果之上。

分裂說

雖然很多人都知道達爾文的進化論,但大部分人對他的兒子就知之甚少。不要感到意外,月球誕生的分裂說,其實就是喬治·達爾文在1989年提出來的。簡單來說,該假設認為月球原本是地球組成的一部分,之所以它能在之後的時間裡飛離地球成為一顆獨立的衛星,只不過是因為地球當時的旋轉速度過快而已。

而太平洋則被視為一個大坑,成為了該假說中地球失去月球物質之後的證據。但這個最早被提出的假說遭到了很多人的反對,因為很難解釋地球的速度要快到什麼程度,才足以將月球如此大塊頭的物質甩出行星。而且,從後來的探測數據來看,月球的物質成分也和地球相去甚遠,如果它們本是一體,理論上就應該擁有極度相似的物質成分才對。

同源說

這一假說的大意,其實就是表達了不管是月球,還是地球,它們都因在太陽系中瀰漫的星雲物質而誕生。並且,太陽系中這些天體的誕生時間和過程都是同步的,大家都要在這個區域裡面吸積、並不停旋轉,只是這個過程中形成的天體類型和大小則各不相同。

雖然,同源說認定地球比月球年齡大,是因為地球在形成的過程中,其吸積效率表現得更高。但是,自從阿波羅飛船從月球帶回巖石樣本之後,這一說法便受到了質疑。因為,月球巖石樣本的化驗結果並不如大家所想,月球和地球在巖石的化學成分上有很大的不同,而且這些巖石的年齡甚至比地球上的巖石更加古老。

大碰撞說是什麼

在大碰撞假說中,地球的形成並不是一氣呵成,而是首先通過星子的碰撞和吸積形成原始地球。在後期的演化過程中,原始地球逐漸形成了類地行星(矽酸鹽)所擁有的內部構造(金屬核、殼和幔)。但由於原始地球和另一個星球之間的距離並不遙遠,再加上兩者之間存在質量懸殊,所以,當兩顆星球發生碰撞之後,彼此的運行軌道都發生了變化。

比如,地球的自轉軸開始變得傾斜,而在撞擊過程中從地球飛離的塵埃和氣體,則並沒有徹底擺脫地球質量產生的引力所帶來的影響,它們因為吸積作用而再次結合起來,並最終形成了一個幾乎處於熔融狀態的月球。由於該假說解釋了月球和地球的密度差異、成分差異,以及年齡差異,因而獲得了更多人的認可。

為什麼你眼裡的月亮有各種形狀?

眾所周知,月球和地球都擁有球狀外觀,只不過地球的表面相對更為平滑,而月球的表面則坑坑窪窪。但這並不妨礙很多人都不理解,為什麼大家在夜晚看到的月亮經常都是不同的形狀,於是才有了人有悲歡離合,月有陰晴圓缺。然而,月亮從來都沒有缺少過哪一個部分,這不過是月相變化的關係而已。

簡單來說,之所以我們眼裡的月亮很少是圓的,本質上是因為地球、月球和太陽這三個天體之間的位置變化所引起。由於月球是衛星,本身並不能發光發熱,我們平時看到的月光其實是太陽將月球照亮了。而所謂的月相,其實就是在地球上生活的我們,所看到的月球被太陽照射時反射陽光的部分。

相信大家都知道宇宙中的這些天體並不是靜止不動,都有其既定的運行軌道,之所以我們不能經常看到滿月,並不是因為太陽光被地球遮擋住了(這是天文學中的月食),而是因為太陽就只照亮了月球的那一部分區域,而剩下的不發光的部分則是月球的陰影部分。簡而言之,月球反射太陽光區域的大小,主要跟月球和太陽之間的相對位置有關(黃經差)。

事實上,月相除了會帶給我們不同的視覺體驗之外,它還和我們的生活息息相關。比如,日曆中的陰曆,其實就主要是根據月相的周期來安排曆法,月球完成圍繞地球運行一周便是一個月;而地球水圈的潮汐也和月相有關,我們會發現每當月相為滿月的時候,海洋通常都會因為月球引力而引起大潮。並且,由於地球存在維度差,所以,分別生活在南北半球的人們會看到完全相反的月相。

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