引力與自轉有關係嗎?如果地球沒了月亮的引力,你我還會存在嗎?

2021-01-09 時空通訊

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。

本文基於回答網友這樣的問題:地球自轉可產生引力,為何月球卻不能?

直話直說,這種認知是錯誤的。

萬有引力與自轉沒有毛關係,凡有質量的物體,都存在萬有引力,因此引力是物質本質屬性,一個原子也不例外,何況月球呼?只不過引力是四種基本力中強度最小的力,在小的物體上很難表現和測量出來而已。

牛頓發現萬有引力定律已經三百多年了,早已經成為一種基本科學常識。萬有引力定律表達式為:F=GMm/r^2。這裡的F表示引力大小值,G為引力常數,M和m代表兩個發生引力相互作用物體的質量,r為作用物體之間的距離。這個公式告訴我們,物體質量越大,引力越強,物體之間距離越遠,引力衰減得越快。

引力大小在天體表面表現為重力大小。

地球的質量為5.965*10^24kg,也就是約59.65萬億億噸;月球的質量為7.349*10^22kg,也就是約7349億億噸。地球質量是月球質量約81倍,地球的引力當然就比月球大很多了。在天體表面,作用於物體上的引力主要以重力方式出現,根據引力定律得到的重力公式為:g=MG/r^2。這裡g為重力,M為天體質量,G為引力常量,r為天體半徑。

我們知道,地球半徑約6371000米,月球半徑約1738000米。根據重力公式,可得到地球表面重力g≈9.8N,月球表面重力約1.62N。重力從引力而來,但並不完全等於引力,是引力形成的向心力和天體自轉形成的離心力的一個分力,因此重力在一個星球上並不完全一致的,一般隨著緯度升高而加大,在兩極達到最大,在赤道最小。

比如地球重力在兩極約9.832N,在赤道約9.78N。一個天體自轉越快,這種差距就會越明顯,月球自轉比地球慢多了,27.32個地球日才轉一圈,這種差距就會小很多。因此,我們取重力值一般就會取一個大致平均值,地球重力為9.8N,月球重力為1.62牛,這樣月球重力只有地球約1/6。

重力最直觀的感受就是重量。

重量是物體受重力大小的度量,也就是說同樣質量的物質,在重力大的天體上就會越重,重力小的天體上就會越輕,而且會與重力成比例。這樣在地球上1kg質量的東西就是9.8N,而在月球上只有1.62N,也就是說地球上60kg的重量,在月球上只有10kg。

因此我們看到阿波羅任務登陸到月球的太空人們,雖然穿著笨重的太空衣,但走路還是一跳一跳的,因為體重變輕了,隨便一用力就會飛起來,且由於太空衣笨重不好邁步,只能作「兔子跳」。這也是在月球上發射登月艙的上升段時,會輕便很多,省很多燃料的原因。

我們嫦娥五號登月器在完成月球採樣任務後,上升器從著陸器上分離,發射回到200km高空的環月軌道,也是利用月球重力很小的原理,計算好所需燃料動力實現的。

地球和月球引力相互影響。

根據萬有引力定律,引力是相互作用,月球圍繞著地球轉,雖然地球的引力起著主導作用,但月球的引力也是不可忽略的。事實上,月球公轉的質心並不是在地球中心,而是地球與月球引力共同形成的一個質點,地球和月球都圍繞著這個質點轉動。由於地球比月球質量大很多,這個質點依然還在地球以內,但不在地心,而是在地心偏向地表4671km處。

由於地球引力佔主導,因此月球早就被地球引潮力潮汐鎖定了,自轉與公轉同步了,只能一面一直向著地球。所謂引潮力是引力的一種變形,一個天體的引力作用於另一個天體,總量是既定的,但作用於由於不同位置的力是不一樣的,這就是引潮力。

引力對天體不同位置大小不一,就會導致天體表面變形,對天體起到拉拽作用,這樣天體自轉受到影響,變得越來越慢。月球就是這樣被地球鎖定的,在太陽系,被各大行星潮汐鎖定的衛星至少有三十多個。月球雖然引力比地球小很多,但其引潮力對地球有著重大影響,尤其是對地球生命有著決定性影響。

沒有月球,就不會有我們的存在。

別看月球引力比地球小很多,但月球引潮力同樣有讓地球被潮汐鎖定的趨勢。科學觀測表明,地球自轉每年變慢15微秒,就是月球引潮力作用的結果。不過這種變慢即使到50億年後,每年也只能慢75000秒,一年也慢不了21個小時,因此到太陽系毀滅地球也不會停轉,但卻顯示出月球雖小野心很大,趨勢如此。

月球對地球引潮力最大最明顯的影響就是大海的漲潮落潮,由於月球距離地球很近,相對距離1.5億km的太陽,月球對地球的引潮力比太陽要大2.5倍,因此地球大海漲潮落潮主要受月球引潮力影響。月球運行到地球什麼位置,那個位置以及地球反面相對位置的潮水就最大,這樣地球海洋每天就有兩次漲潮落潮,這種氣勢磅礴的全球運動,是地球的呼吸,生命的呼喚。

科學研究認為,如果沒有45億年前地球與「忒伊亞」,一個和火星差不多大小的行星那一撞,從此地球有了一年四季,誕生了月球有了更大的海洋潮汐,生命就很可能不會孕育和演化出來,就沒有今天的你我在這裡胡吹海侃了。

綜上所述,月球引力不但存在,還嚴重影響著我們每一個人乃至地球萬物的生存和生活。如果現在突然沒有了月球引力,地球的一切環境氣候將完全改變,所有的生命都將滅絕,地球就會成為一個死星。就是這樣,歡迎討論,感謝閱讀。

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    可以肯定的而回答,天體本身就是引力的結果。首先,所有天體都是由小物質漸漸聚集起來的。恆星是這樣,行星也是這樣,小行星也是這樣。可以說沒有引力,就沒有天體。其次,天體的自轉主要是由於天體形成過程中,自身在吸積過程中,引力不均衡而導致的。
  • 要是有一天引力突然消失,你還有機會拉粑粑嗎?
    是引力的兩個分力換句話說只要有質量就難逃地球引力的作用都會被會出現這樣的情況是因為太空人隨著飛行器一起繞地球高速旋轉因此地球對你的引力就相反由於地球仍然在以466米每秒的速度快速自轉你會跟地球一起轉!第三個問題來了——你能順利飛出地球嗎
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