為什麼我們的月亮會在火星的衛星落下的時候漂走?

2021-01-11 天文在線

最開始的問題是:我知道由於潮汐、摩擦力、角動量守恆等原因使月亮離我們越來越遠。這段視頻聲稱火衛一由於潮汐力而越來越靠近火星,為什麼?顯而易見火星上沒有海洋去吸引衛星,那麼這是由於什麼導致的呢?

物理學家:月亮使得它下面的行星物質向它靠近(還有離開,這就是為什麼有兩種潮汐)。 這在地球上尤其明顯,因為水可以比地面更自由的移動。 然而,這種凸起需要一段時間才能緩和,因為地球轉動且月亮繞軌道行進,所以這種凸起不會永遠地完全在月球下面。

圖解:月球造成的潮汐凸起並不完全直接停留在月球下面,這要麼是因為行星正在轉動,要麼因為月球正在繞軌道運行,或者兩者兼而有之。這是真的,但這很難測量出來。

因為地球在與月球軌道相同的方向旋轉,所以地球的凸起對月球的影響忽略不計。如果月球在相反的方向上旋轉,甚至運行得太快以至於它的運行速度超過地球的旋轉速度,那麼凸起將會拖走月球。

凸起本身具有質量,因此具有一點額外的重力。如果它吸引月球,那麼月球就會加速,因為它在繞其軌道運動的方向上獲得了微乎其微的額外拉力。加速導致軌道上的事物呈現更高速運轉,我們常常(並不是非常準確地)將其描述為「漂移」。我們的月球每年都會多遠離我們幾釐米。

另一方面,如果潮汐湧起的痕跡在月球背面,那麼月球會因此減速並降得更低。 火衛一的軌道周期約為8小時(已經非常慢了),火星日的時間大約和地球一樣長,所以凸起的火衛一必定在火星背面留下了痕跡。因此,火衛一正在慢慢下降並最終將影響火星。火星在大約五千萬年裡將會有一個非常糟糕的火星日。

但是,提升衛星要消耗大量能量,而能量必須來自其它地方。地球施加在月球上以加速其軌道運動的微小拉力如今被同樣應用於讓地球減速。月球形成於大約45億年前,那時它距離地球大約是現在的十五分之一(差不了多少),而一天只有大約6個小時。那時候滿月的亮度大約是現在的200倍,日食使地面形成黑暗的面積甚至接近大洋洲。

我們的月球的質量超過火衛一的700萬倍,所以火衛一對火星的旋轉幾乎沒有明顯的影響。

圖解:地球和月球的現在的距離和剛剛形成時的距離對比圖

我們生活在一個極不可能的時代,因為天空中月亮的大小與太陽的大小完全一致。

事實上,由於月球圍繞地球的軌道是微橢圓形的,月球有時會稍微變小,有時會變大一些。我們生活在唯一可以看到環形和全日食的行星上。但是你僅在現在可以看到日全食,在之後的幾百萬年裡,只能看到環形日食。太不幸了,不能看到全日食的子孫後代!

相關天文知識

火星的兩個衛星是火衛一(Phobos)和火衛二(Deimos) 。兩者都是由阿瑟夫浩爾(Asaph Hall)於1877年8月發現的並以希臘神話中的雙胞胎Phobos(恐慌/害怕)和Deimos(災難/恐懼)命名,他們陪伴著他們的父親戰神(Ares)。 戰爭之神阿瑞斯被羅馬人稱為火星。

與地球的月亮相比,火星的衛星火衛一和火衛二很小。 火衛一的直徑為22.2公裡(13.8英裡),質量為1.08×1016公斤,而火衛二的直徑為12.6公裡(7.8英裡)和2.0×1015公斤。火衛一的軌道靠近火星,半長軸為9,377公裡(5,827英裡),軌道周期為7.66小時; 火衛二的半長軸為23,460公裡(14,580英裡),軌道周期為30.35小時。

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

3.askamathematician-淡墨

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