假如地球被太陽潮汐鎖定,永遠以同一面對著太陽,會是什麼狀況?

2020-12-24 魅力科學君

在地球上的我們永遠都只能看到月球的正面,這並不是什麼精巧的設計,而是因為潮汐鎖定造成的。簡單地講,這種現象的產生,是因為月球在不同部位受到地球引力的大小不一樣,具體表現為距離地球越近的部位,受到的引力就越大,這樣就會對月球的自轉運動造成一個阻力,久而久之,月球就被地球潮汐鎖定了。在潮汐鎖定情況下,月球還是有自轉的,只不過其自轉的周期剛好與公轉的周期相等而已。

同樣的情況也存在於太陽與地球之間,事實上,在太陽引力的作用下,地球的自轉一直在減速,因此可以說,若干年後,地球將被太陽潮汐鎖定。那麼假如地球被太陽潮汐鎖定,永遠以同一面對著太陽,會是什麼狀況呢?屆時的地球還適合人類生存嗎?

假如這種情況真的發生,最明顯的現象就是地球直接被劃分為「晝半球」(向陽的一面)和「夜半球」(背對太陽的一面),其中「晝半球」的溫度會因為陽光的持續照射而提高,「夜半球」則是相反的情況,但這兩個半球的氣溫差距並不會像想像中的那麼大,根據科學家的推算,在大氣對流的作用下,屆時「晝半球」的平均氣溫會升高到40攝氏度左右,而「夜半球」的氣溫則大約為零下40攝氏度。

在兩個半球交界的區域,有一部分地區的氣溫將比較適合人類生存,然而由於冷熱空氣激烈交鋒的關係,這裡會出現沒完沒了的狂風暴雨、電閃雷鳴等強對流天氣。

太陽潮汐鎖定後最恐怖的狀況並不是氣候變化,而是陸地、海洋以及大氣層的巨大改變。我們都知道,地球是一個赤道有一點突出的非標準球體,具體表現為緯度越高,相對地勢就越低。如果從南北兩級來測量,地球的半徑約為6357公裡,而從赤道上來測量,地球的半徑約為6378公裡。

可以看到,這兩者之間相差大約21公裡,正所謂「水往低處流」,按理來講地球上的海水應該聚集在地勢較低的高緯度的地區,但為什麼現在的海水可以相對均勻地覆蓋在地球表面呢?答案就是地球自轉產生的「離心力」。

現在地球被太陽潮汐鎖定了,其自轉一圈的時間等於公轉一圈的時間,也就是需要一年的時間才能夠完成一次自轉,如此緩慢的自轉所產生的「離心力」完全可以忽略不計。由此我們可以推測出,在失去地球自轉的「離心力」之後,地球上的海水將會在地心引力的作用下向高緯度地區湧去,並將那裡的陸地全部淹沒,形成「南大洋」和「北大洋」,而在地球的赤道附近的區域,則會因為失去了海水而變成一大圈環狀陸地(大概如下圖這個樣子)。

上述過程在很短的時間內就能完成,在此之後,這圈環狀陸地的平均海拔將達到10公裡,也就是1萬米,更要命的是,地球大氣層裡的空氣也出現與海水一樣的現象,它們也會向高緯度地區移動,這會導致這一大圈的環狀陸地中,絕大部分陸地的自然環境都會非常的惡劣(海拔極高,並且很多地方都幾乎沒有空氣覆蓋)。

在地球被太陽潮汐鎖定的大約50年後,「夜半球」的海洋將全部結冰,並逐漸向「晝半球」蔓延,由於結冰後的海面會大量地反射太陽光,再加上高緯度地區本來接收的陽光就不夠多,因此地球海洋的結冰的趨勢將會變得無法阻擋,在數百年之內,「南大洋」和「北大洋」就會全面冰封。

我們可以看到,屆時的地球將根本不適合人類生存,不僅如此,地球上絕大多數的生物也將從地球上消失。不過幸運的是,萬有引力會慢慢地改變這個局面,大約在幾百萬年以後,地球會在自身重力的作用下逐漸變圓,大氣層將重新把地球全部覆蓋,然後通過空氣對流的方式將來自太陽的熱量傳遞給冰封已久的「南大洋」和「北大洋」,屆時海洋將重新在地球的「晝半球」出現。

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    太陽,我們地球上所有生物賴以生存的能量來源,地球上一切生命活動所需要的能量都直接或者間接地來自它。假如太陽突然熄滅消失,我們的地球會怎麼樣,我們人類乃至一切生命物種又會怎麼樣呢?
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    所謂潮汐鎖定,又叫同步自轉或受俘自轉,是指發生在重力梯度下,導致天體永遠以同一個面對著另一個天體的現象。這種現象一般發生在A和B兩個由於引力相互作用組合在一起的雙星系統,比如地球和月球。一般來說,大天體A會先鎖定小天體B,這是因為大天體發出的引力潮汐力更強,而大天體質量大,自轉慣性很大,雖然也會受到B的影響,但相對於A對B的影響要小多了。根據萬有引力定律,任何兩個物體之間有引力,遵循萬有引力定律,表達式為:F=GMm/r^2。
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    現在的人類依舊崇敬太陽,我們喜歡陽光普照的大地喜歡太陽為我們帶來的溫暖與光明,如果一整個星期都是陰雨天氣沒有看到太陽人們的心情也會和陰雨的天氣一樣變得暗沉低落,這時候是多麼的渴望太陽的出現啊。太陽對於我們多麼重要,只要連續幾天看不到太陽的身影人們就受不了了。天文學家和物理學家對於太陽的愛慕就會傾注在研究太陽和它帶來的光明的世界。