史诗级分离:月球正以这速度离开地球
仰望夜空,你是否曾感觉月亮似乎亘古不变?地球与月球,并非永恒不变的伴侣,而是一场持续数十亿年的漫长告别。
这个速度,约等于你指甲盖的宽度,慢到令人毫无察觉。但几十亿年下来,却是一场史诗级的宇宙分离。
听说月球在 以每年四厘米的距离 离开地球,这是不是真的?
答主@黄河边儿
是真的,准确说是每年 3.8 厘米,差不多跟人类指甲生长的速度差不多。另外,地球也在越转越慢——每 100 年地球日长会增加约 2.3 毫秒,这也跟月球远离有关。
月球到地球的距离可以通过往返激光束准确的测量,精度在毫米量级。NASA 在上世纪六七十年代就通过阿波罗 11、14、15 号在月球部署了激光反射器阵列,可用于反射地球射来的激光束。
自 1969 年以来,科学家经常向这些月球反射镜发射激光脉冲,并精确测量激光往返月球所需的时间。由于光速是已知常数,通过激光月球测距可以计算出地球与月球之间的距离。
具体说,激光脉冲从地球发出、反射后返回的往返时间约为 2.5 秒,据此利用公式距离 = 光速 × (往返时间/2)可以求得月球距离。多年观测结果表明,月球和地球之间的平均距离约为 384,400 公里,而这一距离正以每年约 3.8 厘米的速度持续增加,也就是说,月球正以指甲生长般的速度逐年远离我们。
这种直接的物理观测,直接证明了月球正在逐渐远离地球。
虽然,到现在这种观测已经进行了五十多年,但是我们还谈不上有足够的证据来分析月球远离地球的规律是什么,并 50 年放到天文时间尺度上还是不值一提的。

1971 年阿波罗 14 号宇航员在月球上部署的激光反射板

用于地月距离的激光测距设施
但是有一点是肯定的,这个速度是变速的,而不是恒定的。为什么呢?我们做个反向推论。根据现有的地月距离,按照每年 3.8 厘米的距离反推,那么大约仅需 15 亿年之前月球就会贴近地球甚至相撞。但我们知道月球诞生于约 45 亿年前,这说明当前观测到的退行速率并非恒定不变,而是高于过去的长期平均水平。
那月球为什么会逐渐远离地球?
原因在于地月体系中的潮汐作用。大家知道,月球引力在地球上产生潮汐凸起,但由于地球自转比月球公转更快,这个潮汐隆起并不会正对着月球,而是略微领先月球在轨道上的位置。地球自转将海水拖拽前移,使得潮汐隆起总是位于月球正下方稍前方。月球引力试图拉回这股隆起,而地球对隆起海水的引力也反过来拉拽着月球。
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还没人说话啊,我想来说几句
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月球到地球的距离可以通过往返激光束准确的测量,精度在毫米量级。NASA 在上世纪六七十年代就通过阿波罗 11、14、15 号在月球部署了激光反射器阵列,可用于反射地球射来的激光束。
自 1969 年以来,科学家经常向这些月球反射镜发射激光脉冲,并精确测量激光往返月球所需的时间。由于光速是已知常数,通过激光月球测距可以计算出地球与月球之间的距离。
具体说,激光脉冲从地球发出、反射后返回的往返时间约为 2.5 秒,据此利用公式距离 = 光速 × (往返时间/2)可以求得月球距离。多年观测结果表明,月球和地球之间的平均距离约为 384,400 公里,而这一距离正以每年约 3.8 厘米的速度持续增加,也就是说,月球正以指甲生长般的速度逐年远离我们。
这种直接的物理观测,直接证明了月球正在逐渐远离地球。
虽然,到现在这种观测已经进行了五十多年,但是我们还谈不上有足够的证据来分析月球远离地球的规律是什么,并 50 年放到天文时间尺度上还是不值一提的。

1971 年阿波罗 14 号宇航员在月球上部署的激光反射板

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但是有一点是肯定的,这个速度是变速的,而不是恒定的。为什么呢?我们做个反向推论。根据现有的地月距离,按照每年 3.8 厘米的距离反推,那么大约仅需 15 亿年之前月球就会贴近地球甚至相撞。但我们知道月球诞生于约 45 亿年前,这说明当前观测到的退行速率并非恒定不变,而是高于过去的长期平均水平。
那月球为什么会逐渐远离地球?
原因在于地月体系中的潮汐作用。大家知道,月球引力在地球上产生潮汐凸起,但由于地球自转比月球公转更快,这个潮汐隆起并不会正对着月球,而是略微领先月球在轨道上的位置。地球自转将海水拖拽前移,使得潮汐隆起总是位于月球正下方稍前方。月球引力试图拉回这股隆起,而地球对隆起海水的引力也反过来拉拽着月球。
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