咱們先說總結:如果月球一直靠近地球,那麼地球將不再適宜生命居住,具體原因我們分析一下。
潮汐引力變大
我們知道,地球的潮汐變化主要受月亮引力影響。根據牛頓力學定律,力不僅有大小,還有方向。
由於月球的引力方向是指向月球內部,而地球海洋中的水會受到月球引力的影響,紛紛匯聚到靠近月球的一端,形成地球潮汐變化。由於地球引力大於月球引力,因此海洋中的水沒有離開地球表面。
根據牛頓萬有引力公式:
看不懂也沒關係,你只需要知道引力的大小和距離有關係,距離越近,引力就越大。
當月球持續一直靠近地球時,它引發地球海洋的潮汐變化也越大,屆時很有可能引發巨型海嘯,埋沒大多數城市。
在電影《星際穿越》中,男女主角為尋找宜居星球來到了米勒星球,米勒星球由於靠近黑洞,而黑洞的引力巨大,因此米勒星球表面潮汐變化非常大,引發的海嘯足以摧毀星球內的生命。
地球自轉速度變慢
隨著月球越來越近,地球受月球引力影響,自轉速度會越來越慢,而這也和月球的潮汐引力有關。
其實,就算月球沒有靠近地球,地球自轉速度也在月球潮汐力的作用下越來越慢,具體是這樣的。
在地球形成早期,地球自轉一圈的速度只有8個小時,也就是說,當時的一天只有8小時;但由於月球引力能夠引發地球潮汐變化,海水在相互碰撞與摩擦中消耗了一些能量,最終以熱量的形式散發到宇宙中,久而久之就導致地球自轉速度越來越慢,直到今天地球自轉一圈需要24個小時。
即使月球沒有靠近地球,地球也會持續不斷地消耗能量,最終自轉速度越來越慢,這是因為月球引力一直在引發著地球潮汐變化,直到地球自轉速度與月球公轉速度一致,既一天的時間會等於1個月。
如果月球一直不斷地在靠近地球,那麼會引發地球潮汐變化增大,消耗的能量更多,因此地球自轉速度減慢的速度會增加,月球潮汐鎖定地球的時間也大大縮短。可能用不了幾百年,地球自轉一圈的速度等於月球公轉一圈的速度。
這種在天文學中叫做主星與衛星相互潮汐鎖定,太陽系中冥王星和卡戎就是這樣。
月亮被撕碎
隨著月亮的持續靠近,月亮最終會因為地球洛希極限而被撕碎。
洛希極限指的是兩個天體可以保持獨立執行的最短距離,超過這個距離,較小的天體會被較大天體的引力所撕碎,形成星環,土星環就是這麼來的。
洛希極限之所以會發生,其實也和引力有關。由於距離越小,引力越大。而月球在靠近地球時,靠近地球的一方和背面的一方和地球的距離不同。
我們把靠近地球的距離命名為r1,把遠離地球的距離命名為r2。
由於G,M,m的資料都相同,因此當月球距離地球越近時,受到地球的引力就越大;而另一端由於離地球距離較遠,引力並沒有靠近地球一端的引力大。
當它們距離地球越來越近時,兩端受到的引力差距越來越大,星球會從圓體變成橢圓體,最終橢圓體的前端會首先解體,接著末端會在稍後解體。整個過程就是星球被撕碎的過程。
洛希極限並不是一個固定值,它的距離取決於天體的密度大小,以木星為例,固體和流體的洛希極限的位置並不同。
月球到達地球洛希極限的距離時,月球會解體,在地球外圍形成一條地球環。
月亮消失後
隨著月亮的解體,地球自轉速度將不再變慢。
其次,由於月亮的消失,地球上的海水由於突然不再受月球吸引,就會湧入到其他地方,淹沒許多城市。
總結
我們從月球從遠到近靠近地球說起:
月球稍微靠近地球時,對地球的影響主要集中在潮汐變化上,會引發各種海嘯頻發,並且會導致地球自轉速度變慢,月球越靠近地球,地球自轉速度越慢。
當月球到達地球洛希極限時,月球將會解體,在地球外圍形成星環。