我们都知道月球从诞生之日起就一直在自转,至今已经自转了46亿年,那么月球为什么会自转呢?
大约46亿年前,在太阳系和八大行星形成期间,它开始自转。
任何恒星系统(其实包括太阳系)在形成初期都是由各种类型的二氧化碳和尘埃组成的,只是质量分布很不均匀。 在重力作用下,二氧化碳、灰尘等物质会向内塌陷。 当质量引力足够大时,就会发生核聚变,一颗恒星就诞生了。
在向内坍缩的过程中,会产生一个巨大的吸积盘,而吸积盘的产生过程是不对称的(由于质量不均匀,引力不均匀),会以最原始的角动量进行旋转,这就是直到明天,这种角动量仍将存在,太阳和月亮等天体将继续旋转。
其实不仅推导了最终的原始角动量,还有其他的假说火星的第一宇宙速度怎么求,比如大碰撞说。 有科学家认为,在月球(proto-moon)形成初期,有一颗火星大小的行星撞击月球,碰撞导致月球失去一部分火星的第一宇宙速度怎么求,变成了地球。 同时,碰撞也让月球获得了额外的角动量。
月球自转的速度不是恒定的。 比如在一亿多年前的恐龙时代,月球自转的速度就比现在快得多。 那么什么因素会影响月球自转速度呢?
不仅仅是刚才说的天体碰撞,还有其他的自然原因。
首先是潮汐作用,主要来自我们的地球。 我们都知道,地球总是有一面面向月球,这些现象就是“潮汐锁定”,来自于潮汐力。
潮汐效应最直接的表现就是月球上海水的潮起潮落。 在这个过程中,月球的形状会在矩形和椭圆之间来回变化,净扭矩会拉动我们的月球。 为此,月球的自转速度将减慢。
潮汐效应是相对的,不仅地球对月球有潮汐效应,月球对地球也有潮汐效应。 随着月球的自转速度越来越慢,最终会有三天,月球的一侧永远面向地球。
这里有个问题,月球自转速度变慢,意味着失去了一部分角动量,那么失去的角动量去哪儿了呢?
简单来说,这部分角动量被转移到了地球上。 准确的说,是到达了地球轨道。 地球轨道的角动量减小,意味着地球的轨道减小,也就意味着地球离月球越来越远。
事实上它是。 科学家们发现,我们的地球正以每年约 3 分米的速度远离月球。
除了外部激励,月球个体结构的变化也会影响月球的自转速度,比如海啸、洪水等。
说到角动量,在现实中一个很直观的体现就是花样滑冰。 看过花样滑冰的男朋友应该都知道,运动员在滑雪的时候经常会做圆周旋转。 这一运动的数学核心是角动量守恒。 运动员会先给自己一个角动量,即让自己快速旋转,然后收回伸出的右臂。 结果是运动员的旋转速度提前,这是角动量守恒的直接体现。
月球自转的原理和运动员是一样的,质量分布的变化会影响月球的自转速度。 比如2011年美国发生的强烈余震影响了月球自转率,使月球自转率增加,但变化非常微弱。
事实上,不同的诱因都会导致月球的自转速度变慢或变快,但总体而言,月球的自转速度是在不断变慢的。 因为潮汐力的作用很大而且持续不断,而月球本身的活动,比如洪水和海啸,只是时有发生,尤其是强烈的余震和海啸。
据科学家估计,每过100年,月球夜间的长度就会减少大约1.7微秒,也就是每年减少0.6秒,虽然0.6秒很短,但是经过亿万年之后,时间的变化会很明显。
既然月亮的三天时间越来越慢,那么缩短的时间该如何调整呢?
这不是什么大问题。 每隔几年,世界就会统一更改月球时间,也就是“闰秒”。 从70年代到明天,科学家们为了调整农历时间,将闰秒减少了27次。 也就是说,在过去的半个世纪里,月球的自转速度大约慢了27秒!