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    恐龍時代的月球看起來有多大?

    因為地球-月球系統中存在潮汐感化,由此導致的潮汐能耗散使得月球的軌道持續衰減,這意味著月球與地球的距離會越來越遠。現現在,地月之間的平均距離大約為38.44萬公里,那么,在恐龍時代,地月距離會是幾多?月球看起來要比此刻大幾多呢?

    因為地球各個區域距離月心并不不異,所以月球的引力會讓地球發生潮汐感化,地球會沿著地月偏向呈現潮汐隆起。因為地球自己還在自轉,地球的潮汐隆起會受到與自轉偏向相反的力矩,從而減慢地球的自轉速度。

    地月系統的角動量始終是守恒的,地球自轉角動量不會憑空消逝失落,而是會轉移到月球上,使得月球的公轉角動量逐漸變高,從而導致月球慢慢地遠離地球。那么,月球遠離地球的速度會有多快呢?

    按照加州大學洛杉磯分校的地球物理學家William M. Kaula傳授給出的月球軌道衰減速度公式[1]:

    此中k為勒夫數,r為地球的平均半徑,G為萬有引力常數,m為月球的質量,ε為球坐標系中應變張量的分量,M為地球的質量,a為月球軌道的半長軸。

    經由過程上式計較,可以獲得地月距離隨時候的轉變,如下圖所示:

    可以看到,在曩昔的10億年里,月球軌道衰減速度沒有太大轉變,地月距離隨時候的轉變根基上是線性的。為了便利計較,這里假設曩昔10億年里,月球軌道衰減速度與此刻一致,大約為3.82厘米/年。

    恐龍最早呈現在大約2.4億年前的三疊紀,那時的地月平均距離比此刻近了大約9200公里,大約為37.52萬公里。可以看到,這個距離轉變并不是很大,因為此刻月球離地球比來時僅為36.26萬公里。2.4億年前的月球平均視直徑為0.531度,而此刻月球的平均視直徑約為0.518度,所以2.4億年前的月球視面積只比此刻大了5%,這種細小的轉變人眼幾乎無法察覺。而在6500萬年前,非禽類恐龍滅盡之時,那時的地月平均距離只比此刻近了大約2500公里,大約為38.19萬公里,那時的月球視面積只比此刻大了1.2%,這種差別人眼更是無法察覺。

    另據計較,月球在最初方才形當作之時,它與地球的距離僅為兩萬多公里。

    在月球逐漸離去帶走地球自轉角動量的同時,地球的自轉周期在逐漸變長。今朝的地球繞自轉軸扭轉一周的時候快要24小時,在恐龍時代大約為21小時,而在地球形當作之初僅為4小時。

    到了遙遠的將來,本地球也被潮汐鎖心猿意馬之后,地球和月球完全被互相潮汐鎖心猿意馬,月球的自轉和公轉周期、地球的自轉周期變得完全不異。那時,地球和月球之間的角動量不再發生轉移,月球不再遠離地球,地球的自轉周期也會固心猿意馬在45天。只是在那時,地球上可能早就沒有人目睹這樣的氣象。

    參考文獻

    William M. Kaula, Tidal Dissipation by Solid Friction and the Resulting Orbital Evolution, Reviews of Geophysics, 1964, 2(4), 661-685.

    • 發表于 2019-04-10 12:00
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