月球流浪计划

自第一个人类抬头看天开始，

月球就挂在了地球的天空中。

在地球形成的46亿年来，

它一如既往地皎洁、明亮。

近几年来，“超级月亮（Supermoon）”也越来越多地吸引了人们的注意。事实上，超级月亮并不罕见，它是一种新月或满月时月亮位于近地点附近的现象，月亮位于近地点时正好出现新月，称为超级新月；月亮位于近地点时正好满月，称为超级满月。由于月球以椭圆形轨道绕行地球，月球和地球间的距离不断变化，因此满月发生时月亮离地球越近，人们看到的满月也就越大。

然而，在远古时期，

人们在地球上看到的月亮

很可能比现在看到的大一些。

  月球是如何形成的？

关于月球成因，目前有四种主流的假说：同源假说认为地球和月球都是太阳系中弥漫的星云物质，经过旋转和吸积形成大小不同的天体。在吸积过程中，地球比月球相应要快一点。然而，对“阿波罗”飞船从月球上带回来的岩石样本进行化验分析后发现，地球和月球的平均化学成分差别很大。

俘获假说认为月球本来只是太阳系中的一颗月球大小的小行星，运行到地球附近时被地球的引力所俘获。另一种接近俘获说的观点认为，地球不断把进入自己轨道的物质吸积到一起，久而久之，吸积的东西越来越多，最终形成了月球。

分裂假说认为月球本来是地球的一部分，后来由于地球转速太快，把地球上一部分物质抛了出去，这些物质脱离地球后形成了月球，而遗留在地球上的大坑，就是太平洋。

1986年3月20日，在休士顿约翰逊空间中心召开的月亮和行星讨论会上，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的本兹、斯莱特里和哈佛大学史密斯天体物理中心的卡梅伦共同在以上三种假说的基础上，提出了大碰撞假说。

这一假说认为，太阳系演化早期，在星际空间曾形成大量的“星子”，星子通过互相碰撞、吸积而长大。星子合并形成一个原始地球，同时也形成了一个相当于地球质量0.14倍的天体。

这两个天体在各自演化过程中，分别形成了以铁为主的金属核和由硅酸盐构成的幔和壳。由于这两个天体相距不远，因此相遇的机会就很大。一次偶然的机会，那个小的天体以每秒5千米左右的速度撞向地球。剧烈的碰撞不仅改变了地球的运动状态，使地轴倾斜，而且还使那个小的天体被撞击破裂，硅酸盐壳和幔受热蒸发，膨胀的气体以及大的速度携带大量粉碎了的尘埃飞离地球。

这些飞离地球的物质，主要由碰撞体的幔组成，也有少部分地球上的物质，比例大致为0.85：0.15。在撞击体破裂时与幔分离的金属核，因受膨胀飞离的气体所阻而减速，大约在4小时内被吸积到地球上。飞离地球的气体和尘埃，并没有完全脱离地球的引力控制，他们通过相互吸积而结合起来，形成全部熔融的月球，或者是先形成几个分离的小月球，再逐渐吸积形成一个部分熔融的大月球。

  地球与月球的关系

月球以椭圆轨道绕地球运转的同时进行自转，周期为27.32166日，正好是一个恒星月，所以我们看不见月球背面。这种现象我们称“同步自转”，或“潮汐锁定”。

这在太阳系卫星世界中几乎是普遍规律。一般认为这是卫星对行星长期潮汐作用的结果。但值得注意的是，这并不意味这我们看到的月亮只是50%的月面，事实上，由于天平动（月球来回摆动）现象，我们能看到59%的月面。

1969年美国的阿波罗11号实现了人类首次载人登月，之后阿波罗12、14、15、16和17号相继实现载人登月，一共有12名美国宇航员登上月球开展科学考察、采集月球样品和埋设长期探测月球的科学仪器。宇航员们多次在月球安装复归反射器，为之后的地月激光测距实验提供有力的条件。

长期的观测和大量的研究数据表明，地球自转速度在减缓，地月激光测距实验结果更是显示月球正在缓慢地远离地球，每一年大约远离地球38毫米。

  月球为何远离？

月球是一个稍扁的椭球体，在地月系统形成早期，地球的自转速度比现在更快，地月距离比现在更近。如下图，我们假设月球自转速度与公转速度不同，当月球两尖端不在地月连线上时，由于B距离地球比A近，引力比A大，不平衡的引力将产生一个力矩，“矫正”月球的自转，久而久之，扁球的一个尖端就会一直指向地球。这就是“潮汐锁定”或“同步自转”，在航天器设计中也叫重力梯度效应。

虽然相对于地月距离来说，月球半径很小。但在万有引力的长期拉扯下，月球的质心已逐渐偏向地球侧，月球也被拉得越来越扁。

由于月球万有引力的影响，地球海洋的潮汐作用力与地球自转的方向相反，地球的自转总是受到一个极其微弱的作用力在给地球自转“刹车”。

英国天文学家和生物学家乔治·达尔文(George Darwin)（没错，就是进化论提出者达尔文的儿子）提出，海水与大洋底的摩擦使地球自转速度越变越慢。根据角动量守恒定律，地球自转减慢所损失的角动量，会转移到月球的轨道运动上去，这样会使月球公转速度加快，随之离心力也加大，月球就会逐渐远离地球。

  远离的月球会造成什么影响？

目前月球与太阳的大小比率与距离的比率相近，使得它的视大小与太阳几乎相同，在日食时月球可以完全遮蔽太阳而形成日全食。如果月球继续远离，在地球上看到的月亮将越来越小，这也就意味着，我们再也看不到日全食，只能看到日环食。

值得庆幸的是，这种潮汐力引起的作用不会一直持续下去，会随着地月距离的增大而迅速衰减，当月球的公转周期与地球的自转周期相同时，地月形成相互潮汐锁定，此时地球上的一天也就是一个月，地球的一面与月球的一面始终相对，月亮就不会因为潮汐作用而远离。

然而，要形成相互潮汐锁定，以目前每年38毫米的远离速度，可能需要上百亿年时间，太阳在五十多亿年之后就将进化至恒星末期演化成为红巨星。因此在没有外力的作用下，地月是无法形成相互潮汐锁定的。

月球的远离除了导致我们在地球上看到的月亮越来越小，月球对地球的潮汐力也会减小。由于缺少月亮的反光，夜晚的天空将越来越暗淡。远离的月球不仅增加了地球被陨石击中的机会，还会潜移默化地影响到地球的自转轴、转动周期和轨道等。

目前地月距离的变化速度对人类活动影响微乎其微，我们也不用对此有太多担忧，未来人类何去何从尚不可知，也许到了人类存亡之际，我们已经点亮了相应的科技树。

美编：高欣欣

校对：陶   琴

来源：中科院地质地球所