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年轻的月球 | 《流浪地球》中的洛希极限是什么?

 m彩虹之约h 2021-09-22

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月亮是我们每个人最熟悉的天体,它不仅是地球唯一的一颗卫星,也寄托了人类无数的情感。“明月几时有,把酒问青天。” 苏东坡这首词可谓脍炙人口。古人喜欢拿月亮来吟诗作赋,现代人也喜欢欣赏月亮,在许多人印象中,宇宙是一成不变的,天上的太阳和月亮似乎都会陪伴我们一生。但是你没有没想过,假如有一天月亮不见了,会是什么样的景象呢?

科学家们通过对月亮与地球之间的距离探测,发现了一个挺严重的问题:月亮正在远离地球,以每年3.8厘米的速度逃跑。难道我们的月亮就要离开地球了吗?

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▲布满陨石坑的月球表面

另一方面,天文学界传统的观点告诉我们月球(包括地球)已经非常古老。比如,有消息称,德英两国科学家最新精确测得月球年龄45.27亿年。他们分析了美国“阿波罗”号飞船带回的不同月球岩石样本,根据岩石中钨-182同位素的数量,测出了相对精确的岩石年龄。科学家们分析测算出月球的年龄为45亿2700万。这是迄今为止在进化论学说中,有关月球年龄的最精确测量结果。

看到这些数据,我们不禁会问:如果月球这么古老,但它又在无时无刻地逐渐远离地球,那么在这几十亿年的漫长时间,月球岂不是早就跑没影了?又如何能够“千里共婵娟”?更加重要的是:月球是在加速远离地球,我们都知道万有引力F和r的平方成反比,那么地球的引力对于月球来说相当于每移动一点距离,引力束缚的减少量都是成倍增长的。

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▲万有引力F和r的平方成反比。两个天体的距离增加或者减少一点点,它们之间的引力就会出现大幅变化!

当然,有人会反驳说:“也许月球在诞生之日,它与地球的距离是非常短,所以月球还能在四五十亿年间跑上一段距离后,也不会脱离地球的引力场。”

提出这种观点的人忽略了一个重要的天体运行现象:洛希极限。它是指一个天体对另一个天体的潮汐力作用(一般是对小的),小天体不被大天体撕碎的一种极限值(往往是它们之间的距离极限)。换言之,洛希极限是一个天体自身的重力与第二个天体造成的潮汐力相等时两者之间的距离。如果两者之间的距离小于这个洛希极限值,那么较小的这个天体就会被倾向于碎散或被“撕裂”,继而成为母天体的环。简而言之,地球周围空间存在这样的一个区域,只要月球一旦跨入,它就会被地球的引力“拉碎”。所以,一开始月球是不可能太靠近地球,不能进入地球的洛希极限。

前段时间在各大电影院上映的科幻电影《流浪地球》中也出现过洛希极限这个名词。电影的主人公为了地球不被拉入木星的洛希极限,采用局部引燃木星的方法,利用爆炸的冲击波把地球推开。很多观众当时不一定对洛希极限这个名词很了解,因此笔者找到下面一段动画视频,模拟假如月球进入地球的洛希极限后的情景。

▲ 洛希极限模拟情景

现在问题就来了:月球一开始因为洛希极限的限制,不能靠地球太近,但同时它又在加速离开地球。进化论者相信月球的年岁已经有四五十亿年,那么在这个时间尺度下,月球早已告别地球,飞到远方了。然而,今天我们还能“举头望明月”。

所以,这个问题的唯一解释就是:月球并没有那么古老!

END

参考资料与图片出处


1. 视频:https://v.qq.com/x/page/c08551w5ybz.html

2. 封面、插图:网络图片

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