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同样是卫星,为什么火卫一未来会撞向火星,而月球却在远离地球?

月球远离地球这件事大家相比十分清楚,而且也知道了其中的原因。可问题是你有没有想过,同样为卫星在围绕自己的行星公转,为什么有些卫星未来会被自己母行星的引力捕获,或者撕碎呢?

月球远离地球这件事大家相比十分清楚,而且也知道了其中的原因。可问题是你有没有想过,同样为卫星在围绕自己的行星公转,为什么有些卫星未来会被自己母行星的引力捕获,或者撕碎呢?

离我们最近的邻居火星,它有两颗卫星,其中火卫一根据估计,在未来5000万年以后就会进入火星大气层,与火星发生碰撞。

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它被火星引力撕碎的可能性很少,毕竟火星的质量并不是很大,产生的潮汐引力差应该不会把火卫一撕碎形成火星环。

但为何月球在远离地球,而火卫一在靠近火星呢?下面就说下这个问题

人类其实关于月球距离测量的历史非常久远,在公元前3世纪一位著名的古希腊学者阿里斯塔克斯写过这样一本著作《论直径与距离》。

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其中就首次测量的月球的距离,方法其实非常简单、精妙。你看,发生日食的时候,我们能够看到月球在太阳的前面经过,有时会遮住全部的太阳盘面,有时会遮住一半,有时会留下一个金色的圆环。

根据日食古人就做出了这样一个正确的假定,太阳与地球的距离要比月球与地球的距离要大得多,而且我们可以遥远的太阳光看作是一组平行线。

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那么当发生月偏食的时候,根据地球投在月球上的影子我们就能知道,月球本身的直径与地球影子的大小比例。

由于月球离地球非常近,因此古人也假定地球影子的直径和地球本身也相差不多,然后根据地球的直径(公元前3世纪埃拉托色尼已经算出)我们就能算出月球的直径。

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然后再测量月球在天空中的角大小(0.5°),根据简单的三角函数我们就能算出月球的距离。当时阿里斯塔克斯得到的结果是397600千米。

现在看来这个数字还是比较准确的,它落在了现代测量数据363104千米和406696千米之间。

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古人的智慧还是相当的牛,不过我们现在测量月球的距离不用这个麻烦,而且精度非常高。因为阿波罗11号任务的时候,在月球上安置了激光反射阵列。

现在只要在地球上发射一束激光,然后等待它被返回,来回所花费的时间乘以光速,我们就能算出月球的距离。

并且通过这样精确的测量方法,我们还发现了月球在以每年3.8厘米的距离远离地球。

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其中的原因是因为潮汐引力的影响,因为地球自转的速度要远远快于月球公转的速度,而且月球的引力很容易会让流动性很强的海水发生凸起。

月球在公转轨道上总是会滞后于海水凸起的部分,所以地球的快速自转就会拉着月球进行公转,也一部分自转的角动量传递给了月球的公转速度。

月球公转的越快,那么它的轨道就会慢慢地远离地球。

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另一方面,如果潮汐落在月球后面,也就是说如果月球公转比地球自转快的话,那么月球的公转速度就会变慢,从而轨道就会下降得更低。

火卫一正是这种情况,它距离火星表面非常近,只有6000千米,因此它本身的公转速度非常快,而火星自转一圈和地球基本上差不多,因此火星的一天时长也和地球差不多。

但火卫一每一条就会绕着火星转三圈,而且我们在火星上可以看到火卫一总是在火星的西边升起,经历四个多小时就会从东边落下。

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因此就像上文说的,火卫一总是超前于火星的潮汐力,那么这个力就会导致它减速,而不是像月球一样加速。

最终的结果就是火卫一在不断地靠近火星,而月球在远离地球。

不过由于火星表面没有海洋,这个潮汐力还是比较小的,如果把火卫一放到地球轨道上,估计它很快会与地球撞击,根本等不了5000万年。

而且由于火卫一的体积、质量也非常小,只是一个长长27公里、宽22公里、高18公里的外表形似土豆的天体,所以它对火星的自转速度影响也是微乎其微。

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月球则不同,它是一个已经达到了流体静力学平衡的球形天体,质量是地球的1/6,对地球的影响还是相当大的。

当月球在45亿年前形成时,它离地球的距离非常近,估计只有现在的1/15,这时的地球一天只有大约6小时,转得非常快。

当时满月的亮度大约是现在的200倍,而在发生日食的时候,所造成的黑影几乎相当于澳大利亚的面积。

现在我们生活在一个非常特别的时代,天空中月亮大小与太阳的大小完全匹配。

而且由于月球绕地球的轨道是椭圆的,所以月球有时小一点,有时大一点。因此我们生活在唯一能同时看到日环食和日全食的星球上。

不过在数千万年后,随着月球距离我们越来越远,我们将只能看到日环食了。

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