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《流浪地球》热映,那么问题来了:地球去流浪了,月球怎么办?

The following article is from 石头科普工作室 Author 明月松间

本文转载自中国科大《石头科普工作室》(微信公众号:Dr_Stone),这是一个中国科大在校学生运营,致力于地球和空间科学科普的好玩有趣又靠谱的公众号,欢迎关注。


正在热映的春节科幻大片《流浪地球》中,由于太阳加速膨胀,人类生存受到威胁,于是制定“流浪地球”计划,决定全人类带着地球,一起踏上迁徙之旅。


小编看过影片之后大呼精彩。不过,仔细思考电影情节之后,一个问题又浮现出来:地球去流浪了,月球怎么办?

作为地球唯一的天然卫星,月球已经不离不弃地陪伴地球约45亿年了。地球可谓是看着月球成长,现在一下子离开了月球,能行吗?

地球没有了月球会怎么样?我们今天就来认真探讨一下这个问题。



问题一:月球从哪里来?

我们先简单认识一下月球。

自古以来,中国人尤爱月球,遂给她起了诸多爱称,如玄兔、婵娟、望舒……我们这里姑且叫她婵娟好了。婵娟诞生于45亿年前,她的身世至今仍是个谜。人们对她身世种种猜测,有大碰撞说、捕获说、分裂说等等……

笔者最喜欢的版本是撞击说,这是两个星球之间一见钟情的故事。


在45亿年前啊,有一颗美丽的远古行星,芳名忒伊亚,她存在于早期的太阳系中,直径约6000公里,个头差不多跟火星一样大。

拉格朗日点 | Wiki

她原来居住在该亚(原地球)和太阳之间的L4或L5(拉格朗日点)处,和该亚这个帅小伙没有交集。

但是她的邻居金星是个热情的居委会大妈,不愿意看到这么一个美丽的姑娘仍然单身,赶紧为她和该亚牵线搭桥。忒伊亚由于受到金星的引力摄动,迷上了素未谋面的该亚。随着时间的流逝,忒伊亚情不自禁,离开了自己的轨道[1][2]

这场太阳系之恋来得轰轰烈烈,却是昙花一现。

忒伊亚直接投入了该亚的怀抱,不幸的是,由于速度太快,他们发生正面碰撞,两个星球全毁[3]。不过,虽然躯壳被摧毁了,但由于爱得深切,忒伊亚和该亚的心融合了——忒伊亚的内核和该亚的内核融合为一体,形成了现今地球占比较大的地核[4]


忒伊亚星动画,形成于地球拉格朗日点L4,然后朝碰撞点移动

碰撞过程示意图 | Everything is Electric

大碰撞想象图 | The Talking Democrat

他们碰撞产生的碎片先形成在火星和金星轨道之间的小行星带,然后诞生出他们爱的结晶——地球和月球[5]

45亿年来,地球和月球这对兄妹一直相互守护,围绕着共同的质心舞蹈。

直到大刘做了一个决定:地球要去流浪。

没有了月球守护的地球,该何去何从?


问题二:没有月球,地球何去何从?


01

潮汐减弱


月球妹妹对地球哥哥有很多好的影响,最直接的便是潮汐。

潮汐指由于日、月引潮力的作用(其他星球也有影响,但由于较日、月引潮力微弱不计)使地球的岩石圈、水圈和大气圈中分别产生的周期性的运动和变化。狭义上潮汐现象指沿海地区的一种自然现象,指海水在天体(主要是月球和太阳)引潮力作用下所产生的周期性运动。

潮汐作用示意图 | 百度百科

月球的存在让地球保持了规律的作息。

太阳的引潮力只占总引潮力的1/3,若没了月球,地球的潮汐作用将会减弱很多。我们将不再看到大潮,钱塘江大潮的习俗将会废止,各地冲浪运动也会失去魅力。

不过,除月球、太阳外,其他天体对地球同样会产生引潮力。所以如果地球行驶到离其他星体足够近的情况下,引潮力又会导致地球潮汐。甚至还会引起固体潮汐,指固体地球在引潮力作用下引起的弹性—塑性形变。

所以影片当中的板块位移,是有据可循的。

上海地区板块位移 | 流浪地球电影

潮汐作用受到影响,这是其一。


我们将会看到更多星星

02


天空明暗比例(1-9),满月可以使亮度由1变成7或8 | International Dark Sky Association

地球哥哥向来视月球妹妹为掌上明珠,所以夜空中最明亮的总是月亮。

我国有成语“月明星稀”,意为月亮的光芒太过明亮,阻挡了星星的光。我们天空中最明亮的天体是太阳,太阳的自然光亮度约是满月亮度的400,000倍,而满月亮度则是夜空中第二明亮的天体金星的14,000倍[6]

如果月亮不在天空中,每个夜晚都能看到满天星斗。这可能不是一件坏事,将有利于人类寻找新的家园。

当然,《流浪地球》中大家都躲在地下城避难呢,并没有人去看星星。

地下王府井:地下城人民欢乐多 | 流浪地球剧照


03

日食和月食将不复存在


月食 | giphy.com

日食和月食想要发生,都需要三个物体——太阳、月亮、地球。

月球运行至地球和太阳之间造成日食;月球进入地球的阴影形成月食。没有月亮,这些现象都将消失。

同时,受影响的还有依赖月光、根据月相活动的生物。(狼人们将不再拥有月圆之夜,sad)

想象着影片中人类后代的历史学家看着史书,读不懂关于日食和月食的记载,抓耳挠腮的样子,怎么就想笑呢。


地球转轴将不稳定

04


地月系统 | WordPress.com

这一点可不是闹着玩的,科学家做过严格的计算,证明地球自转轴能保持在 23.4°(在22.1°和24.5°之间变动),都是月球的功劳。

没有了月球,地球自转轴的倾角将不再保持稳定,变动可能在0°~85°之间[7]。像火星这种没有大天然卫星的行星,随着时间推移,自转轴倾向变化可以是地球的10倍。

地球与火星的自转轴对比 | ScienceBlogs

若自转轴不稳定,将会导致全球气候变化,比如出现赤道冰雪覆盖,而南极大陆冰雪融化,藏在冰盖下的新大陆暴露出来。

不过这一点目前还不需要担心,影片中地球的自转已经完全被停止了。地球进入新太阳的轨道后,人们才要考虑如何使地球的自转轴保持稳定的事。

你也许会说,还有赤道转向发动机呢,不慌,不慌。

转向发动机 | 流浪地球电影


05

人类将失去探索宇宙的垫脚石


阿波罗计划 | NASA’s Office of Manned Space Flight, Apollo missions.

月球离地球380,000km,和任何天体比起来都近得多。去往月球,传统的火箭大约需要3天的时间,而一个光速的往返信号只需要2.5秒。月球是人类迈向宇宙的第一步[8]。人类不但可以在月球进行太空试验,还可以建立基地。由于没有大气和较高重力加速度的束缚,从月球发射火箭将比从地球发射轻松得多。

这将一笔是不小的损失。


地球失去一道防护

06


月球正面与背面 | NASA

过去为了保护地球,月球可是巾帼不让须眉。她美丽的身体上如今已布满陨石坑。

虽然大的撞击事件都是几十亿年前的事了,毋庸置疑,月球在地球和宇宙形成一道屏障,至今天仍在为地球挡住不少来自宇宙物质的袭击。若没有了月球,会有更多的宇宙物质到达地球。

特别是离开木星以后,由于木星引力吸收了大部分太阳系外的袭击,从而保持太阳系内部的稳定。离开木星大哥的地球,将暴露在宇宙中,孤独面对各路彗星、小行星的挑衅。

暴露在宇宙中的地球将孤立无援 | 流浪地球海报


07

文人将失去来自月亮的灵感


嫦娥奔月 | yuwenmi.com

美丽的月亮自古以来就对人类文化如历法、艺术和神话等产生重大影响。

国人素爱月亮,我们开心时赏月,伤心时赏月,离别时赏月,团圆时赏月……月亮是古人最钟情的诗歌意象之一,亦是中华文化之灵魂,天上一轮圆月,胜过万语千言。

没了月亮,诗人和歌手将失去来自月亮的灵感。

转念一想,新的人类也许会创作更多关于木星、土星、天王星的诗篇,也挺好不是嘛?

点燃木星!| 流浪地球剧照


结语


从以上种种分析来看,拥有月球对地球生命至关重要。月球的存在,正是地球可以支持生命的重要条件之一。


月亮

我这么可爱,你们真的忍心丢下我吗?



撰稿/排版:明月松间

责任审查:黄泽森


参考资料:

[1] "The Theia Hypothesis: New Evidence Emerges that Earth and Moon Were Once the Same". The Daily Galaxy. 2007-07-05. Retrieved 2013-11-13.

[2]  "STEREO Hunts for Remains of an Ancient Planet near Earth". NASA. 2009-04-09. Archived from the original on 2013-11-13. Retrieved 2013-11-13.

[3]Wolpert, Stuart (January 28, 2016). "Moon was produced by a head-on collision between Earth and a forming planet". UCLA newsroom. UCLA.

[4]"A New Model for the Origin of the Moon". SETI Institute.

[5] https://www.etymonline.com/word/Selene

[6]https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2017/03/02/7-ways-earth-would-change-if-our-moon-were-destroyed/#68ec1f5c3852

[7]Obliquity variations of a moonless Earth. Jack J.Lissauer. Jason W.Barnes. John E.Chambers.

doi.org/10.1016/j.icarus.2011.10.013

[8]同[6].

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