如果月球只有一半质量,地球会发生什么?

缅因大学奥罗诺分校的物理学和天文学教授尼尔·F·科明斯解释说,如果月球只有一半质量,地球上的人类可能会是眼睛很大的生物,而且永远不会知道日全食的美丽。

我们认为月球是理所当然的,但如果大约 45 亿年前,在一次巨大的碰撞中,我们最近的邻居只达到其当前质量的一半,那么地球将是一个截然不同的地方。事实上,我们甚至可能不会在这里欣赏它。

让我们从日食开始。在一次奇怪的宇宙巧合中,我们今天的月球位于地球和太阳之间恰好合适的位置,其直径足以在日全食期间完全遮挡太阳光——下一次日全食将发生在 8 月 1 日星期五。[参见ScientificAmerican.com关于日食的特别报道]。 

但是,如果月球只增长到其当前质量的一半会发生什么?假设我们半尺寸的月球由与实际月球一样密实的岩石构成,那么它的直径仍将是全尺寸版本的 80%(基于您在小学学到的球体的体积和半径之间的关系)。


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大多数日食是“环形的”,这意味着月球只会部分遮挡太阳,看起来像是被一圈发光的阳光所包围。环形日食平均每年发生三到四次;而日全食每年只发生大约一次。在它目前与地球的距离下,如果月球是其当前尺寸的 80%,就不可能发生日全食,只会发生环形日食。

质量较小的月球的轨道也会比实际的月球更靠近地球。(这意味着日全食仍然可能发生,尽管半质量的月球必须至少比实际月球现在的位置近 20% 或更近——但这需要在巧合之上再加一个巧合)我们真正的月球的平均轨道距离为 238,600 英里(384,000 公里),但每年它都会漂移大约 1.6 英寸(4 厘米)远。原因?海洋潮汐

月球的引力,加上地球和月球围绕其质量中心的旋转,迫使海洋形成椭圆形,同时出现两个高潮。一个高潮在地球面向月球的一侧,而另一个高潮则直接相反,在地球的另一侧。由于地球的自转速度与月球围绕我们的轨道相比非常快,因此我们的星球将最靠近月球的高潮稍微拖到它前面。

水对后面的月球的引力会赋予它能量。这使其每次绕地球运行时都会向外螺旋一点。(每次月球旋转大约需要 29.5 天)。如果月球只有一半的质量,那么海洋潮汐也会相应变小,传递给它的能量也会减少。鉴于月球的质量较小,这意味着将其推离地球所需的能量会更少;然而,事实证明,一半大小的高潮实际上包含的水比我们的高潮少,因此它对半尺寸月球轨道的影响会更小。因此,质量较小的月球最终仍然会比实际的月球更靠近地球。

给予月球的能量来自地球的自转——为了补偿,我们的星球正在减速。换句话说,白天正在变长。地质学家认为,地球的一天最初是 5 到 6 个小时长。如果月球的质量较小,从而对地球产生的阻力较小,那么我们的星球就不会减速那么多。一天的时间可能只有 15 个小时。

较弱的潮汐(半月)也会导致在过去的几十亿年中,地球陆地的侵蚀减少——因此大陆的海岸线看起来可能会大相径庭。来自陆地的较少土壤和矿物质渗入海洋,可能对生命的起源产生深远的影响。一些被认为播下了生命的有机(碳基)化合物可能没有进入早期海洋的原始汤中,由于潮汐减弱,这些海洋的混合也会减少。

假设生命仍然出现,它将不得不应对更频繁的冰河时代以及更极端的升温。大月球可以稳定行星。火星只有两个微小的卫星,其轴心晃动很大,因此它的气候波动和季节性温度变化比地球更大。如果没有全质量的月球来稳定我们,地球上的生命可能会经历更大的季节性波动。

生命的展望将是黯淡的——字面意义上的。较小的月球意味着夜晚散射的阳光较少——这就是全部的月光——这意味着夜晚会更黑暗。在这个改变后的地球上进化的任何生命形式都必须进化出更大或更敏感的眼睛,以帮助它们在这种减弱的光线下在夜间导航、觅食和产卵。

尼尔·F·科明斯是几本书的作者,其中包括《如果月球不存在会怎样?:前往可能存在的地球的航程》《天上的错误:对宇宙真实本质的误解》《太空旅行的危险:游客指南》他在缅因大学奥罗诺分校教授天文学,尽管他对月球着迷,但他发誓自己不是个疯子。

 

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