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為什麼月球不墜入地球反而越來越遠?

月球是地球的唯一的衛星, 是地球與其他行星相撞而引發的產物, 從古至今月球也一直在圍著地球環繞, 但是因為地球重力的吸引月球一個無法脫離地球。 但是地球品質是月球的81倍, 根據重力法則, 月球應該會被吸引然後墜入地球, 那為何卻越來越遠了呢?

月球圍繞地球環繞無非是地球的引力和作用力。 引力大家都是知道的, 那麼作用力的作用是什麼呢?作用力與物體速度方向相反。 同理倘若一個向右移動的物體受到向左的作用力。 物體的速度因此會減慢。 如果月球以恒定速度環繞地球運行, 那麼它既不會加速也不會減慢。 作用力與物體速度方向相垂直。 我們將這種力稱之為“側面”力。 如果物體僅僅受到垂直力, 它既不會加速也不會減慢, 只會改變方向。 因此如果想要施加持續的垂直力, 力的方向必須不斷改變以保持與物體移動方向相垂直。

如果月球真的以完美的圓移動, 那麼受到引力作用將永遠是“側面”力。 很明顯月球受到的引力作用並非與速度方向垂直。 在這樣的情況下, 引力的部分分力是與速度方向相同, 因此月球移動速度會加速。 而引力的另外一部分分力是垂直力, 因此月球將會改變移動方向。 月球在向地球靠近時, 速度不斷增加, 反之亦然, 隨著月球遠離地球, 速度不斷減少。 也就是說月球一直在用自身的速度抵消地球對月球的吸引力。

那既然抵消了吸引力那麼月球為什麼會距離地球越來越遠呢?主要原因是地球的自轉角動量轉移到月球的軌道角動量!地月體系的角動量守恆, 地球的自轉角動量通過潮汐作用轉移到月球的軌道角動量。 月球遠離地球的速度有多少呢?由於阿波羅登月時, 宇航員在月面上架設了鐳射反射裝置, 因此現在的天文學家能夠非常精確並且方便地測量地月之間的距離。 1994年, Dickey等人在《科學》雜誌上發表文章稱, 目前月球遠離地球的速度是每年3.82±0.07釐米。

如果假設月球遠離地球的速度始終保持在這個數值, 那麼10億年間地月之間的距離就會增加大約38200千米。 而今天的地月平均距離大約是384400千米, 因此在這個簡單假設之下, 距今10億年前地月距離大約是今天的90%, 但仍然有346200千米。 而且由於潮汐作用地球的自轉逐漸變慢, 地球自轉的角動量逐漸轉移給月球, 月球獲得角動量後慢慢遠離地球, 目前遠離地球的速度為:3.8釐米/年。

這也就是為什麼月球會距離地球越來越遠了, 而其後果就是, 月球將脫離地球的重力區域, 到那個時候月球將會進入了太陽系的重力區域, 也有推測可能成為行星。 也有可能與其他行星相撞。 當然這種事情是長時間的。

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