自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)的巧合?
月亮圍繞地球轉(zhuǎn),同時它還在自轉(zhuǎn),然而巧合的是,月亮的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)周期是一樣的,也就是它圍著地球轉(zhuǎn)一圈的同時,自己也正好自轉(zhuǎn)了一圈,這會出現(xiàn)什么現(xiàn)象呢?月亮總是以同樣的那張臉朝向地球,地球“家長”永遠(yuǎn)看不到這個“孩子”背部遭受了多么嚴(yán)重的外星流彈襲擊。
也許我們會感覺月亮的旋轉(zhuǎn)很是巧合。然而,除了月亮,科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)冥王星的衛(wèi)星卡戎也是這樣圍著冥王星旋轉(zhuǎn)的,卡戎也是始終以自己的臉面朝著冥王星。
可是繼續(xù)探查下去,僅太陽系中就不只有這兩例巧合。火星的兩個小衛(wèi)星也是這樣圍繞火星旋轉(zhuǎn)的,木星至少有8顆衛(wèi)星是始終面朝著木星旋轉(zhuǎn)的,土星則至少有15顆衛(wèi)星也是這樣自轉(zhuǎn)一圈的同時,正好圍繞土星公轉(zhuǎn)一圈。另外還有天王星的5顆衛(wèi)星和海王星的兩顆衛(wèi)星都是這樣的。如果是巧合的話,這種巧合事件也太普遍了。這還只是太陽系中的情況,科學(xué)家在宇宙中發(fā)現(xiàn)的很多星體也往往是這種繞轉(zhuǎn)情況,例如雙恒星相互繞轉(zhuǎn)就是這樣臉面對臉面,公轉(zhuǎn)一圈的同時,自轉(zhuǎn)一圈。當(dāng)然現(xiàn)在的望遠(yuǎn)鏡還看不到外星系的衛(wèi)星,但發(fā)現(xiàn)的其他星球的很多行星也是遵循這種旋轉(zhuǎn)規(guī)律。
這些例子讓我們感到,這種自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期相同的現(xiàn)象應(yīng)該不是巧合事件,好像是在宇宙中有一個普遍被采用的家規(guī):自己的“愛人”或“孩子”必須始終面朝著自己!
地球的“家教”
在科學(xué)家的追究之下,發(fā)現(xiàn)宇宙還真有這么一條規(guī)矩,并且每個“家庭”實(shí)施家規(guī)的方式是通用的!那么宇宙中的家庭是如何實(shí)施這種家規(guī)的呢?
人類在探月時,經(jīng)常有這樣的消息傳來,月亮上有重力密集區(qū),科學(xué)家找到了月亮的重力密集點(diǎn)等等。月亮不是球形的嗎?重力的分布不應(yīng)該是均勻的嗎?怎么還會有重力密集或稀疏的地方呢?
原來很多星體在附近大引力天體的影響下,自身的形狀和物質(zhì)分布都會發(fā)生一定的改變。對于月亮來說,在地球引力的影響下,月亮的形狀會變得有些扁,也就是月亮被地球引力拉伸變形了,月亮其實(shí)是個橢球,橢球的較長的軸是朝向地球的。這雖然看上去不明顯,但是要測量的話,就能測出來。同時,月亮內(nèi)部的物質(zhì)分布也是沿著地球引力的方向,尤其集中在朝向地球的那面。
科學(xué)家說在以前,月亮的自轉(zhuǎn)要比現(xiàn)在快,但經(jīng)過漫長歲月的地月引力相互影響,月亮最終還是變得自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)同步。
在古代,月亮上有火山噴發(fā),說明那時月亮的深處是有巖漿的。而在引力作用下,月亮內(nèi)部的巖漿等物質(zhì)分布是始終朝向地球的,這就導(dǎo)致月亮內(nèi)部的巖漿在月亮公轉(zhuǎn)一圈下來后,也就正好自轉(zhuǎn)了一圈。如果以前月亮的自轉(zhuǎn)比公轉(zhuǎn)快,這種快是月亮外殼的表現(xiàn),內(nèi)部的巖漿在引力作用下自轉(zhuǎn)很慢,那么月亮外殼就會受到內(nèi)部巖漿的摩擦,而越轉(zhuǎn)越慢,最后與月亮公轉(zhuǎn)同步。如果月亮的自轉(zhuǎn)比公轉(zhuǎn)慢,那么月亮外殼就會被內(nèi)部更快的巖漿帶動,越轉(zhuǎn)越快,這時巖漿的摩擦就變成了推動外殼旋轉(zhuǎn)的動力,最后也讓月亮自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)同步。
宇宙有基本家規(guī)
太陽系的其他衛(wèi)星也是這樣,在行星的引力影響下,最終就變得自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)同步,始終以同樣的臉面朝向繞轉(zhuǎn)的行星??茖W(xué)家把這個過程叫做“潮汐鎖定”。宇宙中的其他“家庭”也是通過這種潮汐鎖定的方式實(shí)施著那個家規(guī):面朝家長。
其實(shí)在潮汐鎖定的過程中,被繞轉(zhuǎn)的星體,例如地球,也會受影響,地球的自轉(zhuǎn)就是在月亮的影響下不斷減慢,但是地球的質(zhì)量要比月亮大得多,受月亮的影響不大。對于個頭和質(zhì)量差不多的雙星系統(tǒng),兩者的相互繞轉(zhuǎn),就是平等的了,誰都是以臉面朝向?qū)Ψ降摹?
當(dāng)然,“潮汐鎖定”只能算是宇宙的基本家規(guī),其實(shí)不遵循宇宙家規(guī)的星球也是有的,這些星球沒有被潮汐鎖定,至于為什么,可能它們還正在潮汐鎖定的過程中,也可能與它們內(nèi)部的結(jié)構(gòu)有關(guān)系,例如有的星球非常堅(jiān)硬,內(nèi)部巖漿又很少,不容易被潮汐力拉伸,所以就很難被潮汐鎖定。當(dāng)然,附近其他星球的引力干擾也會對潮汐鎖定的過程有影響。
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