大虎说事

王大虎:月球离我们的距离会变化吗?

王大虎

月球与地球之间的距离为36.2万~40.3万千米,这个距离是时刻变化的,因为月球绕地球运动的轨迹不是正圆形,而是椭圆形,有点像鸡蛋的形状。

其实,月球正在慢慢地远离我们,大约每年3.8厘米,几万年之后,地球上的人们看到的月球将比今天的小。也许有一天,月球会彻底离开地球,但这种情况发生的可能性不大,因为月亮与地球之间的引力作用会平衡二者之间的距离。

任何运动的物体都有维持直线运动的趋势,这种性质叫做惯性,所以,做圆周运动的物体总有逃逸的趋势,也就是离开圆形轨道向着切线方向笔直地飞出去,就好像有力朝向远离圆心的方向拉着它,这个力就叫做离心力。如果你在游乐场里玩过快速旋转的电动玩具,或者坐过急转弯的汽车,你就会有体会了。围着地球转的月亮也有远离地球的趋势,但它受到的离心力刚好与地球对它的万有引力相平衡,所以它一直待在轨道上。

现在,月球围绕地球公转一周需要27天。但是28亿年前,当月亮离地球比现在近得多时,它绕地球转一周只需要17天。位于美国亚利桑那州的图森行星科学研究所的一位研究员克拉克·查普曼认为,月球与地球之间的距离曾经比这还短。依据查普曼的说法,在46亿年前,地球和月亮形成之初,月亮围绕地球旋转一周只要7天时间。那时,如果有人在地球上能看见月亮升起的话,他会在地平线上看见一个巨大的月球。

王大虎

有趣的是,是地球上的潮汐现象使月球距离我们越来越远。月球的引力作用于地球上的海水,但地球不是静止的,它不停地自转,当地球上朝向月亮的海平面受月亮吸引升高时,这片海域同时随着地球的自转远离了月球。这部分涨潮海水的万有引力对月球有吸引的作用,但这片海域又不是正对着月亮的(因为地球自转),月球就被拉向了前方。这相当于拉大了月亮的公转轨道。

随着轨道慢慢变大,年复一年,月球就离我们越来越远了。虽然这个变化是非常微小的,但是日积月累,几百万年以后,月球也许会最终脱离地球的引力场,进入它自己绕太阳运转的轨道。但这种情况出现的可能性很小,因为潮汐同样会影响地球。海水的波动会削减地球自转的速度,一百年的时间就可以让一天延长半分钟(这么说,几十亿年前,一天大概只有6个小时)。

照此推算,几百万年后,地球自转一周的时间会与月亮绕地球公转一周的时间相同,也就是说,一天和一个月的时间是相同的。当然,那个时候的一天要比现在的24小时长得多。

一旦地球自转与月球公转同步起来,海潮就可以时刻对准月亮了,这样月亮就会开始被拉回地球的方向。从此,整个过程发生逆转,潮汐的运动将滞后于月球,使月球轨道慢慢缩小,从地球上看到的月球又会慢慢地大起来。

 

 

王大虎

为什么在白天也能看到月亮?

 

正是由于你假设自己出于某种原因在白天看不到月亮,才使这个问题显得格外有意思。其实无论在白天还是夜晚,月亮本身并没有什么不同。

在白天,太阳强烈的光芒掩盖了一切的光亮,因此就算这时候能够看得见月亮,它也往往不为人所注目。但在夜晚,月亮就成了天空中最明亮的物体。

月球一个月绕行地球一周,因此它在一天24小时内呈现不同的景象。地球上每天所能看到的月亮大小取决于当天的月相,或者说在某个特定的时间太阳能照亮的月球表面积。白天由于大气层对太阳光有散射作用,因此天空十分明亮。但是月球距离地球足够近且本身也足够大,所以也能反射部分阳光,显得比周围天空亮,使人们在白天也能看见它。

但地球上的人们却无法在白天看到星星。不过,就算空中有耀眼的太阳,在月球上的宇航员也能一样看到星星。这是因为月球上不存在大气层,太阳光也就不会被散射,所以即便是在白天,你也能看到布满在漆黑天空中的点点繁星。

 

 

王大虎

地球有多重?

 

我们所说的重量是指地球作用于某人或某物之上的重力。所以说探究地球的重量有多少基本是没有意义的,因为只有和其他物体相比较时地球才会有重量。

不过,人们可以通过计算地球作用于一个已知质量的物体上的重力效应,估算出地球的质量(地球所包含的物质的量)。基本上来说,地球的质量不同,对其他物体的影响作用也不同。大多数科学家计算得到的地球质量大约为5.98×1024千克。

在太空时代到来之前,估计地球质量是件相当复杂的事情。1774年,内维尔·马斯基林第一个计算出了相对准确的地球质量值。他还根据一个钟摆在重力作用下的摆动规律,估算出苏格兰境内一座高山的质量并计算出它的重力效应——相对于地球重力。

王大虎
王大虎

现在,通过观察围绕地球旋转的人造卫星的运动,人们可以更准确地估算出地球的质量。

 

 

南极和北极哪个更冷?

 

王大虎

南极要相对更冷一些。

南极的平均气温只有约-48.9摄氏度,比北极的平均气温要低1.7摄氏度。南极洲有记载的最低气温是于1983年7月21日在沃斯托克冰湖测得的,当时的气温为-89.4摄氏度。

南极气温较低的原因至少有两个,其一是因为观测站建在海拔3 600多米的高原上,在如此的海拔高度上空气稀薄,很难留住太阳辐射的热量。太阳一落山,大部分的热量很快就辐射掉了。

同时,与四周被大片的浮冰所环绕着的北极不同,南极被广袤的南极雪原所包围着,因此南极大陆基本上无法留住太阳的辐射能,大部分(大约80%)的太阳辐射都被南极永久存在的雪被给反射回去了。

 

 

科学家们如何测量珠穆朗玛峰这类高山的高度?

 

最简单的测绘方法是在已知某个高度或距离的情况下,构筑三角形从而计算出目标山峰的高度。侦察兵在测量树木高度时也正是采用的这个方法。目前,在卫星的辅助下,该测绘方法仍然被人们广泛使用。

在实际应用三角测量法时,先要建立一条已知长度的基准线。要测量出任意两点之间的距离,需要以这两点为顶点构筑一个三角形。基准线两端的测绘人员便能够根据基准线测量计算出该三角形的三个角和另外两条边的长度。在对大块面积进行测绘时,测绘人员会根据基准线构筑一系列的三角形,任意三角形与相邻的三角形至少共用一条邻边。

西方人将珠穆朗玛峰叫做埃弗勒斯峰,其实就是以乔治·埃弗勒斯的名字命名的。在他的主导下,人们利用上述测绘方法进行了19世纪的印度地理大测绘。

1987年,为了确定珠穆朗玛峰的真实高度,一支意大利探险队采用全球定位系统卫星传回的信号,在喜马拉雅山脉上4个地面站进行了多次观测。在收到从卫星传回的编码信号的同时,地面接收器记录下接收到卫星信号的准确时间,并计算出信号从传送到接收所经过的时间。将该时间乘以光速,所得结果就是地面站和卫星之间的实际距离。人们由此得到地面站的经度和纬度值,并通过进一步计算求出地面站的实际海拔高度。以这些通过细致测量得到的距离为基准线,意大利人按照常规的三角测量法测量出珠穆朗玛峰峰顶的高度。其测量的结果是:珠穆朗玛峰海拔高度是8 872米。

2005年5月22日,中国登山队重登珠峰,并再次精确测量出其高度,为8 844.43米。喜马拉雅山脉是由于印度洋板块和亚欧板块碰撞X而形成的,目前两大板块仍在以每年1.27厘米的速度相对运动。

 

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