在冥王星和卡戎间搭座桥会怎么样

2015-10-24 10:47 作者:admin 来源:

说起冥王星和它的卫星冥卫一——卡戎,它们的一个现象很是神奇——从冥王星上永远只能看到卡戎的一面,而从卡戎上也只能看到卡戎的一面,造成这种效果的本质原因是“潮汐锁定”,那么,什么又是潮汐锁定呢?

由于潮汐锁定,在中央天体的居民永远看不见标示绿色的一面

现象就在我们身边

潮汐锁定,其实并不遥远,看似远在遥远的冥王星上,其实它近在地球和月球之间。既然如此,咱们就由近及远说开去,先来聊聊,咱们身边的潮汐锁定。

众所周知,地球对月球产生引力,反过来呢,月球同样也会对地球产生引力,月球的这个引力给地球带来了哪些可见的影响?

月球吸引地球想象图

影响很多,但最明显的莫过于地球上的海水了,水具有很强的流动性,在月球的引力下,它们会向月球的方向隆起,

流动的海水被月球引力影响(想象图)

海水的隆起,其现象就是海水的涨落,这就是潮汐。

我国的钱塘江大潮

除了月球会引起地球上的潮汐,太阳也可以。只是因为太阳距离地球很远,而月球距离地球很近,所以,在对地球潮汐的影响力上,月球要比太阳大好几倍,月球占主导作用。

对于潮汐现象,其实一些古人通过自己的观察,已经察觉到潮汐跟月球有关了。比如我国古代天文学家余靖,他在《海潮图序》一书中说:“潮之涨落,海非增减,盖月之所临,则之往从之。”而哲学家王充在《论衡》中写道:“涛之起也,随月盛衰。”

直到17世纪80年代,英国科学家牛顿发现了万有引力定律之后,这才提出了“潮汐是由于月亮和太阳对海水的吸引力引起”的假设,第一次科学地解释了产生潮汐的原因。

潮汐锁定是怎么回事儿?

说完了潮汐,咱们就可以说潮汐锁定了。

其实,月球的引力不止会影响海水,甚至连地球上的大气和地壳,也会受到影响,这两种影响分别叫作“大气潮”和“固体潮”。只是这两种潮不像海洋潮那么明显,需要仪器才能观测到。

既然月球的引力能影响地球,那地球的引力更能影响月球了,而且,这种影响还非常大,大到可以让月球的自转变慢。其原理不难理解,就像咱们前面说的,月球的引力会造成地球的海水隆起(潮汐),同理,地球也会让月球朝向地球的一面隆起(固体潮),如下图:

上图中,黑色代表地球,绿色代表月球,为了便于理解,月球上的固体潮画得很是夸张,咱们不用介意。月球自身要自转,但是自转的话,月球上的“隆起”肯定是背离地球而去的,这跟地球引力的方向相反。于是,月球的自转必然会受到地球的拉扯,月球自转一圈,地球就拉扯它一次;每拉一次,月球的自转速度就变慢一点点儿,几十亿年过去后,月球自转速度降到最低点,也就是慢到现在这个样子:即它绕地球转一圈的同时,自身也才自转一圈。地球引力对月球的这种影响,科学家将它称为“潮汐锁定”。这就是为什么,无论何时从地球观察月球,都只能看见月球的正面。直到1959年,从前苏联的太空船月球3号传送回来的照片上,人类才第一次完整地看见了月球的背面。

月球背面

地球会对月球施展“潮汐锁定”,那月球会不会也“礼尚往来”?答案是肯定的。因为月球引力的缘故,地球的自转也在变慢。我们知道,地球自转一圈就是一天,假如自转变慢后,一天的时间就会变长,经过计算,在月球的影响下,每过100年,地球上一天的时间将增加0.0016秒。虽然增加的时间很少,但经过很多亿年后,地球最终也将被月球“潮汐锁定”。结果是,从月球上看地球,也将只会看到地球的一面。

地球的自转在极其缓慢地变慢,这意味着以后的白天和黑夜会变长

冥王星和卡戎:近得足以建座桥?

之所以地球要很多亿年后才会被月球潮汐锁定,这是因为地球要比月球大得多,而且两者距离较远。假如行星和行星的卫星的体积相差不大,距离也不远,那它们将会在差不多的时间里彼此锁定。比如冥王星和它的卫星卡戎,这两颗天体彼此相互环绕着,彼此锁死,远远看去,就好像是固定在一根竹竿两端、一起转动的两个小球一样。

冥王星很小,其直径只有2344千米,比月球还要小,月球的直径大约是3474千米。冥王星的面积甚至还没有俄罗斯的面积大,只有16650000平方千米,而俄罗斯的面积是17075400平方千米。

虽然冥王星很小,但它是一颗非常奇特的星球。我们很难在地球和月球之间搭建一条长长的桥梁,但是我们却可以在冥王星和它的卫星卡戎之间搭建一座桥梁。何出此言?

第一,冥王星和卡戎之间的距离很小,只有19570 千米,这个距离只相当于地球上北极点到南极点的距离。而地球上同步卫星的高度是35786千米,这也比卡戎和冥王星的距离要大得多。

第二,这是最重要的,从冥王星上看去,只能看到卡戎的正面,而从卡戎上看冥王星,冥王星也是固定的。

这就是说,冥王星和卡戎活生生就像被一根长杆子连着的两颗球。

我们还可以这么认为,卡戎其实是冥王星的同步卫星。

冥王星和它的卫星卡戎这种奇特的关系在太阳系中是绝无仅有。假设地球和月球的关系也像冥王星和卡戎的关系一样,那么我们完全可以相信,人类肯定早就蠢蠢欲动,计划着在地球和月球之间修建一条太阳系最长的桥梁了。