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TUhjnbcbe - 2023/3/22 20:50:00

本文参加百家号#科学了不起#天文航天系列征文赛。

太阳的引力会影响地球的水位,太阳潮涨的大小约是月球的一半。与月球相同,太阳对地球的引力会导致潮涨潮落。但太阳潮汐不像月球潮汐那样每天变化。如果没有月亮,每天的潮汐周期就是24小时。涨潮时间是中午和午夜,落潮时间是每天下午6点和早上6点。由于地球的自转速度、海上风暴以及倾斜的海滩,我们仍然会在海边看到很多冲浪者。

图解:图4:M2潮汐的成分。振幅以颜色显示,白线为间隔一小时的等潮线。环绕无潮点的的曲线显示潮汐的方向,每个指示6小时的同步周期。

我们最熟悉的海浪是由海上的小波纹引起的,通过向倾斜的海滩移动升级为强大的海上风暴。地球从西向东自转,这给它们带来了更大的动力。即使没有月亮,我们仍然会有太阳导致的涨潮和落潮,但它们的高度将是月球涨潮和落潮的一半。然而,当太阳和月亮在地球的两侧或同侧时,就不会出现涨潮或落潮。

图解:在大多数的地区,潮汐最主要的成分是主太阴半日潮,也称为M2,它的周期是12小时25.2分钟,正好是太阴潮汐日的一半,也是月球至下一次中天所需的一半时间,也是地球上同一个地点因为自转再一次正对着月球的周期。使用简单的潮汐钟就可以追踪这个成分的潮汐。因为月球以和地球公转相同的方向环绕着地球运转,因此太阴日比地球日长一点。以手表上的分针做比较就可以了解:分针与时针在12:00重合,但再次重合的时间是1:05,而不是1:00就可以了解了。

涨潮和落潮不会对地球上的生命产生任何影响,虽然海洋潮汐对生命诞生很重要,但不能把现在的海洋和“原始海洋”混为一谈。仅凭太阳潮汐的力量,并不能完成35-40亿年前的生命奇迹。

如果没有月亮,没有必要把一年分成12个月,大量的音乐标题也会消失。

月球引力对地球造成的潮汐压力将会消失,有人认为这可能会对地壳的活跃程度产生影响,如火山活动和大陆漂移,地球的地质活动受影响程度可能比较小。地球大气层最初是通过火山喷发散出气体形成的,大气达到生命诞生所必需的浓度也许需要更长的时间。然而,在我看来,地球内部运动、地幔的对流速度受地球本身影响更多,而非受月球影响。

图解:月球公转与地球自转方向相同,但地球自转速度快于月球公转,使涨潮被地球自转带着跑,在月球至中天前到来,相差约3度。月球与潮汐隆起(tidalbulge,或称隆堆)相互吸引,使得地球自转渐渐变慢,而月球公转渐快。这使得当前每一年月球轨道约推离地球38毫米,而地球的一日延长约23微秒。因为月球对地球万有引力的作用,地球视作一固态整体,较背对月球一侧的海水更被拉近月球,因此背对月球一侧的海水形同“升高”了。这造成两端的潮汐隆起与每天两次的涨潮。

如果没有月球,就不会有次赤道进动,这是月球对地球的扭曲所造成的,而太阳、金星和火星引起的赤道进动较为缓慢。地球的自转轴在数千年甚至几百万年里都会指向天空中的同一点。

最近的计算机模拟表明,如果没有月球,地球的轴倾斜角度可能与今天的大不相同。轴倾斜角度导致了地球上的不同季节,而这对生物圈造成的影响可能是中度的,也可能是灾难性的。事实上,月球似乎在数十亿年内稳定了地球自转轴的倾斜。看看太阳系其他行星的轴倾斜程度,它们的卫星质量甚至比地-月系统的行星质量还要小,下图只是它们目前状况的写照,但是任何一颗行星都经历过远远超出地球正常范围的极端倾斜。

没有月亮,就可能没有任何季节,或者季节之间存在非常大的差异。人们认为,月球是来自太阳系中更遥远地方的闯入者,在数十亿年前被地球捕获。这种捕获导致了地球自转轴偏移到现在的位置。地球一开始的自转轴可能是指向几乎垂直于太阳系的平面,而不是像现在这样呈23.5°倾斜。没有这种倾斜,来自太阳的光线每天都会以固定的角度照射地球表面。地球赤道处的太阳光线将永远垂直于地面,北纬45°处的太阳光线会以45°角照射地面。而在南极和北极,太阳永远不会跃出地平线。

没有月亮,季节的变化不再取决于时间,而是取决于你在地球上的纬度。赤道周围会有一条地带,那里总是像夏天一样。中纬度地区总是春天或秋天。而南极和北极一年四季都是冬天,这将对天气系统、大气环流等产生重大影响。由于地球和月球之间的潮汐摩擦,地球白天的长度不会发生变化。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3.astronomycafe-董美慧-Dr.Odenwald

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