看过电影《独行月球》的朋友都知道,影片讲述的是人类为了抵御小行星撞击而部署的“月盾计划”的故事。而这个“月盾计划”简单来讲就是,当这颗小行星撞向地球的时候,利用人类建造的“宇宙之锤”先把这颗小行星击碎,然后利用月球进行掩护,阻挡部分小行星的碎片撞向地球,同时借助月球的引力捕获另外一部分碎片,从而起到保护地球的作用。在电影中“月盾计划”虽然没有成功,但月球在一定程度上也扮演了保护地球的角色,那么从科学的角度来说,月球真的担的起“地球护盾”这个称号吗?
月球之所以被很多人称为“地球护盾”,是因为月球对地球会有一定的保护作用,那么月球对地球的保护确实也是有科学依据的。
首先是月球给地球带来的潮汐现象。潮汐现象我们应该都不陌生,它能促进地球生物的繁衍与迁徙,潮汐的周期性涨落也为海洋生物提供了独特的生存环境。另外,潮汐能作为一种清洁的可再生能源,也正在逐渐被人类开发利用。通过潮汐能电站,可以捕捉潮汐能量并将其转换为电力,为人类提供可持续的能源供应。
其次,月球的存在实际上是在稳定地球的自转。具体来说,月球的引力拉动地球的海洋形成潮汐,而潮汐摩擦效应则在这一过程中产生。这种摩擦力逐渐将地球自转的能量转移到月球上,导致地球自转速度减慢。科学家模拟计算出最开始的时候地球的自转很快,一天只有5小时左右,那个时候地球上的环境十分的恶劣,根本没有生命的存在。随着月球对地球的引力作用,地球的自转也慢慢变缓,大约5亿年前,海洋中的生物开始爬上陆地,地球开始孕育出了生命,直到现在的一天24个小时,我们不早也不晚,正处于地球自转的黄金时期。试想一下,如果没有月球对地球的引力,那么地球将会飞速的自转,也许地球就不会孕育出生命了。
除了对地球自转的影响,月球的存在在一定意义上也对地球的气候起到了调节的作用。我们知道,地球的地轴与公转轨道平面(黄道面)的垂线形成了约23.4°的夹角,并且全年朝一个方向倾斜。玩过陀螺的人都知道,一个倾斜的物体在围绕中心轴旋转时,偶尔会发生摆动。但是地轴的倾斜为何如此稳定呢?这是因为月球对地球起到了稳定作用,它用自身的引力束缚了地球的摇晃幅度。这样一来,相对稳定的地轴倾斜也就造就了我们今天看到的四季,当某个半球离太阳最近时,那里就是夏天,另一半就是冬天,当它离太阳最远时,那里是冬天,而另一半就是夏天。这一切,很大程度上可以说都有月球的功劳。
月球稳定了地球,就像走钢丝的人用平衡杆来维持平衡一样。那么如果没有月球的稳定作用会怎么样呢?我们看看火星就知道了,火星由于没有一个足够大的卫星来稳定其自转轴,导致在约10万年的时间里其轴倾角发生了多达45度的剧烈变化。这种变化带来了极其不稳定的气候,频繁的风暴、飞沙走石,以及极大的昼夜温差。如果地球没有月球的引力稳定作用,地球自转轴的摆动也会更加剧烈,进而导致气候变化更加极端。这种极端气候可能会使得地球的环境过于严苛,甚至在人类文明诞生之前就可能阻碍人类的生存与发展了。所以,我们是不是应该很庆幸有月球这样一个“守护神”的存在呢?
说了这么多,你可能会以为月球对地球的影响都是正向的,但其实并不完全是,就比如说月球对地球最直接的“潮汐现象”,潮汐作用可能在某些情况下对地质结构产生影响,特别是在活跃的断层带附近,它可能诱发轻微的地壳活动,从而引发地震、海啸等自然灾害。此外,潮汐作用还会加剧沿海地区的洪水风险,尤其是在极端天气条件下,如风暴潮期间,潮汐与暴风雨共同作用,可能导致更严重的海岸侵蚀和洪水灾害。所以,在我们目力所及的时间范围内,月球和地球还会继续这样“相爱相杀”下去。
但无论如何,月球作为地球唯一的天然卫星,它具有极高的科学研究价值。月球上独特的资源,如氦-3和极地的水冰,可能为人类太空探索和能源利用提供新的机遇。这些资源不仅有助于建立月球基地,还有望为人类的长期生存创造良好的条件。所以我们才有了以嫦娥系列为代表的一系列的探月工程,不仅彰显了我国航天科技的强大实力,也为人类探索宇宙奥秘作出了重要贡献。
回到最初的那个问题,月球担得起“地球之盾”的称号吗?我觉得在大部分情况下是的,因为月球对地球产生的积极作用远高于对于地球的负面影响。
作者:星众成光
审核:中国科学院国家天文台研究员 左维
出品:中国科协科普部
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