APP下载

超级月亮是怎样“炼”成的

2018-11-21大科技杂志社

读者·校园版 2018年23期
关键词:水面轨道航母

大科技杂志社

有些时候,如果月亮看起来特别大,那么,你看到的很可能就是超级月亮。

我们知道,月球自转一圈大约需要28天,一般情况下,看到满月,我们的心情会有些激动,但我们很少注意到月亮的大小和亮度有什么变化。有时感觉有变化,也认为是天气的晴朗程度不同造成的,或者月亮位于地平线附近就看上去偏大,而月中天时就偏小。

除去天气因素和地平线因素的影响,不同的日子里,即便同样是万里无云的月中天,月亮的大小和亮度看上去也是不同的,只是我们一般人没有留心观察过而已。月亮的直径看上去最大的时候比最小的时候要大14%左右,面积要大30%左右,亮度也要更亮。上面所说的超级月亮,就是看上去最大的月亮。

对于月亮和地震的关系,专家普遍认为,超级月亮虽然会对地球有更大的潮汐引力,但地震的发生与超级月亮的关系不大,地震主要是由地球内部能量积聚造成的,超级月亮增加的那一点儿潮汐力根本是杯水车薪。

地月关系太复杂

那么,月亮在什么时候会变成超级月亮呢?这就涉及月亮的运行规律了。

对于月亮的运行,大多数人只知道月亮在围绕地球转,其实月亮的运动还是很复杂的。月亮总以一面对着地球,好像在与地球面对面聊天,一边聊天一边转动。而且月亮并不是围绕地球的中心转动,而是围绕地表下约1700千米处的一个点(地月共同的质心)转动,这个点距离地球的中心还有约4700千米。此外,月亮的转动轨道并不是圆形的,而是略扁的椭圆轨道,地球位于这个轨道的焦点上,因此月亮每旋转一圈,它距离地球就会产生一个最近(近地点)和一个最远(远地点)的距离。

更为复杂的是,月亮的轨道面不在地球的赤道面内,也不在地球的公转轨道面(黄道面)内,而是与黄道面有个5.1度的夹角。如果把黄道面比作海平面的话,那么地球则像球形航母一样“歪着身子”在海平面上围着太阳“小岛”打转,而月亮则像地球“航母”释放出的水空两栖的飞行器,时而潜入海面,时而又冒出水面;像飞碟一样时而飘离水面,时而落到水面并下潜……如此这般,循环往复,但始终不离开地球“航母”。

在大约1个月的时间里,月亮会有两次位于“海面”上(冒出水面和落到水面),每当这时,如果恰逢地球挡住了来自太阳“小岛”的光线,则会出现月食,如果它挡住了太阳“小岛”射到地球上的光线,则会出现日食。

不仅月亮在绕着地球转,而且月亮的轨道也在绕着地球转,这意味着:在地球“航母”上的人看来,月亮冒出“水面”的位置每个月都在变,一般8年多时间,月亮冒出“水面”的位置能绕观察者转一圈。同样的道理,月亮落到“水面”上的位置以及月亮距离地球最近的位置也是这样在转的。因此,月亮的近地点和远地点相对于地球一直都在变动。

而且,月亮位于近地点时,还不一定距离地球最近。这是因为太阳的引力也会影响月亮与地球之间的距离,当地、月、日三体几乎处于一条线上时,太阳的引力会进一步拉近地月的距离,如果这时恰逢月亮处于近地点上,太阳进一步地拉近地月间距,会让地月间距比月亮处在正常的近地点时还小约1万千米。要知道距离地球越近,月亮看起来就会越大。那么这个时候,距离地球最近的超级月亮就出现了。

一个神奇的周期

由于月亮軌道的转动,下个月近地点的位置变了,地、月、日就不在一条线上了。要想再出现超级月亮,就需要等下一次机会,需要等多久呢?

地、月、日在一条线上时,都是满月或新月的时候,而这种盈亏的周期是29.53天,月亮由近地点出发再转回近地点所需要的时间为27.55天,这两个条件同时凑到一起的最小时间间隔是6585天,合18年零10天(或11天,看闰年次数而定),这就是超级月亮出现的周期。

为什么月亮盈亏的周期与月亮近地点的周期不同呢?

其实月亮自转一圈所用的实际时间是27.32天,但由于月亮围绕地球转动的同时,地球还在围绕太阳转,月亮要想被地球上的人看到同样的那张脸,还需再向前追一点才行,于是这次满月到下次满月的时间就稍多于月亮实际自转一圈的时间,是29.53天。又由于月亮的轨道也在转动,与月亮旋转的方向是一个方向(在地球北极上空观察,都是逆时针转动),那么当月亮自转完一圈时,发现自己的轨道近地点还在前面一点,于是还需要向前再转一点才能抵达此次的轨道近地点,于是月亮近地点周期就比实际自转一圈的时间也长了一点,是27.55天。

由于月亮轨道与月亮的旋转同方向,月亮与黄道面相交的间隔却比自转一圈的时间少了一点,是27.21天,而日食、月食都是出现在月亮与黄道面相交的时候。

有趣的是,这几个周期都可以通过与一个整数相乘,而与上述的6585天相等。于是6585天不只是超级月亮出现的周期,还是日食和月食出现的周期,这就是著名的“沙罗周期”。例如,2009年7月22日在中国出现日全食,根据沙罗周期可能要等到2027年8月2日,中国才会再次出现日全食。

仅是地、月、日3个天体的关系就有这么复杂,由此可见,宇宙中这么多天体,它们之间的关系又该是多么复杂和微妙啊!

猜你喜欢

水面轨道航母
推荐书目《中国轨道号》
计数:轨道弯弯绕
水黾是怎样浮在水面的
关于舰载机常用到的英文
朝美重回“相互羞辱轨道”?
正确认识功和能的关系
为什么木头可以浮在水面上?
一块水面
美国两航母“围住”伊朗