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惊悚可怕!如果地球和月球一面永远向着太阳……

[2015-07-17] 作者:世界未解之迷网 阅读量: 分享到_微信朋友圈:

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  令人惊悚的场景

  想象一下这样的场景吧:太阳永远挂在地平线的尽头,既不升起也不落下,人们永远不知道这是早晨还是黄昏。朝着太阳的一面走去,人们将进入永远的白天和酷热;背着太阳的一面走去,人们将进入永远的黑夜和寒冷。而在这晨昏交界之处,狂风肆意呼号,人们不得不常年生活在地洞里。

  这是未来的末日世界吗?不是,这是科学家们提出的一个设想性场景:如果有一天,我们的地球也一面永远朝向太阳,另一面永远背向太阳,那会怎样?

  首先,我们需要知道,地球在什么情况下会变成一面永远朝向太阳?其实,这种情形在宇宙中并不罕见,我们的月球就是一面永远朝向地球的,也就是说,无论何时何地,我们看到的永远是月亮的同一面。造成这种现象的原因就是:月球的自转和公转同步。

  当然,月球的自转和公转并不是一开始就同步的。月球上离地球近的地方受到更大的引力,远的地方受的引力小,这种引力差就是潮汐力。潮汐力会阻碍月球的自转速度,在潮汐力的作用下,月球的自转速度逐渐变慢,最终,月球的自转周期和公转周期会逐渐接近直至完全一致,使得地球上的人永远只看到月球的一面。在天文学里,这种情况被称为“潮汐锁定”。潮汐锁定实际上是一个很普遍的现象,很多行星的卫星都是永远一面对着行星。所以,月亮永远一面对着地球,这并不是一个巧合,而是天文时间尺度上的必然现象(参见《大科技・科学之谜》2013年第6期《宇宙家规:面朝家长》一文)。

  极端的气候

  那么,如果地球从现在开始突然由于某种原因被太阳潮汐锁定了,会发生哪些变化?有一点是显而易见的,地球的昼夜交替将不会存在:地球的一面将永远是白天,另一面将永远是黑夜。很自然的推论是,向阳的一面会越来越热,而背面会越来越冷。

  不过地球的气候变化十分复杂,我们不能单靠直觉来进行推测。来自美国加州理工学院的两名气象学家,利用了一种描述气候变化的数学模型,研究了地球被潮汐锁定之后的气候变化情况。他们把太阳直射点设定在西经88°的赤道上(在南美洲厄瓜多尔海岸附近),模拟地球被太阳“潮汐锁定”后的情况,时间长度为50年。让我们来看看地球会变成什么样吧。

  首先来说温度。50年后,地球向阳面的最高气温为40℃,背阳面的最低气温为-40℃。由于大气的存在,大气的对流可以把向阳面的一部分热量传递到背阳面,因此,两面的温度差别并没有想象中的那么大。这还是陆地上的温差,两面海洋上的温差更小:向阳面海洋的气温大都处在20℃左右,而背阳面的气温约为零下几度。而且,背阳面并没有出现大量的海冰,因为背阳面海水的蒸发量大于降水量,这会使得海水变得更咸,所以海水凝固点更低。不过,随着时间的流逝,两面海水的温差会越来越大,最终背阳面的海水温度会低于凝固点,这样背阳面会有越来越多的海冰出现。

  当然,如果地球把更多的温室气体排放到大气中,温室效应会使全球气温升高,同时也会减少地球两面的温差,但这并不意味着地球变得适宜居住,因为极端天气还会肆虐,而且海平面会大幅度上升淹没大面积陆地。

  至于降水,在全球范围内分布很不均匀。大量的降水都集中在向阳面的直射点及其附近区域内,这是因为地表附近的大气会向这里汇聚,导致直射点及其附近区域存在强烈的气流上升现象,进而产生强烈的冷凝现象。所以说,虽然直射点及其附近区域离太阳最近,但是天空基本都是乌云密布,常常有强烈的降雨。另外,直射点及其附近的地区也是全球风速最高的地方,风力等级能达到台风级别。狂风加暴雨,很显然会加快向阳面地质地貌的变化。而在向阳面离直射点较远的其他地方,则缺乏降雨,变得酷热干燥。离直射点更远的地方,包括晨昏线附近,虽然这里的气温适合人类生存,但是这里水分的蒸发量要大于降水量,最终这些气温适宜的陆地会逐渐沙漠化。至于背阳面,由于无任何降雨,因此变得干旱而阴冷。

  地球的命运

  不会,地球会同时受到月球和太阳的影响。虽然太阳质量远大于月球,但月球离地球很近,其结果是月球对地球的潮汐力比太阳要大,大约是太阳的2倍左右。另外,地球不同于月球,它的表面被大面积海水覆盖,而海水更容易受到潮汐力的影响,产生潮汐现象。自从数十亿年前海洋第一次在地球上形成,这种潮汐力对地球的减速机制就开始发挥作用。地质学上和古生物学上的证据表明,在遥远的过去地球自转速度比现在快。例如,在6.2亿年前,地球的一天是21.9±0.4小时,而一年则有400±7天。所以你可以推测出,在地球刚诞生时的前几十亿年,一天会更短,一年有可能超过一千天。

  最近几个世纪,每个世纪的日长度大约增加了1.7毫秒。另外,月球对地球的作用反过来会作用到自己身上,会导致月球的运动速度加速,这就使得月球逐渐远离地球,平均下来每年远离地球2厘米。

  所以在很久之后,地球的一天最终将约等于现在的一个月,届时,地球和月球就互相把对方潮汐锁定了,这样地球和月球如同两位小朋友面对面拉着双手转着圈跳舞一样,而潮起潮落和月升月落将变成远古的历史名词。那时一天相当于现在的47天,而月球与地球的距离将是现在的1.35倍,一年只有不到8天。这个现象出现后,太阳的潮汐力是很难打破它们俩的这种锁定状态的,所以说只要有月球的存在,地球很难被太阳潮汐锁定。

  地球和月球互相锁定,至少需要再等数十亿年,而那时太阳可能已经变成红巨星了,地球和月球很有可能被太阳吞噬掉。即使没有被吞噬掉,地球也会高温炽热,地球上的水会被太阳彻底烤干。事实上,只需要再经过7亿年,太阳就会变得比现在更热,而地球上的海洋开始蒸发,地球将变得不适合人类居住。如果那时人类还存在,他们想要继续生存下去的话,要么把地球移动到比现在离太阳更远的地方,要么完全离开地球去寻找新的家园。

    
    

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