住在海边的人,会发现海水一天有两次涨潮和落潮。一次是月亮在地球背面的时候,另一次是月亮在头顶的时候。
周礼勇解释说,这是因为地球正对着月亮的那面,感受到的月球引力较强;背对着月亮的那面,感受到的月球引力较弱。引力的方向都朝着月球。而地球在绕月球转时,无论哪个点的离心力都是一样的。离心力的方向与月球施加于地球的引力方向相反。
如此一来,地球上背对月球的那一面,受到的月球引力稍小于离心力,而面对月球的那一面月球引力稍大于离心力,最终的等效结果就是这两面都感受到一个离开地心方向的力。所以地球两侧的海水就涨起来了。
“月球在绕地球转时,同样也会感受到地球带来的潮汐力。”周礼勇说,地球潮汐力的作用,是让月球正对和背对地球的面都鼓起来,也就是让月球变扁了。
尽管月球上没有海水,月壳、月幔和月核却依然可以感受到潮汐力,并在月球内部形成一种不断涌动的固体潮。这种固体潮导致月球幔层之间不断摩擦,转变为月壳内部的热能。这在几十亿年的时间内,可以耗散月球的部分动能。
力矩才是直接刹车机制
不过,中科院国家天文台研究员平劲松的研究发现,潮汐力带来的摩擦耗散可能是有限的。
几年前,平劲松曾和同事发表一项关于月球的研究。他们发现,月核与月幔之间的流体属于超低黏性层,这意味着潮汐力所引发的月核与月幔之间的摩擦力很小,不至于耗散月球太多动能。
“关键在于潮汐作用引起的摩擦作用发生在月球内部,这种过程只能间接导致月球自转变慢,而不能直接给月球自转踩刹车。”周礼勇说。