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moon 第四十期问题:如果多几个月亮……

这次我们收到了三封读者来信。在这三位参与者中,Clearme同学关注的是日食问题,zqdvnr给出了一个比较幻想的答案,而BC_SZSZ则比较悲观……让我们一起来看一看。

Clearme

月球离地球很近,大约在363,104公里到405,696公里之间,太阳离地球的平均距离为149,597,870千米,是地月距离的363.8倍到406.5倍。

太阳直径约为139.2万公里,而月球平均直径3474.206公里(赤道直径比极直径略长),两者相比是大约为400.7倍。

当地月距离小于373341.3公里时,这个时候在地球上看月亮是比太阳大的,如果出现日食,就是日全食了;反之,则在地球上看月亮是比太阳小的,这时如果出现日食,就会是日环食了。

当月球离地球最远时,距离为405,696公里,此时如果发生日食,当两圆同心时太阳轮廓附近大约有110900公里不能被遮挡,外围留下一个直径8%的美丽的光环。

月球实际上是太大了,地球的赤道直径是12756公里,月球的直径是地球直径的27%,而木星和土星等行星的卫星直径比起行星本身往往很小,火星有二个卫星,较大的直径有23公里,是火星的0.34%。土星有60个卫星,最大的一个直径5150公里,是土星的4.27%。所以说月球很不同寻常,就这一个已经另科学家们众说纷纭,搞不清楚它是哪里来的了,再多一个就更不可思议了。那么,如果再有一个符合常理大小的卫星呢?我们姑且叫她是月亮二,如果5%的话,那月亮二的直径是的637公里,以这个大小要想成为日全食的话,那月亮二距离地球不能超过68488公里。

这时就会在地球上看到两个大小相当,但实际相差30多万公里的两个月亮,看似很是美妙哦!

不过,这个月亮二的速度不能低于2.3076km/s是现在月亮速度的两倍多,加之距离地球很近,她绕地球公转一周的时间为56小时37分钟。这时即使形成日食时间也是很短,转瞬间过去了,可能眼前稍微黑了一下,你根本就不觉得,没准以为是自己眼睛花了一下呢。倒是一个晚上可以看到N个月升月落,很是壮观。

当然,如果再有一个和现在月球大小相当的月亮二,出现在月球附近,似乎就可以出现现在一样的日食了。但是她们两个那么近的话,那她们就会组成一个系统相互作用,没准儿人家会说:地球,我们不跟你玩了!因为两个加起来的质量太大了,地球很难再控制了,别忘了就现在这一个月球都不怎么听话正在慢慢的远离地球呢!

看来,多几个月球的可能性不太大,要想看日食还得年年赶这一个月球的场子。

注:地月、地日的距离和直径,月球的质量,木卫、土卫直径和直径比都来源于维基百科,其余数字为自己计算,难免有错误!

zqdvnr

白天与黑夜从不相遇,可是人类的后代,无论是善还是恶,则都会相互结识。就是这样,一个宇宙学家和一个粒子物理学家在他们的旅途上相会了。当时,三个月亮高高的挂在天空中,磁悬浮列车一点动静都没有,两人都感觉彼此很面熟,n分钟后,终于知道对方是谁了。他们这是要去参加某城市的物理学年会,还要坐3小时的车,于是两人开始闲聊了起来。

粒说,最近都在研究些什么呢。

宇说,第二三个月亮的可能的起源以及引起的后果。

粒说,可以讲讲吗?

宇说,当然可以,设想在我们的文明之前,有一个失落的文明,已经发展出了核武器,那时候,只有一个月亮。

粒说,具备核技术的文明自然具备混沌学,弦论这样的知识。经济体系处于初级阶段,第一月球还没有基地,采用数字纪年。

宇说,经过计算,我发现第二个月亮诞生于第三次超弦革命前夕,人们处于经济泡沫破灭的时代,经过查找古代文献,发现那时候的人们叫此类事件为经济危机。

粒说,记得那时候人们才发现暗物质和暗能量,随之而来的,是暗彗星的发现。

宇说,暗彗星:是一种脱落其明亮冰晶物质,只保留着内部有机物质外壳,从而反射很少的光线的一种彗星的彗核。

粒说,经济危机的影响,导致了最大的天文组织对一项计划说了no,这计划就是"威胁地球安全星体跟踪计划”。

宇说,你小学古历史学的很好,古历史书上说那次暗彗星撞到了地球,我认为不是真的。

粒说,暗彗星表面仅有1%区域具有活性,能够反射光线,只有在它抵达目的地前三个星期才能被探测到。三个星期,够做什么的,怎么看都觉得时间不够,那时才发现,已经太迟了。

宇说,大约99%的小行星的直径大于100千米。大多数彗星的彗核直径在几百米到十几千米的范围,民间天文协会组织的外来星体防御计划重视小行星,忽视了暗彗星,于是很糟的情况出现了。

粒说,直径超过140米的近地天体,它们占威胁地球的小行星总数量的90%。没有一个会撞到地球,而被忽视的暗彗星,悄悄的来了。三个星期前被发现,最后撞上,人类文明遭遇重创,书上这样写。

宇说,尽信书不如无书,我猜想事实可能是这样的。

粒说,你的意思难道是,人类用核武器给彗星减速,最后把暗彗星俘获,成为地球的第二颗卫星吗。

宇说,正是,虽然三体问题是无解的,几乎所有的三体行星都具有如图1所示的那样混乱的轨道,初始值的微小差异都会被无限放大如图二,但是三体问题有稳定解如图三,拉格朗日点。

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只见宇宙学家用列车的显示屏显示出三张图。

粒说,SOHO探测仪 处于4点,WMAP探测仪 处于3点。

宇说,你知道的,当时人们已经知道构成地球最原始生命的化合物很起源于彗星,卫星撞坦普尔一号彗星,也发现彗核表面的尘埃十分厚这个无法解释的现象。人类科学家迫切希望了解彗星的一切。

于是人类把彗星减速,于是彗星在处于1,2点的区域里运行,成为了月亮的第二颗卫星。

粒说,类似的,小行星含有铂金等贵金属和稀土元素,名叫“1997NQ6”的小行星,其直径为750米。2029年人类趁该小行星与地球亲密接触的机会,在他距地球仅36000公里时,接近目前地球同步卫星的轨道的时候,将其俘获,放置在5,6点区域里,成为地球第三颗卫星。

宇说,是啊,与其推移近地小行星,不如拉拢过来,这样以后卫星撞月又多了两个选择,小行星的那个卫星还可以在以后做空间站,当时的人们可能是这样想的。

粒说,经过前面那么长的铺垫,现在终于可以回答如果地球有多个卫星,我们身边的一切会有什么样的变化这个问题了。

宇说,是啊,下面就是引起的后果了。彗月亮和行月亮给人类带来了那么多好的结果,简直就是一抓一大把。对彗月亮的研究导致了对生命起源的深刻的结果,而那些结果导致了dna计算机的诞生,超强的计算机带来了超强的数值模拟的能力,人类的科技突飞猛进。

对行月亮的研究导致了对高温超导体的深刻的结果,而那结果导致了超级对撞机的诞生,超级对撞机带来了更多的基本粒子,人类的基础科学--金字塔的底层越来越大,

底层越来越大,塔就越高,人类的生活水平越来越好。

粒说,可是为何历史书要抹去这段快乐的历史呢。

宇说,这要从机器人的崛起谈起,超级计算机的诞生使人的作用一点点的变少,越来越多的人因为机器人的出现而失业,人类逐渐从地球的统治者变成一无是处的家伙,直到人类开始反击。

粒说,那段历史想起来就让人激动,人类终于胜利了,虽然科技退回到一个月亮的时期,计算机算出的终极理论被毁掉。但是真值得啊。这时,车里响起了到站的提示声音,终于到站了,两人快乐的离开了列车,走向下一个车站。

BC_SZSZ

在我看来,毫无疑问,多出来的几个甚至几十个月亮,对于地球的影响,是异常巨大的;对于人类的影响,是毁灭性的。

月亮本身也有很多可以称道的有趣地方,因为不是主讲月亮,因此我就用一个例子简单带过:

月亮与地球的质量之比,是太阳系八大行星中,卫星和行星质量之比最大的。地球的直径是12756公里,月球的直径是3467公里,月球的直径是地球直径的27%,整个太阳系中,从未有过面积比例这么大的卫星存在,木星和土星的卫星直径比起行星本身往往很小,火星有二个卫星,较大的直径有23公里,是火星的0。34%。土星有60个卫星,最大的一个直径5150公里,是土星的4。27%。直径都没有超过母星的百分之五。

因此,一个月亮对于地球的影响,比其他的卫星对于其母星的影响,要大的多得多。

那么正式切入正题,假如多了几个或者几十个月亮(卫星),地球将会变得怎么样?

毫无疑问,绝大多数人一提到月亮对于地球的影响,首先想到的便是:潮汐。

是的,地球上的潮汐现象多数是由月亮引起的(太阳的作用稍小一点)。由于月亮绕着地球旋转,地球上的海洋受到月球的引力牵引作用,面对月亮的那一面就出现高潮,这恐怕人人都知道。而与此同时,地球上远离月球的另一面也出现另一个高潮,这是因为月球对地球本身的引力牵引作用大于对其水体的作用,从而使另一面的海水向外“鼓”而造成的。

而这个月亮对于水的影响,可远没有你想象中那么小。

月亮在造成潮汐的同时,还造成了洋流,因月球的引力作用,大洋里的海水会涌向正朝月球的一面,使高纬度的海水和侧向月球的海水低于正常的大洋球面,这样便形成了高纬度海平面和侧向月球的海平面降低,同时地球不停地自转,海的高潮面不断地随月球公转自东向西移动,并吸引着海水由东向西在低纬度地区流动,由此便形成了洋流。

当月亮正对着太平洋东岸的低纬度地区时,因月亮的引力在此形成高潮水位,周围的海水涌向此地,随着月亮正点的西移,海水高潮也随着西移,并带动海水浩浩西移,形成太平洋赤道洋流,太平洋洋流受到东南亚群岛的阻挡,一部分越过狭窄的水道冲入印度洋,一部分折向澳大利亚东海岸,形成东澳大利亚暖流,洋流的大部分流向东南亚和中国大陆,因受大陆架的台升阻挡,滚流折向日本形成日本暖流。东澳大利暖流和日本暖流在惯性的作用连续东多,同时受赤道洋流两则低压区的影响和南北美洲大陆的阻隔,分别形成了加利福尼亚寒流和秘鲁寒流,这便是太平洋洋流的成因。

印度洋高潮位在东南亚群岛的西侧产生,随着月亮的移动高潮和洋流冲向非洲大陆的东海岸,因索马里海岸东北至西南的走向和阿拉伯海域的窄小,印度洋赤道洋流折向东南流动,形成马达加斯加暖流和西澳大利亚寒流。

大西洋洋流直源于非洲的西海岸,海水受月亮引力的影响和惯性的作用,大西洋赤道洋流流向加勒比海海域,因南美洲稍靠前突出,洋流折向美国的东海岸,受大陆和大陆架加的阻挡,海水反冲流向欧洲大陆,形成著名的湾流,湾流给欧洲大陆带去热量和雨水。大西洋赤道海洋流的一小部分向南流去形成巴西暖流。

想到洋流,你又想到什么?没错,气候,很多地区的气候都是受到了洋流的影响,典型的例子比如挪威,毫无疑问挪威的一部分国土已经延伸到了寒带的范畴,与其同纬度的俄罗斯的一部分国土,已然是极地气候,而挪威却是温带海洋性气候,这是什么造成的呢?洋流,说准确点,暖流。

那么,假如我们多了一个卫星,情况会怎样?如果我们再多一个呢?如果我们多出来十几个几十个呢?

毫无疑问,两个卫星的轨道是不会相同的,因此,月亮A沿着轨道A移动,随着地球的自转,造成一系列寒流暖流的诞生,而与此同时,从另一个方向过来的月亮B以及月亮C,又各自以自己的轨道B、C,同样也随着地球的自转而带起另一系列的洋流,不同的洋流从不同的方向相汇,相撞,地球上出现了更多的寒流和暖流,也因此会有更多的地方,因为冷暖两流的相撞而产生暴风骤雨,更多的地方会忽然变得更热或更冷,有些本来终年湿润的地区忽然滴水不降,撒哈拉沙漠上出现了几天几夜的大雨……而与此同时,我们看到原来还有月亮D,月亮E以及其他更多的卫星……

这种气候的剧变可不是说笑,那可是会死人的。

荷兰这样的国家,或许不等温室效应把他们淹没,直接被潮汐一波带走;种植咖啡为生的国家会因为突然的降雨稀缺而无法继续;以种植茶叶为主要经济来源的地区会瞬间失去经济的主要支柱;紊乱的洋流会使整个海洋变得波涛汹涌,电闪雷鸣不断,航海家们或许将出现数量大大稀缺的情况,海洋贸易的成本将会大大提高…………

人类陷入恐慌,国家动乱,不需要什么蝴蝶效应,仅仅是连锁效应就可以带来一系列的经济危机。

当然,月亮可不仅仅是对于物质存在影响,对于生物体,也存在着影响。

很多种生物,他们的繁殖周期就与月亮息息相关。

简单举个例子,海洋生物珊瑚虫,它们就是一起在一年的某个满月集体繁殖下一代;在太平洋的一个小岛周围,还有那么一种鱼会在月圆的时候集体跳上海滩进行交配,直到潮汐将它们以及他们的孩子一起带到海洋中去。

此外,植物也有对月亮有反应的,生长在我的老家四川的一种草,便是如此。在月圆之后,可以明显看出有生长的迹象;马铃薯在月圆的那一天,也是它的淀粉沉淀速度最快的。

可以说,一个月亮给我们的世界带来了无形的规则:海龟们在月圆那天,在岸上产下卵,而一些以其他以蛋为食的鸟类,则也在这一刻按时到场,等候食物,诸如此类,皆是遵循一个月亮而达成的。

那么,最后再来让我说说我们认知最深,却也发现自己所不认知的更深的这么一种生物吧,它便是灵长目人科的人。

虽然仍没有科学可以完全地解释这些现象的起因,但是我们可以明确的是这些现象。

据美国医学协会一份报告说:在满月和弦月这一段时间, 88个病人中有64%的病人发生了心绞痛;在太阳、地球和月亮运行到呈一直线时,患肠胃溃疡病人的出血量增多。

据科学家调查50万个婴儿出生时间后发现, 多数妇女的分娩是在月亏之时。

这究竟是怎么回事呢?一些科学家认为,这可能是万有引力或电磁的变化所致。

相关研究人员还发现月亮圆缺与人的心理、情绪也有关系。

20世纪70年代, 美国迈阿密市的精神病学家阿诺德?利?莱伯就注意到月亮圆缺同人的侵犯性行为有关系, 这在酗酒者和药瘾较大的人身上表现得更为明显。莱伯还对这一现象做了解释:正像月亮对地球上海洋的影响一样, 月亮也对人体内的水产生影响, 也就是说, 人体内会出现受月亮影响的“生物潮汐”。当满月时, 生物潮汐处于高潮, 于是对人产生了很大的影响。

莱伯还根据自己的理论和经验, 在一次特大潮汐来临之前, 向当地新闻界、警察局、精神病院发出警告, 要他们注意这期间人们的超常行为。令人惊奇的是, 事后人们发现在特大潮汐出现期间,警察局里的案件增多, 精神病院里的发病率上升。

直到现在为止,还是没有确切的说法可以完全地诠释,但是我们可以看得出来,当满月的时候,月亮对人,对生物有明显的影响。

那么,让我再次毫无过渡地拉回我们的主题,让我们假想一下数个月亮的时候会出现什么样的情况。

很多生物,像海龟,他们的生物钟便是靠着月亮来为它们指引方向,倘若如同我们假设的那样,那么,在天上数个月亮环绕的情况下,它们该怎么办?

如同我在上面举的例子一样,许许多多靠着月亮来做生物钟的生物,倘若出现数个月亮,生物钟紊乱失调,极有可能导致某种较依赖月亮的生物数量的极度萎缩,甚至灭亡。

当然,所有的生物都会受到一定程度上的影响,如此一来,本来就在人类摧残下岌岌可危的生物链,有相当大的可能性在这么又一个沉重的打击下,支离破碎。

就如我所说,新的月亮带来了潮汐的失常,洋流的紊乱,接下来又让诸多生物的生物钟失调,很难保证人类以及生物可以在这么一场浩劫中保持原状。

另外,如我们所知,月亮和地球也组成了地月系,尽管地月系的质心同样在地球内部,对地球本身的影响不大,但是倘若多出来这么多月亮的话,我想没有人敢打保票吧?

多出来的月亮当然会对地球的自转速度产生影响,说不定我们以后的一天就变成了48或者更多小时或者更多。另外,月亮不同的轨道,不同质心对于地球的牵引,以及地月系本身质心的变化,极有可能,导致地球绕太阳轨道的变化以及地球自身对于太阳的夹角产生变化,这就可能导致地球本身季节的剧变,然后,便又回到我们前面关于气候变化产生的影响。

我们在最后还可以提及一些比较小,容易被忽视的影响。

如,月亮多了之后,我们的地球的自转周期还将会出现逐步减少的情况,我们知道当只有一个月亮的时候,地球的自转周期每百年还会减少1.5毫秒,这也就是说,假如我们的星球有五个月球卫星的话,那么在此时此刻,或许我们的自转周期是三十几个小时或更多,但是100万年后,便多了75秒(靠,才75秒这么点,你还敢说?)。

不过,在有了这么多卫星后,我们可以很欣慰地想到,基本上被彗星k到的几率是小了很多很多哦。

那么,总而言之,各位还是不要妄想天空中多出来那么多月亮吧,会死人的,呵呵。

Dr.Who的小结

这个星球有两颗卫星。其中一颗被称作明月,另一颗被敬畏地叫做暗月。每过四百年,明月暗月交汇,世上必然掀起一阵血雨腥风……

室友:是不是每当这时候,就有长着纯黑羽翼的少年冲天而起?

Dr.Who:你怎么知道?

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21 Responses to “[Dr.You第40期]读者来信:月亮是个严厉的女人”

  1. 小胡说道:

    坐在沙发上剥茶叶蛋

  2. maokk说道:

    怎么把远离的月亮捞回来?

  3. cary说道:

    好长啊

  4. ZHX说道:

    怎么九州都冒出来了。。。

  5. conwood说道:

    只有3个来信啊。

    其实关于第三个,可能事情没有想象的那么糟。如果月亮是在生命诞生之处就存在,那么首先要考虑生命是否在多月亮的情况下能否诞生出来,如果诞生出来之后,生命如何演化。

  6. laoma说道:

    地理课上说洋流是因为风引起的。地球自转引起纬度40度的西风、纬度20度的信风等巨型大气环流,这些风吹动了洋流。潮汐更像是波,在原地上下动。如果一天两次的潮汐带着海水绕地球跑,洋流的速度要是多少啊!
    另外我很怀疑莱伯的研究。

  7. lalunasun说道:

    竟然。。。竟然窃取海因莱因的题目!!!!!!!!!!!!!111

  8. 都在讨论月亮呢?说道:

    最近很多关于月亮的传闻呀!
    有一本书 《人类曾经被毁灭》提到 月亮是一艘人造飞船 理由是小卫星围绕行星旋转多是越绕越低 最后坠落在行星上,而月球却是越来越远离地球

    请问松鼠达人有什么方法证明这种说法是错误的呢?

    • 眺望那个眺望星云的人说道:

      哎呀呀,就月球较地球的质量而言,这些程度都不过分哦,又不是土星和土卫——毕竟两者相差太远了。

      我是第三个作者,还是个小松鼠哦!^-^

  9. tt说道:

    不同意最后那位的说法,你说的都是从只有一个月亮过渡到N个月亮的变化。假如盘古初开时就有了N个月亮,地球上的一切生物都会按照这个规律运行、繁衍,适者生存,也能达到一个平衡。当然,那个时候可能就没有我们这样的人类。

    • 眺望那个眺望星云的人说道:

      tt,你好!我是第三个作者。

      不晓得你有没有仔细看过原题目的帖子,我的记忆力如果没有发生什么问题的话,应该是会有一句“对我们的生活”,因此我才是假设多出来的月亮,而不是一开始地球就有很多卫星。

  10. ye-yd说道:

    ……前几天我写了投进去,居然被退回邮件……再重发一次,抹汗。

  11. Patcher说道:

    我前些天写了个类似的,设想一个双行星体系http://yjoe.freehostia.com/imagine-a-double-planet,有兴趣的朋友可以去看看

  12. aiden说道:

    月亮应该是生物演化出之前就有了吧...讨论明天突然蹦出来俩月亮没啥意义吧...

  13. eno说道:

    海因莱茵?

  14. DRY说道:

    曼尼说:向异翅,你敢往上飞,我就朝你扔石头!

  15. DRY说道:

    向异翅说:我就飞

  16. DRY说道:

    曼尼说:向异翅,你敢往上飞,我就朝你扔石头!

    向异翅说:我就飞!

    曼尼说:麦克,砸他!

    风凌雪说:让它砸!

  17. [...] 这次同样要同时宣布两期的评审结果:第三十九期鸡生蛋蛋不生鸡的获奖者是ljb,他的回答在这里,而第四十期如果多几个月亮则是获奖者空缺,大家的答案都在这里。第三十九期的答案很令人满意,起码满足了问题的提出者seren。至于第四十期就……反正评委们觉得读了这些答案之后还是有很多疑问之处,所以就决定空缺。围观评委点评请到这里和这里。 [...]

  18. badlime说道:

    我比较认同第三位同学BC_SZSZ的答案。相比之下,他是最紧扣题的“如果地球有多个月亮(卫星),我们身边的一切会有什么样的变化呢?”题目说的是如果现在有多个月亮,而不是多个月亮的生命演化。我们的地球的生命演化,从来都是太阳、地球、月亮以及除此以外其它星际环境等诸多因素下的产物,如果一下子多出几个月亮,这一外围环境的大变化必然导致地球自身环境的大变化,对一个月亮下演化出来的物种将是一次严峻的考验。

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