月球正在远离地球,每年3.8厘米,人类无法阻止月亮变小


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地球诞生至今已有45亿年左右 , 根据科学家的研究 , 月球比地球稍晚一点时间诞生 , 而月球远离地球的趋势 , 其实一直都存在 。 现在月球距离地球平均38万公里 , 但在很久很久以前 , 月球距离地球并没有这么远 , 那时天空中的月亮比现在更大更亮 。
研究显示 , 地月之间的平均距离每年增加3.8厘米 。 可不要小瞧这3.8厘米 , 如果是10亿年的时间 , 地月之间的距离变动就会达到3.8万公里 。

地月之间的关系靠引力维系 , 月球远离地球并不是因为地球质量变小了 , 而是因为地月之间的潮汐力作用导致的 , 受此影响 , 不仅月球在远离地球 , 地球的自转速度也正在逐渐变慢 , 其本质上是角动量守恒的体现 。

不过 , 月球并不会脱离地球 , 因为地球的基本引力控制范围 , 也就是希尔球半径是150万公里 , 就算再过50亿年 , 月球也仍然在地球的引力控制范围之内 , 而那时地球很可能已经不在了 。

地月之间相距38万公里 , 每年3.8厘米的变动应该很难觉察到 , 那这一数据是怎么得出来的呢?
上个世纪 , 人类将多面激光反射镜带上了月球 , 放到了月球表面 。 激光测距的精度非常高 , 可以将地月之间的距离精确到毫米级别 。 人类能发现月球正在远离地球 , 并且得出精确的数值 , 正是科学家通过激光测距发现的 。
截止目前 , 在月面上一共有5面反射镜 , 它们被分别安放在月球正面的不同地方 。 其中有三面是美国放上去的 , 阿波罗11号载人登月飞船于1969年在月球宁静海地区放置了第1面月球激光反射器 , 此后的阿波罗14号和15号又分别放置了两面;还有两面 , 则是苏联的月球17号与月球21号无人探测器放置上去 。

这种镜子可不是大家生活中照的那种平面镜 , 月球激光反射镜又被称为隅角镜 , 是经过科学家特别设计的 , 能让入射光线沿着原路精准返回 。


地球上的天文学家向它发射激光 , 并捕捉到反射回来的光 , 通过精确测量激光在地月之间往返一趟的时间 , 就能得出地月之间的精确距离 。
这些反射镜放在月球表面是固定不动的 , 谁都可以用 , 但想要用激光测量地月之间的距离可并不简单 , 这么多年过去了 , 全球也仅有少数几个国家掌握了地月激光测距技术 。
那些反射镜的个头并不大 , 其中面积最大的由阿波罗15号带去的月球激光反射器 , 它的反射面积也只有0.3平米 。 地月之间的距离非常远 , 要想测距 , 就必须使从地球表面发射的激光照射到月球表面上那个微小的反射镜上 。 激光一来一回 , 还会受到大气扰动的影响 , 穿越大气时会发生散射 , 在这一过程中 , 激光会发生严重的衰减 , 最终只能接收到微弱的光 , 这也是不小的挑战 , 意味着要完成地月之间的激光测距 , 需要极其灵敏的接收装置 。


至于激光测距的测量精度 , 则取决于计时精度 。 光一秒在真空中大约传播30万公里 , 地月之间往返一趟也就耗时两秒多 , 要想将误差缩小到厘米甚至毫米级别 , 计时精度至少要精确到秒的小数点后10位 。
2018年 , 中国科学院云南天文台的研究人员才在国内首次完成地月激光测距 。 2019年 , 广州中山大学“天琴计划”激光测距台站成功测得了月球表面上五组反射镜的回波信号 , 使我国成为世界上第3个完成这5面反射镜全部测距工作的国家 。 由此可见 , 地月激光测距技术确实是一项难度比较大的技术 。
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