Subject: [TALK] ~{<Y?FFU#:5XGr5D9b;7~}

From: [email-masked] ()
Date: 24 Oct 1993 17:21:09 GMT

网上这么多长篇大论侃文学、侃诗、侃明史的，怎么就没人侃侃自然科
学？今儿个四月想来胡扯一通，来段儿外行论科学，就当扔块板儿砖。

                    地球也会有光环吗？

    前不久在天文系的望远镜中观察土星及其最大的卫星“泰坦”。实际上
现在用肉眼也可直接看见土星，很亮，只是看不到它的光环。当时旁边有个
女孩声称她能用肉眼直接看见光环，真可谓超视觉了。

    在太阳系的几颗大行星中，土星要算最美丽的一颗了，其美丽之处在于
它有一圈又宽又亮的光环，象是戴了个漂亮的草帽。光环主要是由大大小小
的石块和冰块组成，这些石块和冰块反射日光，从地球上来看就成光环了。
真想有机会到土星的另一侧去，回过头来看，巨大的行星，巨大的光环，阳
光从光环的缝隙中透射过来，在冰块的折射下，七彩缤纷，那将是一幅多么
壮观的景象！

    关于光环的起因，有很多说法。有的说在土星形成的时候，这些物质未
能有机会凝聚成一颗卫星，就分散在围绕土星的轨道上，形成了光环。还有
的说这光环本是一颗卫星，在运行中距离土星太近，被土星强大的引力撕成
了碎片，形成了光环。另外有些科学家研究后认为，光环的现象是不稳定的，
经过一段时间后，光环中的物质有的会逃离土星引力场变成小行星，而有的
则落到土星上，光环将不复存在。由此可以推出，光环已经存在的时间（或
说光环的年龄）也不会很长。计算表明光环的年龄大约是三百万年，即光环
大约是在三百万年前形成的。【题外话：有历史知识的人大概都知道，人类
也是在大约三百万年前出现的。是偶然的巧合，还是这两者之间确有一定的
联系呢？】

    “旅行者”等航天探测器发回的资料，以及大型望远镜观测的结果，都
证明了土星并不是唯一具有光环的行星，其他行星如木星、天王星等也有光
环，甚至还不止一条。但是其他行星的光环都很窄很细，在地球上即使用高
倍望远镜也难以看到。

    这里要讨论的问题是：为什么地球就没有光环呢？试想，假如地球也有
象土星那样的光环的话，每到晚上我们会看到由无数亮星组成的一条光带横
贯夜空，比银河还要明亮百倍，那夜色将是多么绚丽多彩！

    或者干脆这样问：有没有可能，在未来的某个时间（几千万、几亿、几
十亿年后），地球也会拥有一个光环呢？下面就来探讨一下这方面的可能性。
因为我对物理学所知极为有限，对天文学和天体物理学又几乎一无所知，所
以只会作一些凭空臆想式的推理。当然这些推理也不都是我的发明，我只是
加了一些想像和发挥而已。

    网上曾经讨论潮汐作用的问题。任何两个围绕公共质量中心旋转的物体
都会因相互间的引力而产生潮汐作用，其结果是两个物体都趋向于以固定的
一面朝向对方。月亮之所以总是以同一面对着地球，就是潮汐作用的结果。
这里指广义的潮汐作用，不一定有水，只要引力存在就行，称为“固体潮”。
因为地球上有流动的海水，所以月亮对地球的引力造成了十分明显的潮汐现
象，即每日两次的涨潮落潮。可以想象，海水的涨落流动会与地球表面产生
摩擦，当然也有“固体潮”的潮汐摩擦，这些摩擦力无疑将使地球自转减慢
（虽然这减慢的过程也是极其缓慢的）。然而，潮汐力是地月系统的内力，
在这个过程中整个地月系统应保持角动量守恒，这就意味着在地球自转减慢
的同时，地球与月亮之间的距离会增大，也就是说，月亮将逐渐远离地球。
当然，月亮本身的自转和公转速度也都会受影响，但究竟如何变化不在本文
探讨范围之内，要请真正的物理学家或天体物理学家来解答了。总之，最后
的稳定状态应该是这样：地球与月亮各用固定的一面与对方遥遥相对，月亮
的自转和公转及地球的自转周期完全一致（换句话说，一天就是一个月），
彼此不再有潮汐摩擦。

    真的就稳定了吗？还不尽然。在上面的讨论中有一个外来的因素被忽略
了，那就是来自太阳的潮汐力。太阳对地球同样有着不可忽视的潮汐力，当
月亮与地球之间不再有潮汐摩擦的时候，太阳对地球的潮汐力就开始显出威
力了。这种力的作用效果是使地球的自转进一步变慢。这样一来，地球就又
不能以固定的一面对准月亮了，月亮对地球又会有新的潮汐作用，只不过这
一次潮汐作用的方向和原来恰恰相反。一个太阳和月亮争雄的局面出现了：
太阳使地球的自转变慢，而月亮使地球的自转加快！但是问题在于，月亮对
地球的潮汐力是地月系统的内力，月亮在使地球的自转加快的同时，为了维
持地月系统的角动量守恒，自身就必须向地球靠拢。而对地月系统而言，来
自太阳的潮汐力是外力，在这外力的不断作用下，月亮与地球的距离将无止
境地缩短。缩短到一定程度的时候，月亮中物质的凝聚力再也抵挡不了来自
地球的强大引力，于是月亮就崩裂开来，成为无数大小不同的碎片，形成环
绕地球的一道绚丽的光环。

    我相信，璀璨多姿的光环，一定能使夜空变得格外美丽，人们不会为失
去月亮而悲哀的。

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  四月
  ――藕入泥中，玉管难通地理
  ――荷出水面，朱笔乱点天文