在宇宙的四大基本力中,隻有引力和電磁力能夠在長距離上發生作用,而且這兩種力的傳播速度是相同的。從前,人們認為光速和引力波的傳播速度都是無限大的,可以在瞬時間發生作用。但現在我們已經知道,這些引力波與電磁波的傳播速度雖然快得不可思議,但依舊是有限值——大約每秒三十萬千米。
任何東西的速度都無法超越光和引力(圖片授權自Pexels)
由于引力能夠跨越長距離進行作用,因此無論是源自星球的引力波,還是源自太陽系中無論多渺小、無論距離我們多遠的天體的引力波,最終都将抵達地球。不過,這些引力波能夠給地球上的生命帶來任何能實質性的影響嗎?
月球月球對地球的影響是相當大的,甚至能夠延長我們每一天的時長。根據科學家的推測,約在十四億年前,地球上的一天隻有18個小時,而這是因為那時的地月距離比現在小很多。在接下來的一百年中,月球還将進一步遠離地球,那時候的“一天”将會比現在長1.5毫秒。
地球最親近、最忠誠的密友會在地球上掀起潮汐,也正是因此它正在逐漸遠離我們。月球與地球的距離太近了,以至于月球能将地球表面的海水拖向自己——它的引力令海水上湧,形成潮汐。事實上,月球不僅吸引地球上朝向它那一側的海水,還吸引着所正對的地球表面。随着地球的近月表面被拉扯,地球背面的水面也會相應地湧起。
上湧的潮汐導緻了摩擦,摩擦會阻礙并減慢地球的自轉,雖然改變的程度十分微小,就像是揪住一個奔跑的人的襯衣一般。在持續累積十億多年後,即使摩擦力非常微小,其帶來的後果也是異常顯著的。一天的時間延長了六小時還是很可怕的:我們簡單估算一下,比如說如果生活在十四億年前,每個月還是隻有23天的;月球的存在導緻我們每個月得多工作7天……或者多睡7天,看你是取決于你是把半杯水看作“滿了一半”還是“空了一半”的人。
月球就是這樣延長我們每天的時長的,但這種摩擦的阻礙效果是相互的。就像月球影響我們一樣,潮汐對月球也會産生相似的影響。潮汐的引力拖慢了月球繞地球運動的速度,導緻它向半徑更大的軌道外移。根據估算,月球正以每年4厘米的速度遠離我們,和我們的指甲的生長速度差不多。
月球是離我們最近的鄰居——阿波羅17号發回的地球照片(圖片授權自NASA)
那行星們呢?距離我們最近的行星火星也能引起潮汐嗎?地球會将所有天體推離自己嗎?
行星引力是遵循距離平方反比定律的:兩個物體之間的引力大小與它們之間的距離的平方成反比。也就是說,當物體的間距變為原來的四倍時,它們之間的引力大小将減小到十六分之一。因此,雖然天王星、海王星質量很大,但它們離地球太遠了,引力的影響顯然可以忽略不計。類似地,火星還有太陽系内最小的行星水星對地球的影響也微乎其微。那麼距離更近的類地行星,金星、和太陽系中的巨行星木星與土星,它們能對地球産生實質性的影響嗎?
有些科學家宣稱,木星和土星的質量大到足以使地軸的傾角增加。如此一來,這兩顆巨行星就影響了地球的四季。同樣,它們能夠像月亮一樣影響到地球的自轉和公轉。目前,我們尚未獲得能證明這些猜想的确鑿證據,不過倘若證據真的存在,那将是驚人的發現。試想一下吧:木星或土星好端端地在數百萬英裡之外的軌道上運行,卻在不經意間在地球上引發了洪水或饑荒!
從土星角度拍攝的地球 (圖片授權自Flickr)
雖然這些猜想都尚未明确,但我們可以确定的是,太陽引力的存在嚴重削弱了那些星球的引力對我們的影響。作為占據了太陽系99.8%的質量的恒星,太陽對我們的引力影響顯然最為顯著。正是太的引力約束着整個太陽系,它的控制力一直覆蓋到1860億英裡外的奧爾特雲。
太陽的質量實在是太大了,因此即使它離我們那樣遙遠,也依舊是除月亮外唯一一個能對地球的潮汐産生可觀影響的天體。你應該還沒忘記,無論天體多小、無論它們距離我們多遠,它們發射的引力波都能抵達地球,這是因為引力屬于長距離作用力。然而太陽的質量是如此巨大,以至于其他星球發出的引力波與之相比就像扔石子激起的漣漪遇上了奔騰的河流一般。
日地間的距離(圖片授權自 Wikimedia Commons)
引力的作用雖大,卻并不是瞬時的。引力波的傳播速度雖然很高但并非是無限的,而太陽距離我們整整1.5億千米。隻需簡單計算,你就會知道來自太陽的光和引力波都需要8分鐘才能抵達地球。這就是說,如果太陽此刻忽然消失,我們也需要八分鐘才能發現它的失蹤。8分鐘後,地球不但會被漆黑吞沒,還會由于太陽引力的消失而在慣性的作用下飛向深空,整個太陽系也将陷入混亂。
參考資料1.WJ百科全書
2.天文學名詞
3. Akash Peshin- sciabc
Socratic
Sciencing
Georgia State University (Link 1)
Georgia State University (Link 2)
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