我们大家都知道在地球上,任何地方和时刻,我们只能看到月球的正面(月球一直朝向地球的一面),而不能看到月球的背面,这是由于月球绕地球公转的周期和月球自身自转的周期相同而导致的现象,在天文学当中把这种由于重力梯度使天体永远以同一面对着另一个天体的现象称为“潮汐锁定”。
潮汐锁定
“潮汐锁定”的天体绕自身的轴旋转一圈要花上绕着同伴公转一圈相同的时间,这种同步自转导致一个半球固定不变的朝向伙伴。在宇宙当中,潮汐锁定现在是十分普遍的,在我们所在的太阳系就有很多,比如地球锁定了月球,火星锁定了2颗卫星,木星锁定了8颗卫星,土星锁定了15颗卫星,天王星锁定了5颗卫星,海王星锁定了2颗卫星。
月球潮汐锁定示意图
以上例子那些行星的个头都远远大于其锁定的卫星,“潮汐锁定”是一种相互的影响,不仅仅作用于个头较小的卫星,对于其围绕的行星也有影响,比如地球把月球潮汐锁定了,同时地球也受月球的潮汐影响,从而地球的自转就因为月球而逐渐减缓。
月球上看地球
如果两个相互影响的天体个头相差不大,那么就有可能产生相互“潮汐锁定”的现象,比如矮行星冥王星和它的卫星卡戎就是最好的例子,他们两者相互潮汐锁定,只有从冥王星的一个半球可以看见卡戎,反之亦然。由上分析,我们可以发现,“潮汐锁定”是一种在宇宙中很普遍的现象,以上例子我们都是说行星锁定其卫星,那么高一个级别,恒星有没有可能锁定行星呢?
冥王星和卡戎
答案是肯定的,恒星也可以锁定围绕其运转的行星,在太阳系外,距离地球150光年的奥西里斯行星,被其围绕的恒星锁定;距离我们490光年的开普勒186系统中有四颗行星已经被恒星潮汐锁定。那么,问题来了,我们人类所生活的地球有没有可能被太阳“潮汐锁定”呢?
地球潮汐示意图
我们知道,目前地球显然没有被太阳潮汐锁定,因为目前地球自转的周期为23小时56分4秒(约24小时),而绕太阳公转的周期为365天6小时9分10秒(约365天),两者时间差距明显。对于,我们地球来说产生潮汐现象的引潮力主要来自月球和太阳,虽然太阳质量巨大,但是月球距离地球更近,所以月球对地球的引潮力是太阳的2.5倍。
太阳系示意图
也就是说,月球和太阳相比,地球更容易被月球潮汐锁定,在过去的几十亿年来,地球的自转周期已经从8小时,变成了目前的近24小时,但距离27.32天的月球公转周期还差的实在太远。也就是说到45亿年后,太阳开始演化为红巨星之前,地球的自转周期都还不会减缓到一个月的长度。
潮汐锁定动图
只有当太阳变成红巨星,体积显著增加后,地球和火星才会被太阳潮汐锁定,据估算这种情况要到75亿年后才能发生,那个时候还有我们人类吗?如果还有人类的话,到时候就来见证地球永远只有一面朝着太阳的时刻吧。