与月亮相比,太阳是巨大的。尽管它们的大小和与地球之间的距离差异很大,但它们与地球看起来几乎是完全偶然的吗?
与月亮相比,太阳是巨大的。尽管它们的大小和与地球之间的距离差异很大,但它们与地球看起来几乎是完全偶然的吗?
Answers:
它们的巧合并不是那么大,它们看上去与地球的大小非常相似,但是我们活着地在它们看上去非常相似的时间点看到它们。月亮正在慢慢远离地球移动,将来某个时候,月亮将无法完全使太阳黯然失色;反之,如果您可以进入史前时代,您将能够看到更大的月亮。角直径比您现在看到的大。
我在该主题上发现的大多数研究似乎都无法通过我的研究所获得,但是我确实找到了一篇论文,“潮汐演化的结果”,该论文引用了Goldreich在该主题上的研究结果。
Goldreich数值积分的结果证实了对地球-月球系统最终破裂的定性描述,该结果表明,当达到自旋轨道同步性时,月球将退回到75半径。那么月球的轨道将由于太阳的影响而向内稳定地衰减。
作为参考,月球当前处于大约60.3地球半径的距离。这样,月球将稳步移动,直到达到同步为止,并且由于太阳在地球上的潮汐影响干扰了同步,因此从这一点开始向地球后退。似乎在遥远的将来的某个时刻,它将再次回到这个巧合的位置。
顾问三,查尔斯C。“潮汐演变的结果。” The Astrophysical Journal 180(1973):307-316。
我认为这不是完全巧合,但这也不是人为的。
出于允许稳定轨道的可能安排之外,月球在太阳-月亮-地球线上的哪些位置提供近似相等的角度?
让:
其中是地球到太阳的距离,是太阳的半径,是月亮的半径。是从地球到月球的距离,听说是沿着从地球到太阳的直线。将是可变的,但根据经验平均具有上面给出的值。
对于什么样的价值观确实,月亮的角半径的切线,降幅在10%以内,太阳的角半径的切线?即:
因此,如果,则可以变化 其当前值的,并且仍保持近似相等的角区。
包络法有几种方法可以测量月球离地球多远才能保持稳定的轨道。
月亮不逃离地球能走多远?地球的希尔球(h / t uhoh!)的半径约为。远离那里,太阳使月亮远离地球,为我们的允许范围建立了最大距离。罗氏极限是一个下限。
如果允许月亮在连接地球和月亮的直线上的任何位置,则角半径的概率大约相等,约为,这是因为月亮只能在离地球不远的情况下离地球那么远,根据上述论点,概率至少达到。
更彻底的方法使用更严格的界限。有一个Goldilock区域,月亮和太阳的角半径相同。落入Goldilock区域的概率是Goldilock区域与从地球到月球的最小和最大距离之间的间隔的比值,其中包括轨道稳定性,月球的后退以及最终返回地球的距离。从上面的答案中可以看出,月亮距地球60.3半径,不会超过75半径。戈尔德洛克区的范围从大约38地球半径到大约72地球半径。因此,从现在到月球最大衰退之间,并假设在每个距离上花费相同的时间,则角度半径将在大约75%的时间内匹配到10%以内。
总的来说,角度半径匹配得很好的可能性很小。考虑到地球与太阳的距离和月球半径相当随意,重力使上述的Goldilock地带与现实的月球轨迹有明显的重叠。
换句话说,如果等角戈尔迪洛克区与可允许的月球轨道有足够的重叠,那么角匹配的可能性就和最初拥有卫星的可能性差不多,这本身就是巧合。