冬天我们可以打雪仗堆雪人,夏天我们可以去游泳,这是我最喜欢的,但这一切可能都要归功于我们的月亮。
地球自转轴(地轴)的倾斜导致我们的气候每年发生季节性变化,其方向的微小变化有助于冰河时代的推进和后退。
地球自转轴的垂直线与其轨道平面所成的夹角现在是23.5度,但这足以带来夏天和冬天,因为按照米兰科维奇的理论,气候与日照的变化有关.
地球倾角变化±1.3度,平均为23.3度。如果倾斜不稳定,可能会导致极冷或极热。
图为:yellow和eclipse的夹角就是黄道面和赤道面的夹角
那么问题来了,月球是怎么做到的,又是怎么稳定地轴的呢?
要了解月球绕地球运行的轨道与地球自转轴稳定性之间的关系,一个常见且易于理解的方法是考虑角动量。
地球本身绕其轴旋转并具有一定的角动量,这取决于地球的质量、半径(平方)和角速度的组合。
简单的理解就是,它旋转得越快,它的角动量就越大,它的质量就越大,或者说它的半径越大,它的角动量就越大。
一个物体的角动量越大,就越难改变它的旋转,无论是旋转的速度还是旋转轴的方向。
因此,如果地球单独旋转,则只需要一定量的扰动影响即可改变其自转轴的方向。
但地球并不孤单,因为它在引力作用下导致月球围绕自身旋转,这增加了地月系统的角动量。
虽然月球不是很大(质量大约是地球的100倍),绕地球公转的速度也不是很快(因此角速度很小),但它的轨道很大(大约384,000公里)。
一般而言,各种因素共同导致月球的轨道角动量与地球的自转角动量大小相同。
换句话说,拥有一颗大卫星意味着地月系统的角动量大约是地球的两倍。这意味着改变地球的旋转特性比地球单独存在时要困难得多。
如果你还不明白,想象一个陀螺,它旋转得越快(因此角动量越大),它就越稳定。
地月系统也是如此:如果没有月球,地球自身的角动量就足以产生引力摄动,从长远来看会对其自转轴造成显着摄动。
就像一个陀螺,如果转得太快,一个小的扰动会很明显,陀螺的轴会开始摆动得越来越大。
科学家们通过对地球进动方程进行积分,研究了地球方位的稳定性对初始倾角值的所有可能影响。
他们发现了一个巨大的混沌区,其倾斜度从60度延伸到90度。由于月球的存在,地球避开了这个混乱地带,倾角基本稳定。
但如果没有月球,作用在地球上的力矩会更小,混沌区域会从0度左右扩大到85度左右。
因此,如果地球没有获得月球,地球的气候将会发生翻天覆地的变化。从这个意义上说,月球是地球潜在的气候调节器。
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