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月球轨道天文科普知识与流浪地球2

在《流浪地球2》里，地球面临着与月球相撞的危机。电影里面的人类就想着用什么办法阻止月球撞向地球？在这里面也涉及到了月球轨道的相关知识，今天我们来认识下。

月球沿着行进方向环绕地球，相对于春分点和背景恒星的公转周期大约为27.32天（回归月和恒星月），相对于太阳的公转周期大约为29.53天（朔望月）。地球和月球环绕着距地球约4670公里（2900英里，约为地球半径的73%）的共同的质心运行，形成了一个称为地月系统的卫星系统。平均来看，月球与地球中心的距离约385000公里（239000英里），相当于约60个地球半径或1.282光秒。

稍大的轨道角动量导致地月距离以每年大约38毫米的速度增加。角动量守恒意味着地球的轴向旋转正逐渐减慢，因此地球的一天每年大约延长24微秒（不包括冰川期反弹）。不过这些数值只对目前的大陆构造有效，6.2亿年前的潮汐节律显示月球在当时的数亿年间以每年22毫米（0.87英寸）的平均速度远离地球（每亿年2200公里或0.56%的地月距离），地球的一天每年大约延长12微秒（每亿年20分钟），这两个数值都大约是目前的一半。

现在的变化速度更快可能是因为自然海洋频率和潮汐频率之间的近共振。另一种解释是过去地球的旋转速度要快得多，早期地球上一天可能仅有9个小时。这样一来海洋中的潮汐波就会短得多，长波潮汐力也就更难引发短波潮汐了。

月球正逐渐远离地球到更高的轨道上，并且这种情况将会持续大约500亿年，到那时地球和月球将处于自旋轨道共振或者说潮汐锁定状态，月球绕地球一周的时间将变为大约47天（目前是27天），月球和地球都将同时绕轴旋转，一直以同一面面向彼此。这种情况已经在月球上出现了——月球一直以同一面面向地球——并且也正慢慢的在地球上出现。然而，在其他影响因素改变情况之前，地球自转减速的速度并不足以使自转周期延长到一个月：大约23亿年后，太阳辐射的增强将导致地球海洋被蒸发，也就消除了大部分的潮汐阻力和潮汐加速。