为什么月球在渐渐远离地球?

Question

为什么月球在渐渐远离地球?地球的潮汐作用带走了月球的部分机械能，然后月球速率降低，然后地球引力比月球匀速绕地转动所需向心力大，然后引力应该把月球拉到更低的轨道上，不是吗？

Answer 1

假如地球和月球都像高中物理习题集的描述那样只是一个质点，那地球的引力是绝不可能反而把月球推走的。但它们在真实世界中不但是个巨大的球，而且是个会变形的巨大的球。要是你曾经在皓月当空的夜晚在海边漫步，就会对这种变形有着深刻的感受。同一个地点的海面每天会经历两次高潮——月球吸引着包裹在地球表面的海水，形成一个椭球形的“水球”，水球的长轴方向从地球指向月球。长轴方向的海面在一天中达到最高，这是“潮”；短轴方向的海面在一天中最低，这是“汐”。
潮和汐的产生，是因为地球表面不同的地方受到不同大小的月球引力，所以物理学上用“潮汐力”来称呼由于引力差异而产生的力。地球在月球的影响下产生潮汐，月球虽然表面没有海洋，也照样会在地球的影响下产生非常微小的拉伸变形，不妨把这看作是固体的“潮汐”。
现在你退到海岸的高处，海面不断升高，浸湿了沙滩。别忘了，与此同时地球在自转，而月球在绕着地球公转。地球自转比月球公转快得多，所以海面的最高点根本来不及恢复原状，马上就会被地球的自转带到月球的前方：瞧，月亮不是渐渐偏西了吗？这一大团凸出的海水可以近似地和月球单独“结算”引力，前方的海水和落在它身后的月球互相拉扯。先进带动后进的结果是月球在轨道上获得了加速度，来自地球的引力不能让它安分待在原来的轨道上，于是月球窜到了能量更高、离地球更远的轨道，这就是“潮汐加速”。而地球呢？原本好好的自转着，却被一团向后的海水拖了后腿，自转的速度不得不稍微放慢一点。这样的情况每时每刻都在地球的海面上发生，日积月累，后果终于变得不可忽略。
要是你觉得地球的变化似乎很难有切身体会的话——过去 10万年累积下来，地球的自转周期一共变慢了1.5 秒，这确实对我们的生活没啥影响。那么我们不妨抬头看看月球，月球并不是天生这样痴心一片朝向我们的，它当初也有自转，只是它的质量比地球小，自转已经被来自地球的潮汐力“消灭”了。月球表面的固体潮最后被牢牢地锁定在正对地球的方向，永远只能用同一面朝向地球，这就是“潮汐锁定”。
质量较小的月球已经被锁定了，质量较大的地球也正前进在被锁定的路上。月球在潮汐的帮助下，不断地“偷走”地球自转的能量，一直要到地球的海潮也被锁定在正对月球的方向，潮汐的这种“吃里爬外”的行为才会结束，科学家估计这需要好几十亿年的时间。到那个时候，潮起潮落和月升月落将变成远古的历史名词，历法也必将面目全非：一天和一个月长度相等，都是现在一天（24 小时）长度的47倍，一年只有不到 8天。我们太阳系的近邻里就有这么一对儿榜样：冥王星和它的卫星冥卫一。这两个天体的质量差异更小、彼此距离更近，早早地就达到了彼此的潮汐锁定，面对面地绕着共同质心旋转，仿佛跳着默契的双人华尔兹一般。天体质量差别太大的系统就不太“公平”了，小天体不但被单方面“锁定”，还要被大天体的潮汐力捏圆再捏扁，甚至可以把它捏出喷泉来，比如木星和土星的某些卫星的遭遇。

Answer 2

为何月球正在远离地球呢？

Answer 3

可能月球她早就想离可开了，只是潮汐使她离开减慢，但她意已决，还是选择离开。宇宙是复杂的系统，如果只考虑经典力学，一切终将在一点重聚。

Answer 4

月球为什么会离地球越来越远
地球逐渐远离太阳这和月球以每年大约3.8厘米的速度远离地球的原因相同。月球以每年大约3.8厘米的速度远离地球，这是为什么，科学家们还没有找出原因。地球膨裂说认为，这是地球自转变慢造成的。
科学家们经过观测，月球以每年大约3.8厘米的速度远离地球。地球在100年里，一日的长度大约增长千分之一秒到千分之二秒，也就是地球1年1天慢0.00001秒，1年慢0.5秒。
地球膨裂说认为，因为地月系统是一个旋转体，所以地球自转1年慢0.5秒，整个地月系统就1年慢0.5秒，地月系统的半经就增加3.8厘米。这就象滑冰运动员手臂伸平后旋转速度会减慢；滑冰运动员旋转速度减慢，滑冰运动员身体半径变大一样。
因为地月系统是一个旋转体，所以地月系统也应该遵守角动量守恒定律。
设月球变慢前的角动量为f =mvr ， 因为v = s/t， 所以f =mrs/t ，s为月球365天公转的距离、t为365天
所以月球变慢前的角动量为f =m384401千米s/365天 （1）
所以月球变慢后的角动量为f1=m384401千米+3.8厘米s/365天+0.5秒
因为3.8厘米 是384401千米的0.0000000001倍
0.5秒是365天的0.00000001 倍
所以月球变慢后的角动量为f1 =m384401千米+(384401千米×0.0000000001)s/365天+365天×0.00000001.
所以月球变慢后的角动量为f1 =m384401千米（1+0.0000000001）s /365天(1+0.00000001) （2）
因为 1. 0000000001和1. 00000001几乎相同
所以（2）式约分后和（1）式相同，月球角动量守恒，月球的角动量没有变化，理论计算和实际测量完全一致。这足以证明月球以每年大约3.8厘米的速度远离地球，这是地球每年变慢0. 5秒造成的。
作者：赖柏林