渐行渐远的月亮

文／卢健龙（新加坡国立大学物理学博士）

从仰望到触摸

“明月几时有，把酒问青天”“海上生明月，天涯共此时”……一提到月亮，我们可以轻松地联想到很多关于月亮的诗句。在科技尚不发达的中国古代，人们就已经对月亮这个几乎每天都会见面的神秘邻居产生了浓厚的兴趣和深深的向往，并为它构想出了各种各样或浪漫或凄美的神话故事，其中的主角之一嫦娥甚至成了月亮的代名词。无独有偶，在古代世界的其他地方，月亮也在神话故事中占据着重要位置，比如古希腊神话中就有好几位月亮女神，比较著名的有塞勒涅和阿耳忒弥斯，又比如古埃及神话中隼头人身的孔苏。在古人看来，月亮是一种永恒而神圣的存在，更是凡人遥不可及的。

除了这些美丽的想象，一些科学家以远远超出自身所在时代的眼光，对月亮的本质进行了审视和思考。生活在公元前5 世纪的古希腊科学家兼哲学家阿那克萨戈拉就认为月亮并不神秘，它只不过是悬浮在空中的巨大石头。阿那克萨戈拉还正确地认识到月亮本身并不发光，只是对太阳光进行了反射。在亚欧大陆的另一头，中国天文学家石申在公元前4 世纪的战国时期就认识到，月食的本质是天体之间的相互遮挡。后来，公元前2 世纪的巴比伦天文学家塞琉古将遥远的月亮跟地球上的潮汐现象联系了起来，认为后者正是由前者所引起的。时间的长河悠悠荡荡，人类对月亮的探索之路不断延伸，皎洁的月光照亮了许多先驱者的名字：阿里斯塔克斯、托勒密、阿基米德、伽利略……

到了1969 年，伴随美国宇航员尼尔·奥尔登·阿姆斯特朗的传世名言“这是一个人的一小步，却是人类的一大步”，人类的脚步第一次印在了月球表面。从那以后，月球不再是高高在上、只可远观的神仙宫阙，它成了人类迈向深远太空的第一步。

漫长的“告别”

现在我们知道，月球其实来自地球。在距今大约45 亿年前，一颗小行星与当时的地球发生了剧烈碰撞，撞击导致大量碎片被喷发到地球周围的轨道上，这些碎片在引力的作用下逐渐聚集在一起，最终形成了我们熟悉的月球。

1000 多年前，唐代诗人张若虚在诗里写道：“江月年年望相似。”你来猜猜看，张若虚看到的月亮和我们今天看到的月亮是一样的吗？答案是，那时的月亮距离地球比现在近四五十米。从古至今，虽然月球看起来一直忠实地陪伴着地球，但事实上月球和地球之间的平均距离在随着时间流逝不断增大——月亮正与我们渐行渐远。

月球绕地球的运动轨迹接近椭圆形，两者的平均距离约为385000 千米，即使是宇宙中运动速度最快的光，走完这段距离也要花上大约1.28 秒。在历史上，第一位对月球到地球距离进行比较精确的测量的科学家是生活在公元前2 世纪的古希腊天文学家喜帕恰斯，他运用了当时已有的一些几何学知识。到了近现代，人类有了各种精确程度更高的测量方法，比如在1946 年以罗马月亮女神戴安娜命名的“戴安娜计划”中，美国陆军信号兵团就将雷达信号发射到月球表面，然后通过接收从月球表面反射回来的信号测量了月球到地球的距离。更精确的测量则用到了激光，1969 年，在“阿波罗计划”中，宇航员在月球表面放置了一个反射器，可以用来反射从地球射向月球的激光，这是目前对地月距离最精确的测量手段之一，可以实现毫米精度的测量。根据月球激光测距实验的结果，月球正以每年平均3.8 厘米左右的距离远离地球。

为什么会这样呢？原因与我们前面提到的潮汐有关。在地球对月球施加引力的同时，月球也在对地球施加引力，由于地球不同区域所受的引力是不均匀的，再加上地球不是一个刚体（力学概念，指不论是否受到外力，形状和大小不变，而且内部各点的相对位置不变的物体），最终导致的结果之一就是潮汐。在地球自转的推动下，潮汐隆起不会位于月球正下方的地球表面，而是会比月球稍微超前一些，它会反过来对月球产生吸引作用，于是地球的自转被减速，这部分减少的能量转移到了月球，进而导致月球轨道升高，逐渐离地球远去。

沿着时间的长河往回走，在月球刚刚形成不久的时候，地球的自转速度要比现在快得多，当时一天只有大概5 个小时，月球离地球也比现在要近得多。正是月球几十亿年来持续不断地给地球自转“踩刹车”，才有了我们现在24 小时的一天。随着月球继续远离地球，在非常遥远的未来，地球的气候很有可能发生翻天覆地的变化，甚至不再适合人类居住，但那时人类的科技应该已经足够发达，地球也不再是人类唯一赖以生存的家园了。