地球永遠(yuǎn)一面對著太陽會怎樣

1、地球永遠(yuǎn)一面對著太陽會怎樣？月球自轉(zhuǎn)的周期恰好等于繞地球公轉(zhuǎn)的周期( 27.32 天)，因此在地球 上，我們總是只能看到月球的同一面(注：更確切地說，在地球上不同 時刻、不同地點(diǎn)看到的月面范圍略有不同，綜合這些不同時刻，總共有59 的月面可以在地球上看到1 )，這種現(xiàn)象就被稱為潮汐鎖定(tidallocking )。即使是像月球這樣的巖石星球，也畢竟不是絕對剛體，在地球的引力作 用下會發(fā)生潮汐隆起( tidal bulges )，只要月球的自轉(zhuǎn)周期不等于公轉(zhuǎn) 周期，隆起的部分就會受到引力的拖曳，這個拖曳的扭矩日積月累，最 終的效果就是讓自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)同步。月球從上面的綠色位置開始順時針公轉(zhuǎn)，如果自

2、轉(zhuǎn)的角速度大于公轉(zhuǎn)的角速度， 隆起的部分會受到拖曳，最終使自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)達(dá)成同步。圖片來源：維基百科潮汐鎖定是小天體環(huán)繞大天體時普遍會發(fā)生的現(xiàn)象4 ，如果兩個天體的質(zhì)量相差的不大時， 各自都會被對方潮汐鎖定， 例如冥王星與冥衛(wèi)一 （卡 戎）。但對于地球來說，一直到 45 億年后，太陽開始演化為紅巨星之 前，地球的自轉(zhuǎn)周期都還不會減緩到一個月的長度 5 。只有當(dāng)太陽變成 紅巨星，體積顯著增加后，地球和火星才會被太 陽潮汐鎖定，據(jù)估算這 種情況要到 75 億年后才能發(fā)生 6 。不過，假如地球現(xiàn)在就被太陽潮汐鎖定了，又會發(fā)生些什么呢？一面朝向太陽的地球 還別說，這樣的問題真有人研究過。研究大氣與氣候動力

3、學(xué)的蒂莫西 莫 利斯（ Timothy Merlis ）在一篇論文中模擬了類地行星被潮汐鎖定后的大 氣動力學(xué)情況 7 ，并且還用模擬結(jié)果制作了動畫8 。研究者們使用了一種叫做 大氣環(huán)流模式 （ general circulation model ， GCM ）的數(shù)學(xué)模型模 擬了地球自轉(zhuǎn)減慢為一地球年后的氣候變化情況，包括溫度、降水，以 及緯向的風(fēng)等。太陽直射點(diǎn)固定在赤道上西經(jīng)88的地方（厄瓜多爾海岸附近），模擬的時間長度為50 年 。下面，就讓我們來看看模擬的結(jié)果：首先是溫度情況。 50 年過后，向陽面最高溫度為40 ，背陽面最低溫度為 -40 ，由于大氣層的作用，溫度差異還不至于像月球表面那

4、么大。 盡管在模擬的 50 年間，海水都沒有大面積結(jié)冰，但莫利斯認(rèn)為在更長 的時間尺度上，海面終將結(jié)冰，但那需要整個水層的溫度都冷卻到冰點(diǎn) 以下（注：地球兩極的表面之所以能結(jié)冰是因?yàn)樗鼈兡壳敖?jīng)歷的是凈降 水，雨水的冰點(diǎn)比鹽水高。而潮汐鎖定后的夜半球經(jīng)歷的是凈蒸發(fā)，海 水的趨勢是越變越咸，所以要讓它結(jié)冰只能等整體的溫度降到冰點(diǎn)以 下） 。地球被潮汐 鎖定 50 年 后的表 面溫度模 擬圖地球的晨昏線周圍看起來溫度依然適宜，我們搬到那里去住就行？不， 你高興得太早了 晨昏線上的情況并沒有那么美好。大量降水集中在向陽面，在日半球遠(yuǎn) 離直射點(diǎn)的地方（如加拿大）持續(xù)著干燥和悶熱，而離直射點(diǎn)更遠(yuǎn)的晨 昏線附近則經(jīng)歷著持續(xù)的凈蒸發(fā)（水分蒸發(fā)量大于降水量）。最終，這 些看上去溫度適宜的地區(qū)將會變成沙漠。水分蒸發(fā)情況模擬圖那我們?nèi)ハ蜿柮?，到太陽直射的地區(qū)去獲取用不完的太陽能？很遺憾， 你還是高興得太早了 由于地球君卓越的負(fù)反饋機(jī)制，被太陽直射的地區(qū)會形成濃厚的云，將陽光直接反射回太空，同時持續(xù)的降水導(dǎo)致太陽能無法利用。降水模擬圖 。50 年間， 降水集 中在太陽直射點(diǎn) ，夜半 球幾乎沒 有降水不僅如此，從風(fēng)力的分布情況來看，太陽直射點(diǎn)附近還要面臨風(fēng)速高達(dá)35 米 /秒的強(qiáng)風(fēng)。這樣的日子可不太好過。風(fēng)速模擬圖。左側(cè)圖表示緯向的風(fēng)速，右側(cè)表示經(jīng)向的風(fēng)速。此外，由于地球的自