地球生命体的自我救赎【漫谈地球物理20131124】

魏东平

我在“犹抱琵琶半遮面”一文的最后，向读者提出了一个问题：由于存在这样的月地与日地万有引力，及由其导致的潮汐摩擦作用，是否终会有一天，我们生活在地球上的人们，一天的时间会漫长到大约等于一个月的程度？或者达到一种更加极致的情况，我们的地球会一直以同一面面向太阳，而以另外一面一直背向太阳？

陈学雷教授给出了关于月亮与地球“自转、潮汐和共振”方面很好的科普，解释了为什么我们看不到月亮背面的主要原因，便是来源于地球引潮力的作用，由于构成月亮介质的非弹性，因而产生所谓的潮汐锁定。该文同时给出了一个估计，由于月球潮汐力的锁定作用，地球的自转速度也会越来越慢，在大约100亿年之后，地球与月球便会达到“孪生自转”，也就是月地面对面自转的状态。

事实上，涉及到日地月三方的相互作用，即天体物理学中的三体问题，其实是没有解析解的，绝大多数情况下，我们都是用微扰（摄动）的办法，得到其很短一段时间范围内的数值近似解；但时间尺度足够长之后，如果想知道该三体问题哪怕是数值近似解的情况，也一样是不可能的。

但通过日地月两两之间相互作用，推测在长时间尺度后它们之间的关系，最起码提供了一种可能性，帮助我们了解若干百万年之后，我们的地球以及伴随旋转的月球的状态，还是很有趣味的一件事情。

图一显示了最近若干年来，地球自转速度逐渐变慢的情况，大约为50毫秒每2000年的程度，如果假定地球一直维持这样自转变慢的速度，那么可以推断，大约会在25亿年之后，月地（仅仅考虑月地两体问题的话）之间最终会达到一种新的平衡：其“孪生自转”的周期，大约会是现在日长的48倍，与此同时，月亮会从现在大约60个地球半径的公转轨道，以每年约3.7厘米的速度逐渐远离地球，到达约88个地球半径尺度的新的公转平衡轨道。最终形成类似于现在的冥王星与其Charon卫星的“孪生自转”状态。

但很显然，由于太阳的存在，上述的月地孪生自转的状态，无论其时间规模，还是最终状态本身，都会受到强烈的调制作用，并且有可能到达一个我们现在无从判断的、完全不同的新的状态。例如，一个非常明显的事实是：如果地球的自转速度越来越慢的话，那么，由于太阳对于地球的万有引力作用，我们现在看到的地球自转轴与黄道平面的夹角，将不再可能维持在现在的大约66.5度的状态（图二，同时参考“地球的进动与章动”一文），这个夹角会变得越来越小，最终，我们赖以生存的地球，其自转轴会近似平躺在地球公转的轨道面，也就是黄道平面上。

我们进一步推测，如果这样的情况出现，那么，地球表面的生态一定会出现截然不同的样子，因为在地球绕太阳公转一圈的周期内，地球的南北两个半球，会各有四分之一的时间直面太阳，饱受阳光荼毒之苦，而在另外四分之一的时间内，因完全背对太阳而终日不见阳光，或者说陷于漫漫长夜之中。

到了那时候，生活在地球上的这些生命体，包括我们人类本身，如果那时候人类仍然存在的话，又该如何进行自我救赎？