Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Lịch sử Động lực học của Hệ Trái Đất - Mặt Trăng
Tóm tắt
Các phương trình vi phân mô tả sự tiến hóa thủy triều của sự quay của Trái Đất và chuyển động quỹ đạo của Mặt Trăng được trình bày dưới dạng đơn giản. Các phương trình khác nhau về hình thức cho các quỹ đạo cố định theo đường xích đạo của Trái Đất và cho các quỹ đạo có các điểm nút tiến triển dọc theo mặt phẳng hoàng đạo do các biến động từ Mặt Trời. Các xem xét phân tích cho thấy rằng nếu quỹ đạo của Mặt Trăng hiện tại là xích đạo thì sự tiến hóa sẽ phát triển từ một quỹ đạo địa tĩnh không ổn định với chu kỳ khoảng 4,42 giờ (trong quá khứ) đến một quỹ đạo địa tĩnh ổn định với chu kỳ khoảng 44,8 ngày (trong tương lai). Cũng được chứng minh rằng trong thời kỳ hiện tại, mặt phẳng quỹ đạo của Mặt Trăng giả định theo xích đạo sẽ không ổn định theo nghĩa Liapunov, mà có tính ổn định tiệm cận ở các giai đoạn đầu của quá trình tiến hóa. Sự tiến hóa của quỹ đạo Mặt Trăng gần với mặt phẳng hoàng đạo hiện tại và sự quay của Trái Đất được theo dõi lùi lại theo thời gian bằng cách tích phân số các phương trình tiến hóa. Đã xác nhận rằng khoảng 1,8 tỷ năm trước, một giai đoạn quan trọng của quá trình tiến hóa đã xảy ra khi độ nghiêng xích đạo của Mặt Trăng đạt giá trị nhỏ và Mặt Trăng ở gần Trái Đất. Trước thời điểm quan trọng t
cr
có hai loại tiến hóa có thể xảy ra, mà hiện tại không thể phân biệt một cách rõ ràng với sự giúp đỡ của các xem xét thuần túy về động lực học. Trong kịch bản mà có vẻ thực tế nhất từ quan điểm vật lý, tiến hóa cũng bắt đầu từ một quỹ đạo Mặt Trăng địa tĩnh xích đạo với chu kỳ 4,19 giờ. Tại t < t
cr
quỹ đạo Mặt Trăng đã được cố định theo xích đạo tiến triển của Trái Đất do các biến động mạnh từ sự phẳng của Trái Đất và các hiệu ứng thủy triều; tại thời điểm quan trọng, các biến động từ Mặt Trời bắt đầu chiếm ưu thế và chuyển Mặt Trăng đến quỹ đạo gần với mặt phẳng hoàng đạo hiện tại của nó, quỹ đạo này hiện đang tiến hóa đến trạng thái địa tĩnh ổn định. Có lẽ kịch bản này ủng hộ giả thuyết của Darwin về sự xuất hiện của Mặt Trăng thông qua sự tách rời khỏi Trái Đất. Thời gian tiến hóa ngắn trong mô hình này có thể được kéo dài nếu hệ số tiêu tán Q có giá trị lớn hơn một chút trong quá khứ so với thời điểm hiện tại. Các giá trị của chiều dài ngày và chiều dài tháng, được ước lượng từ dữ liệu cổ sinh vật học, được so sánh với các kết quả của mô hình đã phát triển.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Aleshkina, E. Yu., Krasinsky, G. A. and Vasilyev, M. V.: 1996, 'Analysis of LLR data by the program system ERA', In: Proc. IAU Coll. 166 Dynamics and Astrometry of Natural and Artificial Celestial Bodies, July 1–5, 1996, Poznan, Poland, 227–232.
Brouwer, D. and Clemence, J.: 1961, Methods of Celestial Mechanics, Academic Press, New York, London.
Burns, J. A.: 1980, Evolution of Orbital Motion. Planetary Satellites, University of Arizona press, Tucson, Arizona.
Cameron, A. G. W. and Benz, W.: 1991, 'The origin of the Moon and the single impact hypothesis IV', Icarus 92, 204–216.
Cameron, A. G. W.: 1996, 'The origin of the Moon and the single impact hypothesis V', Icarus 126, 126–137.
Canup, R. M. and Esposito, L. W.: 1996, 'Accretion of the Moon from an impact-generated disk', Icarus 119, 427–446.
Dickey, J. O., Bender, P. L., Faller, J. E., Newhall, X. X., Ricklefs, R. L., Ries, J. G., Shellus, P. J., Veillet, C., Whipple, A. L., Wiant, J. R., Williams, J. G. and Yoder, C. F.: 1994, 'Lunar laser ranging: a continuing legacy of the Apollo Program', Science 265(22 July), 482–490.
Goldreich, P.: 1965, 'Inclination of satellite orbits about an oblate precessing planet', Astron. J. 70(1), 5–9.
Goldreich, P.: 1966, 'History of the lunar orbit', Rev. Geophys. 4, 411–435.
Kaula, W. M.: 1971, 'Dynamical aspects of lunar origin', Rev. Geophys. Space. Phys. 9(2), 217–238.
Krasinsky, G. A.: 1999, 'Tidal effects in the earth–moon system and the earth rotation', Celest.Mech. & Dyn. Astr. 75(1), 39–66.
Lambeck, K.: 1978a, 'The earth's palaerotation', In: P. Broshe and J. Sündermann (eds), Tidal Friction and the Earth's Rotation, Springer, Berlin, Heidelberg, New York, pp. 144–153.
Lambeck, K.: 1978b, 'The history of the Earth's rotation', In: M. W. McElhinny (ed.), The Earth, its Origin, Structure and Evolution, Academic Press, London.
MacDonald, G. J. F.: 1964, 'Tidal friction', Rev. Geophys. 2, 467–541.
Mignard, F.: 1979, 'The evolution of the lunar orbit revisited, I', Moon Planets 20(3), 301–315.
Mignard, F.: 1980, 'The evolution of the lunar orbit revisited, II', Moon Planets 23(2), 185–201.
Néron de Surgy, O. and Laskar J.: 1997, 'On the long term evolution of the spin of the Earth', Astron. Astroph. 318, 975–989.
Mohr, R. E.: 1975, 'Measured periodicities of the Biwabik stromatolites and their geophysical significance', In: G. D. Rosenberg and S. K. Runcorn (eds), Growth Rhythms and the History of the Earth's Rotation, Wiley, London, pp. 43–55.
Morrison, L. V.: 1973, 'The secular accelerations of the moon's orbital motion and the earth's rotation', Moon 5, 253–264.
Panella, G.: 1972, 'Paleontological evidence on the Earth's rotational history since early Precambrian', Astrophys. Space Sci. 16, 212–237.
Sonett, C. P. and Chan, M. A.: 1998, 'Neoproterozoic earth–moon dynamics: rework of 900 Ma Big Cottonwood Canyon tidal laminae', Geophys. Res. Lett. 25(4), 539–542.
Touma, J. and Wisdom, J.: 1998, 'Resonances in the early evolution of the Earth–Moon system', Astron. J. 115(4), 1553–1653.
Williams, G. E.: 1997, 'Precambrian length of day and the validity of paleotidal values', Geophys. Res. lett. 29(1), 421–424.
Zeipel, H.: 1912, 'Entwicklung der Störungsfunction', Encykl. Math. Wiss. 6.
Zharkov, V. N.: 2000, 'On the history of the lunar orbit', Astronomichesky Vestnik 34(1), 3–14 (in Russian).