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月球朝向地球一面上怎么会有环形山呢?

1.

当一个小天体以速度v飞经地球,它要离地球多近才会被地球引力偏折、撞到地球上?(or,地球的碰撞截面是多大?)

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Australian Space Academy

答案是非常小。

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Earth Cross Section for Meteoroids

不难想见,相对速度越快的小行星,越不容易被地球引力俘获进而相撞;速度越慢的,越容易。

地球绕太阳公转的速度约为30km/s,在地球轨道附近的小行星的公转速度也大体是同一个量级。这样它跟地球的相对速度大体在几公里每秒到几十公里每秒这个范围内。

于是根据上表,地球的碰撞截面在大部分情况下是一个比地球大不到一倍的圆面。在这个范围之外的,就跟地球擦肩而过,撞不到地球。再稍微远一点,其轨迹被地球引力偏折都可以忽略不计(有兴趣的读者可以用偏转角公式 β = 2 G M / R V² 验证)。

2.

所以可以把模型简化为:

世界上并不存在引力这个东西,地球、月球相距38万千米,待着不动,岁月静好。

一颗小行星以匀速直线运动飞了过来,如果进入地球或月球的碰撞截面,吧唧,撞了;如果没有进入碰撞截面,继续匀速直线运动。

3.

地月之间不是这样的

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而是这样的

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从月球看地球,张角只有1.9°,对应的立体角约2.8平方度。占全天约41000平方度的~0.00007。

算上碰撞截面比地球自身横截面大的那几倍,也不过是万分之一的量级。这就是地球能给月球提供的保护。

也就是说,没有什么卵用。

4.

你会说,然而月球背面显然有更多撞击坑啊……

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这几乎不是因为正面撞得少,而是正面月壳较薄,岩浆更容易溢出,把撞击坑填了——填完就成了深色的,月海。(

Near-side/far-side impact crater counts

 

以上。

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