安全工程雷佼

拯救月球 指导老师：章江英安全工程雷佼 UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY OF CHINA

引言月球是地球唯一的卫星，它诞生于与地球相同的年代亿万年来一直环绕地球运动,它对于地球具有要意义： • 月球与地球磁场的形成有很大关系。 • 月球能使地球自转轴保持稳定，从而使地球上的 • 气候保持稳定

然而，近年来，世界各国科学家及科学工作者经过深入研究，一致确认月球以每年3.8cm的速度远离地球，这是由于月球通过牵引地球（产生潮汐现象），地球的自转能量被月球一点点地“偷”走了。据计算，4亿年前，月球与地球之间的距离仅是现在的43%。然而，近年来，世界各国科学家及科学工作者经过深入研究，一致确认月球以每年3.8cm的速度远离地球，这是由于月球通过牵引地球（产生潮汐现象），地球的自转能量被月球一点点地“偷”走了。据计算，4亿年前，月球与地球之间的距离仅是现在的43%。 • 鉴于月球对人类的重要意义，我们现在要想办法阻止月球远离地球，因此设计了以下方案：

指导思想 • 以下计算中，做了如下简化： • 月球绕地球做匀速圆周运动。 • 星球是均匀球体，电荷均匀分布在球体内。 • 忽略其他天体的影响，只考虑地月系，取无穷远处月球的势能为零。

方案一 • 首先想到的是给地月带上相异电荷，靠库仑力提供一部分向心力。有: （1）现在：

（2）

则过n年后： （3） • 设 • 设

(4) • 增大t值可使地球与月球带电量减少，故可适当增大 • t值。但地球上这么多的电荷产生的电场会对人类有 • 很大害处，故方案结果不理想！

方案二 设想在地球的两极加上巨大的通电线圈，并使月球带上电荷，月球绕地球转动时会受到洛仑兹力的作用，该力指向地球球心。（5） • 假设地球在月球两极产生的磁感应强度方向垂直于 • 其速度方向。 • 将（5）代入（1）得

（6） • 由于在地球处产生的磁场很大，对人类会有很大害处 • 故方案不理想。

方案三 在天体运动中，天体之间相互影响，本方案依此思想设计。设地球俘获一颗小行星或人为发射一颗绕地小行星m. 问题简化 • 小行星与月球绕地作匀速圆周运动，且两者公转角 • 速度相等。 • 系统稳定之后，月球每年远离地球的速度不变。 • （在小行星轨道和质量均不变的前提下）

有：代入v′化简可得： M月 m M地

（7） 但是经过分析小行星的运动，发现要维持其运动需要加一个非常大的力F（此力与小行星质量有关），所以方案结果亦不理想。 • 下面两种改进方案克服了F力过大的情形。

模拟方案一，也可给小行星和月球带上相异电荷。模拟方案一，也可给小行星和月球带上相异电荷。（8） • 这样，如果调节适当，还有另一个意想不到的作用， • 即由于小行星和月球绕地旋转，会在地球处产生磁 • 场，所以可作为解决地磁场逆转时的参考。

模拟方案二：用线圈代替小行星。 （9）

方案四 • 最现实的方法时运用运载火箭携带大量原子弹或 • 氢弹，与月球处爆炸，对月球轨道产生扰动。 • （有利于推动世界核裁军，维护世界和平）

方案比较:

总结 • 为挽留月球，以上提出了六种方案，但这些方案只是大胆设想而已，但是却从中体会甚多！ • 在不影响问题本质的前提下，尽可能简化问题。抓 • 主要矛盾 • 不断完善，不断改进 UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY OF CHINA

感谢章江英老师给予的指导！ 感谢桂琼同学给予的帮助！欢迎各位老师和同学给予批评和建议！ Thanks UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY OF CHINA

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