【原】月亮的暗面：為什么我們永遠(yuǎn)無法看見,？

天文在線 2023-04-08 發(fā)布于云南

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我們來說說月球吧,。沒錯(cuò)，古詩詞里的?？汀霸隆?，漂浮在天空中友好的鄰居，也是人類唯一踏足過的天體（當(dāng)然，地球除外?。?。

關(guān)于月球，或許我們了解的最重要的一點(diǎn)是,，當(dāng)它繞地球旋轉(zhuǎn)時(shí),，面對(duì)我們的總是同一面。這也是我們?cè)诘厍蛏夏芸吹皆虑虻娜棵嫒?。?shí)際上,，直到1959年，我們才看到傳說中的月球暗面,。當(dāng)時(shí)我們把一個(gè)航天器送入月球軌道,，給神秘的暗面拍了照片。在那之前,，人們也想像過月球背面有著城市和湖泊,。

是什么讓月球背面如此完美的躲過我們?cè)诘厍蛏系哪抗饽兀窟@是因?yàn)?，月球自轉(zhuǎn)一周的時(shí)間和它繞地球公轉(zhuǎn)一周的時(shí)間正好相等,。所以每當(dāng)它在繞地球公轉(zhuǎn)的軌道上旋轉(zhuǎn)一度，它就在自己的自轉(zhuǎn)軸上旋轉(zhuǎn)一度,，永遠(yuǎn)用同一面面對(duì)地球,。

左：月球用一面面向我們,右：看似月球完全不自轉(zhuǎn)

一定程度上，大家只知道這些,，因?yàn)榈厍驔]有什么別的衛(wèi)星自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)如此精確地同步了,。這怎么可能？畢竟,，實(shí)在太巧合了,。

這是何方神圣？答案其實(shí)不難,。

走進(jìn)潮汐力

一個(gè)物體各個(gè)位置的引力不同導(dǎo)致了潮汐力,。牛頓定律告訴我們，引力與兩個(gè)物體之間距離的平方成反比,。就算是最微小的物體,，引力在近的地方也比遠(yuǎn)的地方要大。還有,，既然我們談到的都是行星和衛(wèi)星那么大的東西,，這個(gè)差別自然可以大到在行星上產(chǎn)生潮汐。

當(dāng)月亮在你正上方時(shí),，地球上比土壤更容易被“拽起”的水,，被月球拽向了它的方向。這導(dǎo)致水平面升高，也進(jìn)一步導(dǎo)致了首次高潮,。同時(shí),，在另一面，地球上的土被束縛的更緊了,。記得水比土壤更容易被拉起來嗎,？此時(shí)，因?yàn)橥寥辣幌騼?nèi)束縛,，水平面相對(duì)來說就更高一些了（其實(shí)只是土壤平面變低了）,。這被稱為第二次高潮。

在兩個(gè)高潮區(qū)域之間的水被吸過去了,，所以這些“缺水”的地方有著低潮,。

“被吸上去的水會(huì)讓我看起來更胖嗎！”

等等…這好像和月球的暗面無關(guān)吧,？

其實(shí),，我們看到潮汐能產(chǎn)生如此大的效應(yīng)的原因在于水是液體，也比土（固體）容易形變得多,。不過我們看不到不代表土沒有發(fā)生形變,。正如月球的潮汐力作用在地球上，地球也在對(duì)月球施加著自己的引力,。因?yàn)榈厍蚴┘拥囊h(yuǎn)比月球施加的大（別忘了,，引力隨質(zhì)量增加），最終我們?cè)谠虑虮砻骐x地球最近的地方拉起了一個(gè)腫塊,。地球一直如此,，把月球的形狀

變成了一個(gè)略扁長(zhǎng)的球體，有點(diǎn)想很圓的橄欖球,。

現(xiàn)在想象一下“小時(shí)候”的月球,。在月球剛誕生時(shí)，它應(yīng)該是沒有潮汐鎖定的現(xiàn)象的,。當(dāng)時(shí)它自轉(zhuǎn)的速度和現(xiàn)在不同，要么快些,，要么慢些,。這并不重要，我們馬上就知道了,。就現(xiàn)在而言,，那個(gè)地球拉起的大腫塊肯定離地球正上方那個(gè)點(diǎn)不遠(yuǎn)。如果月球自轉(zhuǎn)的速度比公轉(zhuǎn)快一些,，這腫塊就會(huì)靠前一點(diǎn),。地球的吸引力會(huì)在月球上施加一個(gè)力矩（可以想成一個(gè)扭動(dòng)的力），直到月球旋轉(zhuǎn)得慢一些。在腫塊路過地球的正下方時(shí),，不平衡的力消失,，這個(gè)腫塊也就被鎖在面對(duì)地球的角度了。腫塊被強(qiáng)行留在這個(gè)角度,。就算它只移動(dòng)了一點(diǎn)點(diǎn),，也會(huì)被拽回來的。假如它自轉(zhuǎn)得慢了些,，道理也是一樣,，不過是方向反了下，結(jié)果都是一樣的,。

潮汐力矩

在月球回來面向我們之前總有個(gè)旋轉(zhuǎn),，最終結(jié)果也總是差不多，這也是我們?cè)诘厍蛏贤蛟铝林皇煜に幻娴脑?。如果你站在月球上的一個(gè)點(diǎn),，地球會(huì)總是在你頭頂上方。啊哈,！旋轉(zhuǎn)是同步的,！

如你所見，月球這個(gè)行為好像不是衛(wèi)星中的特例,。實(shí)際上,，大多數(shù)衛(wèi)星（除了一些圍繞木星和土星旋轉(zhuǎn)的小衛(wèi)星）都有潮汐鎖定現(xiàn)象。對(duì)于冥王星和它的“月球”——冥衛(wèi)一——來說,，情況甚至更極端,。它們倆質(zhì)量非常接近，近到它倆對(duì)對(duì)方都有潮汐鎖定現(xiàn)象——它們都用同一面朝向?qū)Ψ?。相比而言,，這倒不太像一個(gè)衛(wèi)星繞行星公轉(zhuǎn)了（準(zhǔn)確地說，矮行星）,，舉個(gè)更貼切的例子：更像兩個(gè)球被綁在一根棒子上旋轉(zhuǎn),。

一個(gè)共存的關(guān)系

冥王星好像不咋地，是吧,？呃..我們也沒什么好得意的,。冥王星這個(gè)現(xiàn)象可能使它和冥衛(wèi)一的自轉(zhuǎn)速度慢得像蝸牛，而且它被太陽系“開除”了,。但是,，我們也面臨一些同樣的問題。月球施加的潮汐力其實(shí)也在減慢地球的自轉(zhuǎn),。當(dāng)?shù)厍蛐纬蓵r(shí),，當(dāng)時(shí)的一天相當(dāng)于我們現(xiàn)在的四分之一左右（差不多6小時(shí)）,。就算是現(xiàn)在，月球?qū)е碌男?yīng)仍然以每年15微秒的速度減少我們一天的時(shí)間,。不過別擔(dān)心,，在月球永久潮汐鎖定地球之前，太陽會(huì)先變成一個(gè)紅巨星,，然后暴躁地把我們吃掉,。我們貌似可以少憂慮一件事了。

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學(xué)名詞

3. 飛魚- Team Science ABC

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