天文科普:月球总是一面朝向地球,难道月球不会自转吗?
发布时间:2023-07-21
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每一次月圆之夜,我们都会看到月亮表面上有块面积巨大的阴影。在我国的民间传说中,这块巨大的阴影是月亮上的桂花树。民间传说由来已久。这也意味着千百年以来,月球总是一个面对着地球的。难道月球不能自转吗?

月球是地球的卫星。它在围绕地球公转的同时也在自转。月球也在自转?那我们为什么永远看不到月球的背面呢?这是因为月球的自转有些特别。月球自转的周期和它围绕地球公转的周期是相同的,都是27.32天。所以我们就看不到月球的背面了。这种现象叫做“同步自转”或者是“潮汐锁定”。下面这张动图可以很好地帮助我们理解月球的自转。

从图中我们可以看出,月球围绕地球公转一周的同时刚好自转了一周。这样的自转方式使得月球始终一个面朝向地球。

那潮汐锁定是怎么来的呢?地球的表面覆盖着大面积的海洋。我们发现海水会有周期性的涨落现象。这种现象叫做“潮汐”。潮汐现象的发生是因为地球上的海水受到了太阳和月球的引力影响。这其中受到月球引力的影响更大一些。当地球上某一面的海洋靠近月球时,它们受到的月球引力就大一些,而此时背对月球的一面引力就小一些。这个引力差就造成了潮汐现象。

后来科学家把潮汐的含义给扩展了出来。宇宙中所有因为引力差导致的天体变形都叫做潮汐。虽然月球的潮汐力能够让地球上的海洋潮起潮落,但是地球对月球的潮汐力影响更大。

月球上没有海洋,地球的潮汐力直接作用于月球的岩石上。它会使得整个月球发生变形。月球面向地球的一面会被拉长。最初的时候月球的自转是很快的。但是随着月球的自转,月球表面被拉长的位置会不断地变化。这种变化仿佛就是不断地给月球的自转“踩刹车”,月球的自转也就越来越慢。直到有一天,月球的自转慢到始终以一个面朝向地球时,这种状态就稳定了。它也就被地球潮汐锁定了。

地球的潮汐力让月球的自转慢了下来,最终被潮汐锁定。其实同样的道理,月球也在给地球的自转“踩刹车”。科学家发现,大约在5亿年前地球上的一年大约有400天。这意味着当时的地球自转比现在要快得多。月球的潮汐力让地球的自转逐渐慢了下来。只是地球的质量比月球大太多,月球想要真正的潮汐锁定地球还得需要几十亿年的时间。

月球被地球潮汐锁定这并非个例。在太阳系中,这样的潮汐锁定的例子还有很多。例如木星的卫星木卫一、木卫二、木卫三和木卫四,它们也被木星潮汐锁定了。它们都是始终一个面朝向了木星。这些卫星的自转周期也是和它们围绕行星的公转周期是一致的。

在宇宙中,一些非常靠近恒星的行星也会出现潮汐锁定的现象。例如,距离太阳最近的恒星比邻星的身边有一颗行星叫做比邻星b。比邻星b距离比邻星只有大约750万公里左右,因此科学家认为这颗行星很可能被潮汐锁定了。

这样的话,比邻星b永远的都是一面朝向比邻星。这一面是永远的白天,天空中的比邻星永远不会落下。而另一面则是永远的黑夜。



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