在天氣晴朗的夜晚,滿(mǎn)月時(shí)我們僅憑肉眼就可以看到月球表面的紋路。
如果你經(jīng)常抬頭賞月,那么一定發(fā)現(xiàn)了這件事,就是月球表面的紋路總是固定不變的,這個(gè)月如此,下個(gè)月也是如此,今年如此,明年也是如此。這說(shuō)明我們每次觀(guān)月,看到的都是月球的同一個(gè)面。月球是一個(gè)近似的球體,圍繞地球公轉(zhuǎn)的同時(shí)也在自轉(zhuǎn),為什么我們卻只能看到月球的一面呢?對(duì)于站在地球上的我們而言,月球的確是有正面和背面之分的,它有大約41%的部分永遠(yuǎn)背對(duì)著地球,這就是我們常說(shuō)的“月球背面”。
作為一顆天然衛(wèi)星,月球無(wú)論是質(zhì)量還是體積都很大。
它的質(zhì)量約為地球的八分之一,體積約為地球的四分之一。它圍繞地球公轉(zhuǎn)的周期約為27.31天,而其自轉(zhuǎn)的周期約為27.32天。發(fā)現(xiàn)什么問(wèn)題了沒(méi)有?月球的公轉(zhuǎn)周期與自轉(zhuǎn)周期是相同的,當(dāng)它繞行地球一周的同時(shí),自己也剛好轉(zhuǎn)了一圈,而當(dāng)一個(gè)天體的自轉(zhuǎn)周期與公轉(zhuǎn)周期相同且方向也相同的時(shí)候,那么這個(gè)天體就永遠(yuǎn)只有一面面對(duì)著中心天體了。
這是巧合嗎?并不是,在月球剛剛形成的時(shí)候,它的自轉(zhuǎn)周期與公轉(zhuǎn)周期并不是相同的。
早期的月球不僅自轉(zhuǎn)速度很快,同時(shí)還很不穩(wěn)定。因?yàn)槟莻€(gè)時(shí)候的太陽(yáng)系比較熱鬧,各種天體對(duì)月球的撞擊會(huì)導(dǎo)致月球的質(zhì)量分布和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變,從而發(fā)生自轉(zhuǎn)速度的變化。后來(lái),月球逐漸被地球潮汐鎖定了,所以自轉(zhuǎn)速度與公轉(zhuǎn)速度才會(huì)趨于一致。什么是潮汐鎖定呢?這一切是怎么發(fā)生的呢?在月球圍繞地球運(yùn)行的過(guò)程中,地球會(huì)對(duì)月球產(chǎn)生引力作用,但因?yàn)樵虑虮旧硎莻€(gè)球體,所以地球的引力在月球上的分布并不是均勻的。
靠近地球的部分受到的引力作用大,遠(yuǎn)離地球的部分受到的引力作用小。
引力的不均勻會(huì)使月球自身發(fā)生形變,這種形變會(huì)使月球在自轉(zhuǎn)的過(guò)程中發(fā)生內(nèi)部摩擦,這種摩擦?xí)粩嘞脑虑虻哪芰?,使得月球的自轉(zhuǎn)速度變慢。在經(jīng)過(guò)了數(shù)十億年的洗禮之后,月球的自轉(zhuǎn)速度逐漸與公轉(zhuǎn)速度趨于一致了,而此時(shí)地球的潮汐力對(duì)月球的作用就達(dá)到了平衡狀態(tài),這就是潮汐鎖定。
潮汐鎖定一旦形成,是不會(huì)自發(fā)解除的,除非有外力作用。
比如當(dāng)一顆大質(zhì)量的游離天體闖入太陽(yáng)系,影響了其它星體的運(yùn)行軌跡,一些大質(zhì)量的天體來(lái)到月球附近,月球受到了它的引力牽扯,從而脫離潮汐鎖定狀態(tài)。另外一種情況就是其它天體的撞擊,從月球便面遍布的隕石坑可以知曉,月球經(jīng)常受到小型天體的撞擊,而這種撞擊是不足以改變其運(yùn)行狀態(tài)的,必須是超大級(jí)別的天體撞擊,才有可能使月球的運(yùn)行軌跡發(fā)生變化,從而解除潮汐鎖定。
此外,因?yàn)橐Φ淖饔檬窍嗷サ模皇菃畏矫娴?,地球可以鎖定月球,反過(guò)來(lái)月球也同樣可以鎖定地球。
但是因?yàn)樵虑虻馁|(zhì)量較小,想要鎖定地球需要花費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間,天文學(xué)家預(yù)計(jì)這個(gè)時(shí)間可能要長(zhǎng)達(dá)500億年。在太陽(yáng)系中有另外一對(duì)天體,它們的質(zhì)量相差不大,所以就實(shí)現(xiàn)了相互潮汐鎖定,它們就是冥王星和卡戎。早期人們認(rèn)為卡戎是冥王星的衛(wèi)星,但因?yàn)閮烧哔|(zhì)量相差不大,又實(shí)現(xiàn)了相互潮汐鎖定,所以現(xiàn)在更傾向于認(rèn)為卡戎是冥王星的伴星,如果能夠站在冥王星上看卡戎,景象將會(huì)是非常壯觀(guān)的。
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