首先,要擺正一個(gè)思路,月球總是一面對(duì)著地球這個(gè)事情本身不是奇怪的事情,也不是概率特別低的事情,更不是超自然力量導(dǎo)致的,相反這種事情是宇宙中非常高頻事件(也就是一個(gè)天體一面朝著另一個(gè)天體的情況),我們還給這種情況取了一個(gè)名字叫做潮汐鎖定。 那這到底是如何造成的呢? 潮汐鎖定 潮汐鎖定的原因并不是非常難以理解,我們要想搞清楚,首先要知道地球和月球之間存在萬(wàn)有引力。 由于月球是距離地球最近的天體,而且它的個(gè)頭還不算小。所以,地球上的潮汐是由于月球引力而引發(fā)的。 當(dāng)然,我們也知道,現(xiàn)在有一些地區(qū)就在使用潮汐來(lái)進(jìn)行發(fā)電,這說(shuō)明什么?潮汐是具有能量的,那潮汐的能量到底是從哪里來(lái)的呢? 其實(shí)這個(gè)潮汐是來(lái)自于地球的自轉(zhuǎn),也就是地球自轉(zhuǎn)的動(dòng)能。那這該如何理解呢? 我們都知道,月球繞著而地球轉(zhuǎn)上一周是一個(gè)月,大概30天不到的樣子。而地球自轉(zhuǎn)一周只需要一天,不到24小時(shí)的樣子。兩者相差了近30倍。也就是說(shuō),月球跑得要比地球自轉(zhuǎn)慢多了,但是它們之間有又是存在引力的。這引力就有的像繩子一樣牽引著彼此,如果有一方比較慢,勢(shì)必就會(huì)拖累另一方,所以月球是在給地球拖后腿的。 這個(gè)后腿拖得可不是一般有技術(shù)含量,實(shí)際的效果就是給地球減速,利用的工具就是地球上的海水,海水會(huì)發(fā)生潮汐,每到潮汐發(fā)生時(shí),海水就會(huì)發(fā)生互相摩擦(當(dāng)然不僅是海水,實(shí)際上海水和地球表面也會(huì)摩擦),這一摩擦就會(huì)生熱,這些熱量最后就會(huì)散失掉,而摩擦的過(guò)程其實(shí)就是在消耗地球自轉(zhuǎn)動(dòng)能的過(guò)程,地球也就轉(zhuǎn)得慢了。 在恐龍時(shí)期,一天才20個(gè)小時(shí)左右,10億年前的一天則只有10個(gè)小時(shí)。所以,我們現(xiàn)在地球的自轉(zhuǎn)是明顯慢了。 那這和潮汐鎖定有什么關(guān)系么? 其實(shí)初高中物理學(xué)課上學(xué)過(guò)相對(duì)性的概念,剛才的一切都是站在地球角度上去看。如果我們?cè)谡荚虑蛏峡?,也可以理解成地球在繞著月球轉(zhuǎn)。一周也還是一個(gè)月。而月球早期的自轉(zhuǎn)速度也是很快的,要比一個(gè)月時(shí)間短得多,但地球也在給月球拖后腿,這個(gè)拖后腿其實(shí)也是在消耗月球自轉(zhuǎn)的動(dòng)能。 可能你要說(shuō)了,明明月球基本上都是巖石,也沒有海水,咋能給月球減速呢? 這里我們要搞清楚,早期的月球是因?yàn)橛幸活w火星大小的行星在地球軌道附近溜達(dá),然后不小心一頭撞上了地球,拋灑出來(lái)的碎片在引力作用下形成的。因此,早期的月球溫度超級(jí)高,其中有大量的巖漿,這就類似于海水的作用。 不僅如此,其實(shí)巖石也是會(huì)相互摩擦或者變形的,這些都會(huì)消耗月球的自轉(zhuǎn)動(dòng)能量,而且由于地球的引力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于月球的引力,因此,地球拖后腿的水平要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于月球的水平。所以,早期的月球是在快速減速的,后來(lái)冷卻下來(lái)后,就在慢慢減速。但減速總也有個(gè)頭啊,這其實(shí)也好理解,這種消耗的根本原因來(lái)自于地球繞著月球轉(zhuǎn)一圈的慢于月球的自轉(zhuǎn)。(我們這里以月球?yàn)閰⒖枷?。?shí)際上,地球繞月球一圈和月球繞地球一圈只是參考系不同的,但公轉(zhuǎn)周的時(shí)間是一樣的,都是一個(gè)月。)所以,當(dāng)?shù)厍蚶@月球轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間等于月球自轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間時(shí),就不會(huì)有減速的作用,而此時(shí)就會(huì)出現(xiàn)潮汐鎖定,這也是為什么月球總是一面朝著地球的原因。 實(shí)際上引力還會(huì)使得月球產(chǎn)生形變,這會(huì)影響到我們看到的月球表面大小,讓我們看到月球的表面不僅僅是一面,而是要稍微多一些。 諸多影響因素 不過(guò)月球也并不是完全一面對(duì)著我們,月球的實(shí)際軌道和受力其實(shí)很復(fù)雜。 舉個(gè)例子,因?yàn)樵虑蚶@行地球并非是完全圓周運(yùn)動(dòng)的軌道,實(shí)際上是一個(gè)橢圓,如果下圖所示,這種軌道的偏心率,就會(huì)使得我們多看到一部分的月球。 除了軌道這身的問(wèn)題,還有月球的自轉(zhuǎn)軸和地球自轉(zhuǎn)軸,以及兩個(gè)軌道并不在一個(gè)平面上都會(huì)對(duì)我們看到月球產(chǎn)生影響。 除此之外,由于我們?cè)诘厍虿煌恢萌タ丛虑虻囊暯鞘遣煌?,這就好像你歪著頭看一個(gè)樣?xùn)|西和正視這個(gè)東西其實(shí)看到的是不一樣的,這也會(huì)對(duì)我們看到月球表面大小產(chǎn)生影響。 以上三點(diǎn)也被稱為:天平動(dòng)。這使得我們看到的月球的這個(gè)面會(huì)在一定的范圍內(nèi)波動(dòng),而不是一個(gè)固定的情況。總體來(lái)說(shuō),平均下來(lái),我們大概是可以看到月球表面面積的59%。 ![]() |
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