月球为什么只有一面对着地球(有什么玄机) , 小编带你了解更多信息 。
12月8日2时23分 , 嫦娥四号探测器搭乘长征三号乙运载火箭 , 开始了奔月之旅 。她肩负着沉甸甸的使命:首次实现人类探测器月球背面软着陆 。
请注意这里的关键词——月球背面 。
曾经无数次举头望明月的你 , 是否留意过 , 我们始终只能看到月亮有玉兔和月桂树的那一面?没错 , 千百年来月球始终只有一面对着地球 , 另一面始终背对地球 。
问题来了 , 是谁把月球变成了双面伊人?
同步自转只是表面原因
用一句话解释这个现象 , 也很容易:月球绕地球公转一圈和月球自转一圈的时间 , 都是28天左右 。
想象一下 , 绕大树画个大圆圈 , 在大圆圈上均匀标出360个刻度 。始终面对这棵大树走一圈 , 用360步走完 。在大圆圈上每走1步 , 身体就倾斜1度 。走完时身体也同时完成360度旋转 , 回到原位 。
也就是说 , 当你用同样的时间完成自转和公转时 , 你始终会一面对着大树 。月球始终一面对着地球的现象也是如此 。在天文学中 , 这叫同步自转 。
然而 , 这只是表面原因 。
“月球形成早期 , 自转速度比现在快多了 。只有几个小时 , 而不是现在的28天左右 。”南京大学天文与空间科学学院教授周礼勇告诉科技日报采访人员 , 对地球而言 , 月球也曾是“多面伊人” 。是数亿年来 , 月球自转速度不断变慢 , 慢到自转和公转周期几乎一样 , 才导致它始终一面对着地球 。
所以 , 根本原因在于 , 是谁给月球自转踩了刹车?
潮汐力难辞其咎
要解释月球自转变慢 , 潮汐力是最容易想到的因素 。
地球和月球相互绕转 , 且相互具有万有引力 , 彼此都会给对方施加潮汐力 。地球上的潮汐现象 , 就与月球对地球的引力有关 。
住在海边的人 , 会发现海水一天有两次涨潮和落潮 。一次是月亮在地球背面时 , 另一次是月亮在头顶时 。
【有什么玄机 月球为什么只有一面对着地球】周礼勇解释说 , 这是因为地球正对月亮的那面 , 受到的月球引力更强;背对月亮的那面 , 受到的月球引力较弱 。引力的方向都朝着月球 。而地球在绕月球转时 , 无论哪个点的离心力都一样 。离心力的方向与月球施加于地球的引力方向相反 。
如此一来 , 地球背对月球的那面 , 受到的月球引力稍小于离心力 , 面对月球的那面月球引力稍大于离心力 , 最终两面都感受到一个离开地心方向的力 。所以地球两侧的海水就涨起来了 。
“月球在绕地球转时 , 同样会受到地球带来的潮汐力 。”周礼勇说 , 地球潮汐力的作用 , 是让月球正对和背对地球的面都鼓起来 , 让月球变扁了 。
尽管月球上没有海水 , 月壳、月幔和月核却依然可以感受到潮汐力 , 并在月球内部形成不断涌动的固体潮 。这种固体潮导致月球幔层之间不断摩擦 , 转变为月壳内部的热能 。这在几十亿年时间内 , 可以耗散月球部分动能 。
力矩才是直接刹车机制
不过 , 潮汐力带来的摩擦耗散可能是有限的 。
中科院国家天文台研究员平劲松和同事们研究发现 , 月核与月幔之间的流体属于超低粘性层 , 这意味着潮汐力所引发的月核与月幔之间的摩擦力很小 , 不至于耗散月球太多动能 。
“关键在于潮汐作用引起的摩擦作用发生在月球内部 , 这种过程只能耗散掉地球、月球这个系统的总机械能 , 而不能直接给月球自转踩刹车 。”周礼勇说 。
两位天文学者都认为 , 最直接的刹车机制是地球与月球之间的力矩作用 。力矩是指作用力使物体绕着转动轴或支点转动的趋向 。
周礼勇解释说 , 月球在逐渐变扁的过程中 , 依然要在绕着地球公转的同时自转 。想象在月球内部 , 有一条与地心和月心连线方向一致的长轴 。长轴在瞬间是指着地心的 , 但由于月球要自转 , 下一瞬间这条长轴就会偏过去 , 不再指着地心 。
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