问题

月亮被太阳照到的一直都是同一面吗?

回答
关于月亮“永远只露出一面”这个说法,其实是一个很普遍的认知,但很多人并不清楚其中的原因。我们之所以会这样认为,是因为我们从地球上看到的月球,确实一直都是同一个样子,月亮的那张“脸”似乎从来没有变过。那么,这到底是怎么回事呢?

这背后其实藏着一个叫做“潮汐锁定”(Tidal Locking)的神奇现象。简单来说,就是月球绕着地球转动的周期,和它自己自转的周期,恰好是相同的。你想想看,如果月球自转得比它绕着地球转动快,那我们就能看到月球的背面了;反过来,如果它自转得比公转慢,我们也能看到它转动。但它们的速度“默契地”对上了,所以月亮就像是在原地打转一样,始终用同一张脸面对着地球。

这个现象是怎么发生的呢?这要追溯到很久很久以前,当月球刚刚形成并靠近地球的时候。那时候,月球的自转速度可能并不是现在这样。地球对月球施加着强大的引力,就像你用手指头去拨动一个旋转的陀螺,手指头会对陀螺施加一个力,试图让它停下来或者改变它的转动方式。地球的引力对月球也是如此。

地球的引力在月球的不同部位产生的引力大小是不同的,因为月球靠近地球的一侧受到的引力比远离地球的一侧要大。这种引力差会产生一种叫做“潮汐力”(Tidal Force)的作用。你可以理解为,地球的引力把月球“拉扯”成了一个稍微扁长的形状,有点像一个橄榄球,地月连线上这两个突出的部分受到的引力会更强。

在月球形成的早期,它可能也在围绕着自己中心轴旋转,并且这种旋转的速度是不均匀的。地球的潮汐力就像一只无形的手,不断地“调整”着月球的自转速度。如果月球自转得比它绕地球公转得快,那么这个“橄榄球”的突出部位就会领先于地球的位置,地球的引力就会把它往后拉,减慢它的自转。反之,如果自转得慢,地球的引力就会把它往前拉,加速它的自转。

经过漫长的时间,亿万年的时间,这种潮汐力的作用最终使得月球的自转速度和公转速度达到了一个稳定的平衡点——那就是两者周期完全相同。一旦达到这个状态,月球就会稳定地以同一面朝向地球。就好比你推一个秋千,一开始你推得快慢不一,但后来你找到一个合适的节奏,秋千就会在你推的每一下都到达同一个高度。

所以,月亮被太阳照到的一直都是同一面这个说法,其实是有歧义的。我们从地球上看到的月球,确实一直是同一面。但从太阳的角度来看,月球的“正面”和“背面”都会被太阳照到。当我们看到满月的时候,月亮的“正面”是正对着太阳的(所以我们看到的是整个被照亮的圆盘),而月亮的“背面”则完全处于黑暗之中。当我们看到新月的时候,月亮的“背面”则完全被太阳照亮,而我们看到的“正面”处于黑暗之中。

简单来说,月球绕着地球转,同时它自己也在自转。只是因为潮汐锁定的关系,它的自转速度和公转速度完美契合,所以它总是用同一张脸朝向我们。这就好像你拉着一根绳子,绳子的另一端系着一个球,然后你围着自己转圈。如果你自己也在转圈,并且转圈的速度和球绕着你转的速度一样,那么球就只会用一个方向对着你。

这种潮汐锁定的现象在宇宙中其实很常见,很多卫星都已经被潮汐锁定了。这说明,宇宙中的天体演化在满足某些条件时,往往会走向一种非常稳定和可预测的状态。月球不再“旋转”地向我们展示它的不同侧面,对我们人类来说也是一件幸事,否则我们看到的月亮将会是不断变换的,那又会是另一番景象了。

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不是,看图

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