月球自转时会“晃动”，它并非分毫不差地只有一面对着地球
刁博2019-09-18 21:52
月球只有一面对着地球，因为月球的自转周期和公转周期相同。这两个周期的相同并非是偶然，可以说是时间积累出的必然，这种现象叫做潮汐锁定，月球就是被地球潮汐锁定了。
潮汐锁定在太阳系中是一种很常见的天文现象，木星和土星拥有众多的卫星，土星的卫星中至少有十多颗被土星潮汐锁定了，木星也有至少接近十颗卫星被木星潮汐锁定。更绝的是冥王星和它的卫星卡戎，它们彼此将对方潮汐锁定了，两颗星球彼此只有一面对着对方。
为什么月球会只有一面对着地球呢？可以先想象一下这样的场景：链球运动员在掷链球时需要拉着球在原地转几圈，转动的过程中链球就是只有一个面对着链球运动员。这个情景和月球绕着地球转有相似之处，链条给链球的作用力提供了链球做圆周运动需要的向心力，地球给月球的万有引力提供了月球做圆周运动需要的向心力。不同之处在于万有引力是无形的链条。
月球的引力能够引起地球上的潮汐变化，潮汐作用不仅能够作用在液体上也能够作用在固体上。潮汐作用降低了星球的转动动能，当月球的自转周期降低到和公转周期相同时月球就能够达到一种平衡，就像链球只有一面对着链球运动员那样只有一面对着地球。如果时间再长一些，或许几十亿年后地球也会被月球潮汐锁定，那样的话两颗星球就彼此你看着我，我看着你，一起在太阳系大舞池里跳着交谊舞。
月球的自转周期和公转周期可以说是严格地相等，但月球并非严格地只有一面对着地球。因为还有一个现象叫做天秤动，是观察月球运动时在视觉上看到的月球自转时的缓慢振荡。
月球的天秤动是由于月球绕地的轨道是一个椭圆造成的。根据开普勒第二定律可知，月球和地球的连线在相同时间内扫过相同的面积。这样月球处在近地点附近时公转速度会比较大，处在远地点附近时公转速度比较小。
公转速度有快有慢，自转角动量却保持不变。这样当月球处在远地点附近时，自转速度的超前就会使月球背面的一部分暴露给地球；当月球处在近地点附近时，自转速度赶不上公转的步伐，月球背面的又一部分区域就会暴露给地球。这样在地球上看起来月球自转的时候存在着振荡。
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