每一次月圓之夜,我們都會(huì )看到月亮表面上有塊面積巨大的陰影。在我國的民間傳說(shuō)中,這塊巨大的陰影是月亮上的桂花樹(shù)。民間傳說(shuō)由來(lái)已久。這也意味著(zhù)千百年以來(lái),月球總是一個(gè)面對著(zhù)地球的。難道月球不能自轉嗎?
月球是地球的衛星。它在圍繞地球公轉的同時(shí)也在自轉。月球也在自轉?那我們?yōu)槭裁从肋h看不到月球的背面呢?這是因為月球的自轉有些特別。月球自轉的周期和它圍繞地球公轉的周期是相同的,都是27.32天。所以我們就看不到月球的背面了。這種現象叫做“同步自轉”或者是“潮汐鎖定”。下面這張動(dòng)圖可以很好地幫助我們理解月球的自轉。
從圖中我們可以看出,月球圍繞地球公轉一周的同時(shí)剛好自轉了一周。這樣的自轉方式使得月球始終一個(gè)面朝向地球。
那潮汐鎖定是怎么來(lái)的呢?地球的表面覆蓋著(zhù)大面積的海洋。我們發(fā)現海水會(huì )有周期性的漲落現象。這種現象叫做“潮汐”。潮汐現象的發(fā)生是因為地球上的海水受到了太陽(yáng)和月球的引力影響。這其中受到月球引力的影響更大一些。當地球上某一面的海洋靠近月球時(shí),它們受到的月球引力就大一些,而此時(shí)背對月球的一面引力就小一些。這個(gè)引力差就造成了潮汐現象。
后來(lái)科學(xué)家把潮汐的含義給擴展了出來(lái)。宇宙中所有因為引力差導致的天體變形都叫做潮汐。雖然月球的潮汐力能夠讓地球上的海洋潮起潮落,但是地球對月球的潮汐力影響更大。
月球上沒(méi)有海洋,地球的潮汐力直接作用于月球的巖石上。它會(huì )使得整個(gè)月球發(fā)生變形。月球面向地球的一面會(huì )被拉長(cháng)。最初的時(shí)候月球的自轉是很快的。但是隨著(zhù)月球的自轉,月球表面被拉長(cháng)的位置會(huì )不斷地變化。這種變化仿佛就是不斷地給月球的自轉“踩剎車(chē)”,月球的自轉也就越來(lái)越慢。直到有一天,月球的自轉慢到始終以一個(gè)面朝向地球時(shí),這種狀態(tài)就穩定了。它也就被地球潮汐鎖定了。
地球的潮汐力讓月球的自轉慢了下來(lái),最終被潮汐鎖定。其實(shí)同樣的道理,月球也在給地球的自轉“踩剎車(chē)”??茖W(xué)家發(fā)現,大約在5億年前地球上的一年大約有400天。這意味著(zhù)當時(shí)的地球自轉比現在要快得多。月球的潮汐力讓地球的自轉逐漸慢了下來(lái)。只是地球的質(zhì)量比月球大太多,月球想要真正的潮汐鎖定地球還得需要幾十億年的時(shí)間。
月球被地球潮汐鎖定這并非個(gè)例。在太陽(yáng)系中,這樣的潮汐鎖定的例子還有很多。例如木星的衛星木衛一、木衛二、木衛三和木衛四,它們也被木星潮汐鎖定了。它們都是始終一個(gè)面朝向了木星。這些衛星的自轉周期也是和它們圍繞行星的公轉周期是一致的。
在宇宙中,一些非??拷阈堑男行且矔?huì )出現潮汐鎖定的現象。例如,距離太陽(yáng)最近的恒星比鄰星的身邊有一顆行星叫做比鄰星b。比鄰星b距離比鄰星只有大約750萬(wàn)公里左右,因此科學(xué)家認為這顆行星很可能被潮汐鎖定了。
這樣的話(huà),比鄰星b永遠的都是一面朝向比鄰星。這一面是永遠的白天,天空中的比鄰星永遠不會(huì )落下。而另一面則是永遠的黑夜。
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