月球在旋转,只是与公转同步
月球看起来像是根本没有旋转:每晚都是同样的暗斑,同样的图案。实际上,它绕自身轴线旋转一周大约需要27.3天,而绕地球一周也恰好需要这么久。验证这个道理很简单:绕着一张桌子走,眼睛始终盯着中央的杯子。从侧面看,你会明显转过一整圈,尽管你始终正面对着杯子。
这种同步不是巧合,而是被迫形成的。地球对月球近地一侧的引力强于远地一侧,月球也沿着这条线略微拉长,形成了一个固定的“隆起”。月球旋转得更快时,隆起会跑到前面,而地球引力则把它往回拉。这个刹车持续了非常久,直到自转与公转同步。此后就没有什么可继续减速的了:隆起正好朝向地球。
不过,这个锁定并不完美。月球的轨道不是圆形的,所以它有时运行得更快,有时更慢,而绕自身轴线的旋转速度保持均匀。加上月球自转轴也有一点倾斜,月球就会发生摆动:左右大约摆动8度,上下也会有轻微变化。于是,月盘边缘之外,每个月都会露出一些不同的陨石坑。
从地球上总共能看到的月球表面
背面不是黑的,只是不同
“暗面”这个称呼并不准确:那里受到的阳光一样多,也有自己的昼夜,每次各持续两周。它只是对我们来说很暗。1959年,月球3号探测器传回了第一批照片,画面令人惊讶:没有大片黑色的“海”,只有布满陨石坑的浅色月壳。月海约占可见月盘的三分之一,却只占月球背面的百分之几。
31%可见面
2%背面
这种差异确实存在,但解释仍只是初步结论:月球背面的地壳明显更厚,古老的熔岩更难冲破地表、填满低地。至于为什么更厚,至今仍有争议。
不过,潮汐锁定本身已经很清楚了:这在太阳系中很常见。冥王星和卡戎彼此相对,木星的大型卫星也都以同一面朝向木星。
✓ 要做
- 比较不同月份的满月照片:月盘边缘的陨石坑图案会略微错开
- 选一个正好在边缘的陨石坑:有些月份能看到它,有些月份它会退到地平线之外
- 看看月球背面的照片:颜色较浅、布满陨石坑,和你熟悉的月球不一样
✕ 不要做
- 别指望一晚就能看出摆动,这个变化要经过数周才会显现
- 别把月球背面叫作暗面:那里得到的阳光一样多
- 别说月球不旋转,没有旋转的话,我们一个月就能把它看完
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来源
- 月球的自转周期、公转周期和天平动数据:美国国家航空航天局;月球每年约3.8厘米的远离速度通过激光测距测量;月球背面地壳厚度数据来自GRAIL任务。