為什麽月球會來回輕微擺動呢?是什麽原因造成的呢?有好幾種天平動,原因都不一樣,我們逐個進行介紹。
先說經天平動。月球的自轉速度是均勻的,自轉周期是27.32166日,即27日7時43分11.5秒。它繞地球公轉的周期也是27.32166日,但公轉速度是不均勻的:在軌域近地點附近時走得快些,在遠地點附近時走得慢些。
當月球從近地點附近向遠地點方向運動時,速度由快變慢,盡管如此,在四分之一個月的時間內,它繞地球轉動四分之一圈多些。在此期間,它只自轉了四分之一圈,其結果是:月球西邊緣的外側原先不經常看到的部份,就有機會被我們多看到一些。同樣的道理,月球在另外的半經天平動圈軌域上執行時,東邊緣由快至慢外側的部份,也有機會被看到。
這種在東西方向、也即在經度方向上的擺動現象,叫做經天平動,它最大可以達到7°45′,周期是一個近點月,即27.55455由慢至快緯天平動日,等於27日13時18分33秒。
再說緯天平動。
月球並非直立在自己的公轉軌域上繞著地球轉的,換句話說,月球赤道與白道之間有個夾角,平均是6°41’。這樣,月球執行到白道最北點附近時,前後約有半個來月的時間,它自轉軸的南端比北端更傾向地球,我們就會多看到一些月球南極附近的月面;在另外的半個月裏,月球執行到白道最南點附近時,北極附近的月面就更多地朝向地球。
看起來月球的這種在南北方向、即緯度方向上的擺動現象,叫做緯天平動,它最大可達到6°41’,周期是一個交點月,即27.21222日,約27日5時5分36秒。
除經天平動和緯天平動外,還有一種是周日天平動。由於視差的緣故,在月亮剛從地平線上升起來時,地面觀測者可以在它東邊緣的外側多看到一點;月落前,在西邊緣的外側多看到一點。同樣的道理,地球南極的觀測者,可以多看到一些月球南極的地區;對北極的觀測者來說,也有類似情。這三種天平動的綜合結果是,月球的整個邊緣,有時候這邊多轉過來了一點,有時候那邊多轉過來了一點,使得我們曾經看到過的月亮表面達到59%,即:常見的月亮表面41%,有時見有時不見的部份18%,從地球上無法看到的部份41%。
上面說的三種天平動,都是由於觀測者位置的改變而造成的,因此又有幾何天平動、視天平動、光學天平動等名稱。
月球本身是否真的也在那裏作輕微的擺動呢?是的。這是由於月球並非正圓球體,而是有凸有凹等因素造成的,不過,這種被稱做物理天平動的影響是很小很小的。