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月球為何分毫不差地同一面對著地球,這是無限巧合還是另有隱情?

2024-02-07科學

月球是地球的唯一天然衛星,它是人類探索太空的第一站,它也是人類文化和歷史的重要組成部份,它影響著地球的潮汐、氣候、生物律動等方面,它是我們夜空中最亮的星,它是我們的夥伴和靈感。

月球的直徑約為3474公裏,它的質素約為地球的1/81,它的表面溫度在白天可達127攝氏度,在夜晚可降至-173攝氏度,它的表面覆蓋著厚厚的塵埃,它的內部份為巖石和金屬,它的外部有著薄薄的大氣層,它的外觀有著明暗不一的區域,它的背面有著巨大的撞擊坑,它的正面有著美麗的月海,它的形狀有著圓缺變化,它的顏色有著銀白閃爍。

月球的軌域半徑約為38.4萬公裏,它的軌域傾角約為5.1度,它的軌域偏心率約為0.0549,它的軌域周期約為27.3天,它的自轉周期約為27.3天,它的同步自轉率約為1,它的自轉軸傾角約為1.5度,它的自轉速度約為16.7公裏/小時,它的公轉速度約為1.02公裏/秒,它的逃逸速度約為2.38公裏/秒,它的重力加速度約為1.62米/秒平方,它的表面重力約為地球的1/6。

月球的數據看似普通,但其中有一個特點非常奇特,那就是月球的自轉周期和公轉周期相同,也就是說月球每繞著地球轉一圈,也自己轉一圈,這就導致了月球始終以同一面對著地球,也就是我們常說的月球背面永遠看不到,這是一種什麽樣的現象?這是一種巧合嗎?這是一種隱情嗎?

事件分析

要回答這個問題,我們首先要明確幾個概念:

自轉:自轉是指一個天體繞著自己的軸心旋轉的運動,自轉的方向可以用右手定則來判斷,自轉的速度可以用角速度來衡量,自轉的周期可以用恒星日或者太陽日來計算,自轉的結果可以導致天體的形狀變為橢球,自轉的原因可以歸結為天體的初始角動量。

公轉:公轉是指一個天體繞著另一個天體旋轉的運動,公轉的方向可以用右手定則來判斷,公轉的速度可以用軌域速度來衡量,公轉的周期可以用恒星年或者太陽年來計算,公轉的結果可以導致天體的軌域變為橢圓,公轉的原因可以歸結為天體之間的重力作用。

潮汐:潮汐是指一個天體受到另一個天體重力的不均勻作用而產生的形變和運動的現象,潮汐的方向可以用重力梯度來確定,潮汐的振幅可以用潮汐力來衡量,潮汐的周期可以用潮汐日來計算,潮汐的結果可以導致天體的能量損失和角動量轉移,潮汐的原因可以歸結為重力的距離平方反比律。

有了這些概念,我們就可以開始分析這個問題了。

首先,我們要明白,月球的自轉周期和公轉周期相同,不是一種巧合,而是一種必然,這是由潮汐釘選的效應決定的,潮汐釘選是指一個天體受到另一個天體的潮汐作用而最終使得自轉周期和公轉周期相等的過程,這是一個普遍存在的現象,不僅發生在月球和地球之間,還發生在許多其他的天體組合之間,例如木星的伽利略衛星,土星的泰坦衛星,冥王星和卡戎衛星等等。

那麽,潮汐釘選是如何發生的呢?我們可以用一個簡單的模型來解釋,假設月球是一個完全彈性的球體,它的自轉速度和公轉速度不同,那麽當月球繞著地球執行時,它會受到地球重力的不均勻作用,因為月球靠近地球的一面受到的重力要大於遠離地球的一面,這就會使月球的形狀發生變化,變成一個橢球,而這個橢球的長軸會指向地球的方向,這就是潮汐隆起的效果。

然而,由於月球的自轉速度和公轉速度不同,這個橢球的長軸並不會一直指向地球,而是會有一定的角度偏離,這就會使月球受到地球重力的扭轉作用,因為月球靠近地球的一側受到的扭轉力要大於遠離地球的一側,這就會使月球的自轉速度發生變化,變慢或者變快、