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为什么我们看不到月球背面?

地理君 中国国家地理 2019-12-09

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月球,清冷而美丽

人类探月历史已有60年

随着嫦娥四号探测器的着陆

我们开启了对月球背面的探索


在经过26天的“太空漫步”后

1月3日上午10点26分

嫦娥四号探测器自主着陆在

月球背面南极-艾特肯盆地内的

冯·卡门撞击坑内

实现人类探测器首次在月球背面软着陆



并通过“鹊桥”中继星传回了

世界第一张近距离拍摄的月背影像图

揭开了古老月背的神秘面纱


图片来源:新华视点


工程总体以及探测器、运载火箭的研究和生产

火箭发射和测控任务

还有地面应用系统、有效载荷等等都是由

中国的航天单位完成

它对中国探月、乃至整个人类探月

都有里程碑的意义


测控中心现场

图源:新华视点


人类探月历史已有60年

最初的探测器根本无法到达月球表面

只能拍摄到这样的月球图像


苏联“月球3号”1959年拍摄到月球背面景象

图源:NASA


前苏联发射了24颗月球探测器

进行了11次失败的月面软着陆


以一次又一次撞击月球表面坠毁为代价

这些探测器在撞击前的短暂时间里

拍摄并传回了大量月球表面的照片

为后来的月面软着陆打下了基础


终于

1966年2月3日,“月球9号”成功在月球软着陆

1969年7月20日,“阿波罗11号”载人登月


1969年阿波罗11号宇航员在月球上的脚印

图源:NASA


往后几十年,人类对月球进行了

数百次的探月活动

但是,大多任务都集中在月球正面



到中国嫦娥三号时

人类已经在月球正面有过20个着陆器

然而背面为0


月球高程图(以艾肯盆地中心为投影中心)

图自《中国国家地理》2018年12月


这时,许多人会感到奇怪


月亮为什么会有背面?


在许多科幻小说和电影中,月亮有一个暗面,相传在这个地球上永远看不见的月球暗面,有很多外星人👽和外星人基地。


图源:《外星人就在月球背面》


我们知道月球始终是圆的,只是由于相对位置的变化导致我们看到了阴晴圆缺。但极少有人意识到,从他们第一次看到月亮至今,除了月亮“形状”(月相)的变化,月球表面的“图案”其实从来没变过


不是住了玉兔



就是住了嫦娥



月球曾经以较快的速度自转,但是由于来自地球的引力不断对月球产生作用力,这个力与月球的自转方向相反,就像把月球往回拽,导致月球自转速度不断减慢,直到绕轴自转的周期与绕地球的公转周期相同,为27.32天。



于是,现在的月球总以同一面持续面对地球,这也就是我们常说的“潮汐锁定”(听着还有点小浪漫)


有很多人认为,既然月球有自转,那背面总会面向地球啊,其实不然,下面的示意图可以帮助你们理解。



小人站在月球上,绕地球公转的时候小人的方向也在变化,公转一圈之后小人也转了360°,但小人的头顶一直是冲着地球的,这就是公转周期=自转周期的情况。


动起来就是这样


从北极看地球自转和月球公转自转


再给你们个对比,下图左边是有自转和潮汐锁定的月球,右边是无自转无潮汐锁定的月球,能看出差距了吧。

其实这跟扔链球道理差不多



但你要是认为月球“暗面”真的是永远阴暗,那就错了。实际上,它同正面一样会被太阳照亮毕竟地月的“潮汐锁定”锁的是地球和月球,和太阳以及地球公转没关系


新月的时候,我们看到月球正面是暗的,而背面则会被太阳照亮


图片来源于网络


“潮汐锁定”是普遍存在的现象?


在宇宙中,潮汐锁定现象是十分普遍的,太阳系就有很多,比如地球锁定了月球,火星锁定了2颗卫星,木星锁定了8颗卫星,土星锁定了15颗卫星...而冥王星卡戎则更极端,它们互相潮汐锁定,它们的自转周期与彼此绕行对方的公转周期都达到同步


冥王星和卡戎互相潮汐锁定


通常,只有卫星会被所环绕的更大天体潮汐锁定,但是如果两个天体的物理性质和质量的差异都不大时,各自都会被对方潮汐锁定。


这时候又会有人问:地球有没有可能被太阳潮汐锁定呢


潮汐锁定与潮汐力作用有关,而潮汐力与天体的质量成正比,与天体之间的距离立方成反比。(更具体的地理君就不在这里说了,估计好多同学要黑人问号脸了)


图源:NASA


虽然太阳的质量比月球大了不少,但太阳与地球的距离远大于月球与地球的距离,也就是说,月球和太阳相比,地球更容易被月球潮汐锁定



而在月球潮汐力的作用下,地球的自转速度也在逐渐变慢,由几十亿年前的8小时,变成了目前的近24小时。


据科学家预测,只有当太阳变成红巨星,体积显著增加后,地球才会被太阳潮汐锁定,据估算这种情况要到75亿年后才能发生。



与月球正面的“千里平畴”相比,月球背面遍布着大量的高山和撞击坑。这些撞击坑的深入研究将有助于认识月球深部物质组成以及月球早期演化历史,并为揭示月球正面与背面地质特征巨大差异的成因提供线索。


对于月球背面各款深坑以及“嫦娥四号”的意义,在《中国国家地理》2018年12月刊中有详细解读,想要上进阶班的同学可以戳【月球,你竟然这么“坑”】看介绍喽~



话题

你还想了解哪些太阳系星球的知识?


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编辑 / 干脆面



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