终于明白了！为什么我们总是看到月球的同一面？

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为什么月球总是

用同一面朝向地球？

当我们谈论月球时，我们经常将它描述为有一张“熟悉的面孔”——这是对数千年来，一直面向我们的那些明亮高地和黑暗月海的比喻。

但为什么我们只能看到月球的这固定一侧呢？

既然月球也绕着它的轴自转，为什么我们不能看到月球的另一些部分呢？

《满月》，

莎拉·费舍尔和西蒙·费舍尔

（Sarah and Simon Fisher）拍摄，

英国伍斯特郡（Worcestershire）。

如果您可以鸟瞰绕地球运行的月球，您会看到月球每27.3天绕其轴自转一次，这也恰好与它绕地球公转一圈所需的时间相同。

而这样的结果恰恰是——从我们在地球的角度来看，真的始终只能看到同一半月面。

尽管严格来说这也不全对——由于被称为月球平动的摆动效应，我们确实可以看到总共比月球表面的一半略多一点点（大约最多9%）的月面。

由于月球平动，

我们可以观察到共计

略多于一半的月球表面。

（图片来源：Pete Lawrence）

如果月球的自转速度快于或慢于其环绕地球的公转速度一点点，我们就可以看到整个月面啦——然而这个可能性已经不存在了。

用天文术语来说，月球被地球“潮汐锁定”（tidally locked）了。

您可能还会看到“同步旋转”（synchronous rotation）这个说法，它们的意思是一样的。

月球是如何

被潮汐锁定的？

月球由地球碰撞碎片形成的示意图

（点击图片放大查看）

当月球在大约45亿年前形成时，它的自转速度比现在快得多。

但地球的巨大引力在我们这位小伙伴身上造成了一个“岩质潮汐隆起”，这意味着它其实是柠檬形的，而不是一个标准的球体——其稍隆起的一侧朝向地球。

回溯到月球快速自转的历史早期，那个隆起的位置不断变化，其在月面“迁移”的原理与我们的海洋潮汐相同。

这个现象有效地起到了月球自转“刹车”的作用，逐渐减慢了这位小伙伴的旋转速度，直到自转周期与公转周期达到平衡——在这个平衡点，月球面向我们的那个半球终于被锁定到位了——我们再也看不到它的另一个半球了。

那么为什么

月亮会有月相呢？

虽然月亮总是对着我们保持同一张脸，

但那张脸的“阴晴圆缺”一直在变化着。

（图片来源：iStock）

尽管月亮总是以同一侧朝向我们，但连小朋友也会告诉你，它并不是每晚都一样的。

这就是“月相”的变化——它代表从地球上看见的阳光照射月亮的比例。

虽然从地球角度，我们每天只能看见月面的一部分（最多是半个月面，即满月），但其实在任何时候，整整半个月面都是被阳光照亮的——我们只是因为角度问题，无法一直看到完整的这半个月面。

月球轨道勘测器拍摄的月球背面

（图片来源：NASA / Goddard

 / Arizona State University）

其实天文学家并不喜欢将月球背对我们的一面称为“月之暗面”，因为这并不精确——事实上那一面是“远离地球的月面”。

月相循环周期（也叫“阴历月”）——从新月到满月再到残月，周而复始，完整的一个循环需要29.5天才能完成。

月运周期与公转周期的不一致

月相图解：围绕地球的“内圈”显示了

从地球北极上方看到的月球的样子，

而“外圈”显示了

从地球南北两极之外地区

看到的对应相位。

（点击图片放大查看）

（图片来源：BBC Sky at Night 杂志）

虽然月球需要29.5天才能完成一个月运周期（也称为朔望月），但它只需27.3天即可完成一次绕地球的公转周期（即一个恒星月）。

这种差异源于一个月运周期（29.5天）被定义为：

在地球上观察，重现同一月相所需的时间。

因为地球本身也一直在太空中移动——在它围绕太阳的轨道上飞驰——所以当月球完成它自己公转后，需要多花一点时间（约为2.2天）才能赶上“领先一步”的地球，回到“上次那个月相”的相同位置。

为什么地球没有

被月球潮汐锁定？

可能有人会问：地球和月球相互拉扯对方，受到的引力是同等的，并且地球的固体部分也会发生形变，那为什么地球没有被月球潮汐锁定而始终以同一面朝向月球呢？

这是多方面因素造成的，地球的质量比月球大得多是原因之一，但主要是因为时间不够长，当时间足够长之后地球也会被月球或太阳潮汐锁定。

例如冥王星和它的卫星卡戎就同时将对方潮汐锁定了，它们都以同一面“望向”对方，这与双方的质量差异不大，导致相互环绕的质心位于冥王星之外有一定关系。

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今晚，

记得看一眼我们的月亮哦，

它天天都好辛苦的~~

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参考：

https://www.skyatnightmagazine.com/space-science/why-always-see-same-side-moon/

往期回顾

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