科学百科第25期丨为什么月球总是以固定的一面对着地球？

本期为大家带来：

《你知道吗——现代科学中的100个问题》

本书是阿西莫夫的优秀作品之一。

作者以通俗的语言，深入浅出地解释了现代科学中的一百个尖端课题。

其中，有些是了解现代科学技术所必须具备的基础知识，如科学的研究方法、二进制数、相对论、亚原子粒子、核聚变、熵、晶体、病毒等。有些则是当代科学技术的前沿阵地，如黑洞、统一场论、夸克、快子、金属氢等。

作者对这些问题的来龙去脉，它们目前处在什么样的状态、有没有希望得到解决等问题均作了回答。

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第二十五个问题： 为什么月球总是以固定的一面对着地球？

月球的引力造成地球两侧海水的升涨，形成每日两次的涨潮。

随着地球从西向东自转，这两次涨潮——一次永远冲着月亮，另一次则背着月亮——在地球上从东向西移动。

潮水在地球上运动时，会在白令海和爱尔兰海这样的浅海海底掠过。这样会造成摩擦，把转动的能量变成热。

由于地球的转动能就这样慢慢地消耗着，我们这颗星球的绕轴自转就会放慢。潮汐对地球旋转所起的作用就像一副车闸，结果，每隔一千年，地球上的一天就会延长一秒钟。

在月球引力影响下位置升高的不只是海洋。

地球的固态地壳也相应发生变化，不过不那么容易注意到就是了。

岩层会沿着地球产生两次轻微的凸起，一次朝着月亮，一次在地球的另一面。

在岩石绕着地球凸起的过程中，岩层之间的摩擦力也消耗着地球的转动能量。当然，这种凸起并不造成岩石环绕地核的转动，但是，当我们这个行星运动而使各个不同的部分在月亮下面经过时，这种凸起会此起彼伏。

月球上没有大海，没有潮汐。

然而，它的固体表面层会对地球的引力发生反应——地球的引潮力比月球对地球的引潮力大八十倍，因此，月面凸起的程度要比地面大得多。

同时，如果月球也是以二十四小时为周期自转的话，月球上所受到的潮汐摩擦力就要比地球上强烈。

此外，由于月球的质量比地球小许多倍，要是它的自转周期与地球相同，它在开始时所具有的总能量就要小得多。

随着月球上较小的初始转动能量在地球所引起的较大凸起中迅速消耗掉，它的自转周期相对说来就会以很快的速率变长。

它的自转速度一定早在几百万年之前就减慢到月球的一天等于地球的一个月那么长的地步了。到了这时，月亮就会永远用同一面对着地球。

这时，月面的凸起就被“冻结”起来，有一处凸起就在我们所看到的这一面的正中央，永远对着我们。

另一处就在我们所看不到的那一面的正中央，永远背着我们。在月球运行时，这两处都不再变动位置，于是不再有升降变动，也就没有摩擦效应来改变月球的自转周期了。

因此，月球将永远保持着以同一面朝向我们的状态。你瞧，这并不是出于巧合，而是引力和摩擦作用的必然结果。

月球的情况是较为简单的。

在一定条件下，潮汐摩擦力可以造成更复杂的稳定条件。

例如，近八十年来，人们一直认为水星（离太阳最近的行星，受太阳引力的影响最强烈）也像月球以一面朝向地球一样，总是以一面对着太阳。

实际上人们已经发现，在水星的情况下，摩擦效应能造成周期为58天的稳定自转，这刚好是水星绕太阳公转周期——88天——的三分之二。

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