為什么我們只能看到月亮的一面？

2015-04-29 00:44:03雨軒

天天愛(ài)科學(xué) 2015年10期

滿(mǎn)月之夜，當(dāng)我們抬頭仰望月亮之時(shí)，總會(huì)想起一些有關(guān)月亮的詩(shī)詞，譬如“明月幾時(shí)有，把酒問(wèn)青天”。細(xì)心的人會(huì)發(fā)現(xiàn)，從月缺到月圓，每個(gè)月的月亮似乎總是帶著蒙娜麗莎的微笑，顯示給我們相同的一面。而另一面則永遠(yuǎn)背向我們，保持著自己的神秘。

關(guān)于為什么月亮總是一面朝著我們，另一面總是背著我們，有著很多的傳說(shuō)。在網(wǎng)絡(luò)上，你搜索“月亮的背面”，會(huì)出現(xiàn)好多答案。有“月亮背面有外星人”的猜測(cè)，有“月亮背面有金字塔、飛碟和轟炸機(jī)”的斷言……這些沒(méi)有根據(jù)的傳言似乎越傳越神，好多還成為一些未解之謎之類(lèi)的圖書(shū)津津樂(lè)道的素材。

那么，為什么我們只能看到月亮的一面？月亮真有什么“不可告人的秘密”嗎？

月亮是地球的衛(wèi)星，圍繞著地球轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)它也在自轉(zhuǎn)。月亮的自轉(zhuǎn)速度非常慢，在月亮上的一天大約有656個(gè)小時(shí)，這相當(dāng)于地球上的27.3天。而這個(gè)時(shí)間，恰好與月亮繞地球旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)間相同。

月亮的自轉(zhuǎn)周期和月亮圍繞地球的轉(zhuǎn)動(dòng)周期相同，這就是一種同步轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象，而同步轉(zhuǎn)動(dòng)也是導(dǎo)致我們地球上的人只能看到月亮一面的直接原因。為了能更好地理解同步轉(zhuǎn)動(dòng)，我們來(lái)做一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)。在房間中央放一把椅子，讓你的朋友坐在上面。這把椅子代表地球，而你自己則是月亮。你繞著這把椅子慢慢地走動(dòng)，并且時(shí)刻保持著面向它，你的朋友也保持能看到你的臉。當(dāng)你走完一圈的時(shí)候，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，你已經(jīng)面向過(guò)房間的所有方向了。那么，盡管椅子上的觀(guān)察者從沒(méi)有看到過(guò)你的后腦勺和背部，但你已經(jīng)完成了繞著你自己的軸心的自轉(zhuǎn)。

當(dāng)然，月亮的這種同步轉(zhuǎn)動(dòng)方式并非巧合。事實(shí)上，這是由月亮繞地球運(yùn)行的特點(diǎn)形成的。根據(jù)萬(wàn)有引力定律，月亮和地球是相互吸引的。正如月亮對(duì)地球的引力形成了地球上海洋的潮汐變化，地球?qū)υ铝粮鼜?qiáng)大的引力也引起了曾經(jīng)是熔融狀態(tài)而現(xiàn)在已經(jīng)石化的月亮表面的潮汐變化。很久以前，月亮圍繞地球運(yùn)行的軌道比現(xiàn)在近，并且轉(zhuǎn)得也更快。地球?qū)υ铝恋奈Ω淖兞嗽铝恋男螤?，使它呈現(xiàn)出輕微的變化，變得稍顯卵形。與此同時(shí)，月亮由于其內(nèi)部的巨大變化消耗了大量的能量，從而自身轉(zhuǎn)動(dòng)也變慢了。

隨著月亮自身轉(zhuǎn)動(dòng)速度的變慢，月亮的一面逐漸膨脹起來(lái)，人們可以看到的那一面比另一面凸出來(lái)大約34米，凸出來(lái)的這一面也會(huì)受更多地球吸引力的影響。當(dāng)月亮的繞地運(yùn)行受到地球引力的鎖定達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的平衡時(shí)，凸出的一面就會(huì)一直面向我們?？茖W(xué)家指出，許多衛(wèi)星都是在形成之后被母星鎖定的，并且它們只對(duì)母星呈現(xiàn)一面。在太陽(yáng)系中，存在很多與母星同步轉(zhuǎn)動(dòng)的衛(wèi)星。例如，火星的衛(wèi)星——火衛(wèi)一和火星；木星的衛(wèi)星——木衛(wèi)一、木衛(wèi)二、木衛(wèi)三和木衛(wèi)四；土星至少有17顆衛(wèi)星，包括土衛(wèi)二和土衛(wèi)三；天王星的衛(wèi)星——天衛(wèi)五和天衛(wèi)一；海王星的衛(wèi)星——海衛(wèi)一；還有矮行星冥王星的伴星——冥衛(wèi)一。