月球為何始終“正面”對地球？

梅林

對人類在太空中遇到的奇聞異事感興趣的讀者，一定曾聽說過“月球背面”這一詞匯，因為它經(jīng)常出現(xiàn)在與太空探索有關(guān)的故事中，是一片有著“離奇現(xiàn)象”和“詭異聲音”的神秘地帶。

我國“嫦娥四號”探測器已成功降落在位于月球南極艾特肯盆地的馮·卡門撞擊坑，成為第一臺在月球背面實現(xiàn)軟著陸的地球探測器。此舉在引起全世界矚目的同時，也讓“月球背面”這一詞匯出現(xiàn)在更多人的視線中。

于是，很多第一次看到這個詞的人，便感到疑惑不已。我們都知道，月亮和地球與宇宙中很多星球都差不多，都呈球型，且會旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)中的球還分正面和背面嗎？只要它轉(zhuǎn)起來，難道不是每一面都有面對地球的機會？

其實，“月球背面”這一詞匯絕不是空穴來風，因為科學家經(jīng)過觀測早已發(fā)現(xiàn)，月球確實始終只有一面朝向地球，人類在地球上無論如何也看不到月球背對我們那另一面，所以才有專門的“月球背面”之說！

產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因，究竟是什么呢？

月球竟然不是一個正圓！

假如告訴你，滿月時節(jié)看上去圓溜溜的月亮，其實并不是一個標準的正圓形，你會不會有點小遺憾？其實，這才是正常的天體形狀。

萬物皆存在相互作用的引力，兩個物體之間距離越接近，引力越大;距離越遠，引力越小。這就是萬有引力。月球與地球之間，同樣存在萬有引力。

物體有大有小，月球表面靠近地球的一側(cè)，和遠離地球的一側(cè)，各自到地球的距離不同，導致所受來自地球的引力也不一樣大。這種效益，對地球而言同樣如此。這樣一來，地月兩個球體由于兩端所受力不一樣大，均由一個端端正正的圓球，被逐漸“扯”成了橢圓形球體。

這便是天文學界普遍認為的、造成“月球背面”不可見的重要因素之一——潮汐力作用。

月球受地月引力的“合力”影響

既然月球不是一個正圓球體，而是一個橢圓球體，這就會導致一些有趣現(xiàn)象的發(fā)生。

我們都知道，月球和地球以及太陽系其他所有星球一樣，也會自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)，它一直在圍著地球公轉(zhuǎn)，同時又兢兢業(yè)業(yè)地自轉(zhuǎn)。然而，正是它和地球之間的兩股引力處于一種微妙的平衡，導致它雖然不停自轉(zhuǎn)，卻始終不會將其“項背”展現(xiàn)給地球上的人類！

在地月誕生之初，這種平衡并不一定存在。我們在這里做兩個假設(shè)，來驗證這種說法。

首先，我們假設(shè)月球最初的自轉(zhuǎn)速度比公轉(zhuǎn)速度快，為公轉(zhuǎn)速度的1.5倍。那么當月球繞地球轉(zhuǎn)了30°時，其自身已經(jīng)轉(zhuǎn)了45°，這兩個角度的不同，直接導致月面上任意一個點所受的來自地球的引力，和其所受的來自月球的引力，不在同一條垂直的直線上一一因為來自月球的引力指向月心，而來自地球的引力則指向地心。假設(shè)月球自轉(zhuǎn)比公轉(zhuǎn)快，地球引力和月球引力之合，就會使月面上任意一個點受到一個阻礙月球自轉(zhuǎn)的合力，正是這個始終指向與月球自轉(zhuǎn)方向相反的合力，阻礙了月球的自轉(zhuǎn)，日積月累，逐漸將月球自轉(zhuǎn)速度拖慢！

根據(jù)相同的原理，我們可以做第二個假設(shè)，即在地月誕生之初，月球的自轉(zhuǎn)速度要比公轉(zhuǎn)速度慢。若是這樣的話，地月引力之合使月面上任意點所受的合力，就會始終指向與月球自轉(zhuǎn)相同的方向;也就是說，若月球自轉(zhuǎn)比公轉(zhuǎn)慢，這個月面任意點所受的合力，與第一種情況相反，不但不會阻礙月球自轉(zhuǎn)，反而會促進自轉(zhuǎn)，在不知不覺中讓月球自轉(zhuǎn)得越來越快！

既然月球一開始自轉(zhuǎn)快了，會因受引力影響而減速;一開始自轉(zhuǎn)慢了，會受引力影響而加速。那么經(jīng)過很長一段時間，月球的自轉(zhuǎn)公轉(zhuǎn)便會穩(wěn)定在一個狀態(tài)，處于一種奇妙的平衡——自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)速度變得一樣快。

自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)一樣快，意味著什么？在相同的時間內(nèi)，月球自轉(zhuǎn)的角度將和公轉(zhuǎn)角度一樣大，月面上某個點所受的月球引力，將和其所受地球引力幾乎處于同一條垂直的直線上一一這樣一來，月球就只會有一個面始終面對地球了。

神秘的萬有引力，居然能夠把兩個天體之間的相對運動規(guī)律牢牢鎖定在一個恒定的數(shù)值上，這就是科學界所說的“潮汐鎖定”現(xiàn)象。