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為什麼人們看到的月亮都是一個樣?難道說月亮不會自轉嗎

我們從來沒有看到過月球的“陰暗面”,是因為地球的潮汐力導致月球永遠只有一個面對著地球,而不是因為月球不會自轉。

為什麼人們看到的月亮都是一個樣?難道說月亮不會自轉嗎

每24小時,地球表面就會沐浴在黑暗和陽光中,因為地球完成了一天。當地球繞其軸穩定旋轉時,日出和日落就像發條一樣發生。但是地球的衛星月球呢?也自轉嗎?

答案是肯定的,月球當然會自轉,只不過月亮的自轉週期與他繞地球的公轉週期相同,所以我們在每天夜晚看到的月亮幾乎都是一樣的,因此這很容易讓人產生月球沒有自轉的錯覺。

而且它的自轉速度比地球慢得多。據美國宇航局稱,一個“月球日”大約是29。53個地球日。換句話說,地球每24小時完成一次自轉,而月球則需要大約709小時才能經歷一次日出。

月球潮汐力

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因為月球永遠只有一個面對著地球,所以定義出了正面和背面。對著地球的那一面被定義為月球的正面,而背對著地球的那一面就是月球的背面了。

因為地球大月球小,所以在地球上看月球,大約能夠看到59%的月球表面,其餘那部分在地球上是不可能直接觀察到的。

那為什麼我們從來沒有看到過月球的“陰暗面”呢?

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像月球這樣只有一個面對著地球的情況在太陽系中並不罕見,畢竟月球不是一個點,而是一個實實在在的球體,月球各點到地球距離也不一樣,所以月球受到地球的萬有引力也並不均勻。而這個不均勻的力,也就是所謂的潮汐力,說白了就是面向地球的地方受引力大,背面所受的引力小。

於是月球在這個不均勻的引力下會發生應變,其實就是月球這個球不圓了,微微向地球方向凸起。

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這種現象叫做潮汐鎖定,月球就是被地球潮汐鎖定了,從而月球只有一個面對著地球。

被潮汐鎖定的月球並不是沒有自轉,星球被潮汐鎖定後自轉一週所用的時間會和公轉一週用的時間相等。

所以地球上的人只能看到月球的一側。如果月球日更長或更短,當月球繞地球執行時,我們將能夠看到整個月球表面。

月球為什麼會自轉?

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假如月球不自轉,那麼月球就永遠只有一個面朝向宇宙深處的某個位置。在它圍著地球公轉的時候,它的表面就會逐步暴露給地球,地球上就能看到完整的月球表面。

假如月球的自轉週期和公轉週期不相等,那麼月球就不會只有一個面對著地球了。他就會像地球圍著太陽轉一樣,由於地球的自轉週期和公轉週期不相等,所以太陽的光能夠灑到地球表面的各個位置上,假如說在太陽上也有一雙眼睛,那地球的表面就能在太陽的注視下一覽無餘了。

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所以說月球是會自轉的,而且他的自轉週期跟公轉週期相同,與許多天體一樣,月球的自轉運動可能是其創造的殘餘。

據美國宇航局稱,大約45億年前,一種稱為巨型撞擊假說的理論提出,一個大小約與火星相當的天體撞擊了仍在發展中的地球。

這個理論上的物體被稱為Theia,Theia撞擊產生的熱量可能透過融化地殼並導致地球將旋轉的汽化粒子噴射到太空中而產生了岩漿海洋。

根據巨型撞擊假說,這些塵埃和氣體雲正在因最初碰撞的力量而旋轉。最終,這些旋轉的粒子聚集在一起,因為質量吸引質量,並且隨著氣體冷凝,它實際上開始旋轉得更快。

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考慮一個花樣滑冰運動員,當他們在冰上旋轉時,他的手臂會縮排。滑冰者的質量越靠近中間越緊湊,因此滑冰者加速。這是因為它們的角動量是守恆的,也就是說旋轉物體所需的旋轉力或轉動慣量與角速度的乘積。

換句話說,旋轉遠離重心的物體需要更多的力。所以,如果花樣滑冰運動員的手臂向外,他們的旋轉速度會變慢,而當他們透過收起手臂來改變時,他們的旋轉速度會更快。

月球角動量

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自數十億年前的原始碰撞以來,月球一直保持著它的角動量。美國宇航局戈達德的月球地質學家丹尼爾莫里亞蒂說:“兩個旋轉的物體相互撞擊,物理定律告訴我們,由此產生的巨大塵埃雲會保持旋轉。最終,旋轉的塵埃雲凝結形成旋轉的月亮。”

與地球不同,月球沒有大氣層,因此沒有空氣阻力來減緩移動物體的速度;因此,一旦物體旋轉,它們就會保持旋轉。

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當然,關於地球是如何獲得月球還有其他不同說法,一種說法是捕獲理論,也就是說月球是一個像小行星一樣的遊蕩天體,被地球引力捕獲。

根據美國國家航空航天局的說法,在這個理論中,月球是在太陽系的其他地方創造的,然後在它經過時開始繞地球執行,根據美國宇航局的說法,所以當它被拉入地球的引力場時,它已經有了自己的自轉。

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另一種理論是共同形成理論,其中月球與地球同時產生。在這個假設中,兩個火星大小五倍的巨大物體相互碰撞。據美國宇航局報道,地球和月球隨後從碰撞產生的物質雲中凝結。

然而,是地球決定了月球的自轉速度。月球在大約27天內完成一圈公轉,這幾乎與月球繞地球執行所需27。32天的時間相同。

月亮形狀

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事實上,軌道和自轉並不完全匹配,因為地球實際上是在類似橢圓形的橢圓軌道上執行。

根據LiveScience的姊妹網站Space。com的說法,當月球處於最接近地球的軌道點時,它的自轉速度比其軌道慢,這使我們可以看到通常會看到的額外8度的月球表面。

從我們的角度來看,月球不旋轉的錯覺是由潮汐鎖定或同步旋轉引起的,在這種同步旋轉中,鎖定的物體圍繞其夥伴公轉的時間與由於其夥伴的重力而繞其軸旋轉一次所需的時間一樣長。

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此外,月球不是一個完美的圓;它是不平衡的。莫里亞蒂告訴LiveScience。月球不是對稱的,因為月球面向地球和背離地球的]半球之間的質量和密度存在著很大的差異、,以至於月球的長邊由於重力而“卡住”面向地球。”  “因此,當月球繞地球執行時,它會旋轉以保持面向我們的同一側,”換句話說,一次自轉所需的時間與一個軌道相同,大約需要一個月。

地球和月球相互施加引力,而施加的引力總是在兩個物體直接面對面的地方最強,導致地球和月球在被拉入時都會略微拉伸對方的方向。結果,月亮被拉伸成橢圓形,其最長的軸被拉動以始終面向我們。這也是導致地球潮汐每天進進出出的原因。

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實際上,月球自轉可能非常緩慢,但它的自轉對於地球上的潮汐等重要事件至關重要。因為潮汐鎖定也會影響行星和衛星的運動方式。

這意味著在這些天體首次形成時,地球和月球上的日子要短得多,因為地球和月球的自轉速度都比現在快得多。

一個研究人員的模型在哈佛和SETI研究所甚至預測,早期地球在其與忒伊亞碰撞時過一天短2。5小時。然而,由於地心引力不斷地牽引著月球最長的軸面向地球,地球和月球的晝夜時間隨著時間的推移而延長。