宇宙中几乎没有不自转的天体,月球也不例外。我们看不到月亮自转的原因是因为我们站在地球上观察月亮。
潮汐锁定
月亮其实是自转的,但是它的自转周期和公转周期是一致的,所以我们感觉不到月亮在自转。
其实月球过去的自转速度是比较快的,只是因为地球的存在,月球一直在减速。地球在太阳系形成后不久诞生。那时,没有月亮,但是有一颗行星围绕地球轨道运行,叫做忒伊亚。忒伊亚的大小和现在的火星差不多。由于轨道接近,忒伊亚在重力的吸引下与地球相撞。
这种碰撞不像小行星撞击地球,而是直接撞击地球的旋转轴。这样做的好处是地球原来的转轴是正的,所以地球像陀螺一样来回晃动。然而,在忒伊亚把地球的旋转轴敲歪之后,地球的环境相对稳定,所以才有可能孕育生命。
当忒伊亚撞击地球时,两颗行星合并,大部分碎片被抛入宇宙。但是,由于地球引力的存在,这些碎片并没有跑得太远,而是聚集在地球周围。随着时间的推移,这些碎片在重力作用下坍塌,形成了一颗新的行星——月球。
一开始月球自转比较快,但是月球在自转过程中会受到地球引力的影响。
从我们的理解来说,月球是圆的,但实际上是椭圆形的,因为月球受到地球引力的吸引,会变形,靠近地球的一侧会拉长。月球自转时会再次变形,在变形过程中月球会消耗掉一部分动能,所以自转速度会越来越慢。
月球诞生至今已逾40亿年。在这40亿年里,月球的自转速度越来越慢,直到与公转速度保持同步。
月球的自转速度之所以能与公转速度保持一致,是因为当这两种速度一致时,地球的引力将不再减缓月球的自转速度。
之所以找不到月球的自转,是因为月球一直被潮汐锁定,始终以固定的一面面向地球,以至于我们找不到它们的自转。
月球重力
不仅地球的引力可以减缓月球的速度,月球的引力也可以减缓地球的自转。
美国地球物理联合会在考古期刊上发表了一篇论文,其中指出,通过研究7000万年前软体动物的壳化石,发现7000万年前地球一年只有372天,也就是说当时地球一天只有23.5小时。
今天,一年365(366)天,一天24小时。这意味着地球自转速度变慢,而造成地球自转速度变慢的罪魁祸首是月球的引力。
我们知道,引力和质量有关系,月球质量小,所以引力也小。然而,月球的引力也在影响地球的自转。
月球的引力会吸引地球的海水向月球附近一侧汇聚形成高潮,而另一侧也会由于地球的自转而形成高潮。月球绕地球自转时,海洋中的海水不断形成涨潮和退潮,地球的势能会在海水相互撞击的过程中被消耗掉,导致地球自转变慢。
有证据表明,地球形成之初,旋转一次只需要8小时,现在旋转一次需要24小时。如果太阳系的历史足够长,那么也许有一天,地球的自转速度会和月球的公转速度相等,这就是所谓的“相互潮汐锁定”。
月球潮汐锁定地球需要很长时间的原因是月球引力小于地球引力,月球想要潮汐锁定地球需要比潮汐锁定月球更长的时间。
总结
宇宙中几乎所有的天体都会自转,月球也不例外。之所以感觉不到月球的自转,是因为月球的自转速度和公转速度是一致的,站在地球上也感觉不到月球的自转。月球自转与公转周期一致的原因是潮汐锁定。
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