你有没有注意过,人类文明史上所有关于月亮的图片都一模一样?细想一下,这非常诡异:
这意味着从古至今,月球永远只以同一面朝向地球。就好像有人故意隐藏了月之暗面,阻止地球人的观测。
要达到这种效果,就意味着月亮的自转速度,要跟它公转速度完全一致才行。这是一种惊人到几乎不可能的巧合,还是一种有意的设置?
根据我小时候在书报亭看的《世界未解之谜》,月球是外星人的造物。外星人要在月之暗面设置基地,监控地球,所以才控制月亮的自转速度跟公转速度完全一致,永久隐藏自己的背面。
但长大后我才知道,这事儿不需要麻烦外星人,找牛顿就能解决了。
有文化的朋友可能听说过,我们只能看到月球的一面,是因为一种叫做“潮汐锁定”的天文现象。两分钟之后,你就会对它的原理了然于心~
视频版
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图文版
任何两个有质量的物体之间,都存在引力。根据万有引力公式,它们离得越近,引力越大。
地球和月球离得最近的时候,大约是36.3万公里。这是指地球中心离月球中心的距离;
而它们相距最近的两头,是35.5万公里;相距最远的两头,是37.1万公里,相差了百分之四点多。
这意味着,月球两侧受到的地球引力并不相同:离地球近的这一侧,受到的引力更大。
而在受到引力的同时,月球围着地球转,还会有一个虚拟的“离心力”——就跟你坐在落日飞车上旋转时,感受到的那个向外甩的力一样。
离心力的大小同样跟距离有关:离得越远,“甩”得越狠,离心力越大。
离心力的方向跟引力相反,不考虑其他星体,它们俩在一起,就是月球受到的合力。
月球在靠近地球的这侧,引力大,离心力小,合力的方向朝向地球;而远离地球的这侧,离心力大,引力小,合力的方向远离地球。
那这么极限拉扯,月球就被拉成了一个椭球~
这种能把整个星球给拉椭的力,叫做“潮汐力”。
在地球上,潮汐力会引起海水潮涨潮落。在月球上......
月球没有海~
它的外面就是一圈光秃秃的固体地壳。而地壳一旦被拉椭,就无法像海水那样迅速恢复,只能维持着变形的样子,接着自转。
关键来了:在很久很久以前,月球自转速度很快。但它在自转的时候,总会有一段时间一头受到的潮汐力朝内,一头受到的潮汐力朝外。它们跟月球自转的方向相反,所以会让月球的自转速度缓缓变慢。
最后月球的自转速度慢到跟公转速度相等,让月球椭的那一头正对着地球,才会保持一个相对受力平衡的状态。
那么此时从地球上看,月球就永远只剩这一面朝着地球了。这个最终受力平衡的状态,就叫“潮汐锁定”。这就是月亮永远以同一面朝向地球的原因。
在宇宙里,“潮汐锁定”是一种非常常见的天文现象:只要两颗星球离得足够近,就可能发生潮汐锁定,不用麻烦外星人老师手动设置~
比如坏消息是,再过几百亿年,地球也会被太阳潮汐锁定:一个半球永远是白天,一个半球永远是黑夜。
不过好消息是:在那之前太阳系就会毁灭,一了百了,无需担心~
相比于月球正面,月背更加陌生,神秘。但在 1959 年之前,人类从来没有见过月球背面。直到苏联探测器“月球3号”拍下了第一张月背照片,人类才第一次知道月球背面究竟长什么样。
而在接下来的60年间,由于月球背面难以直接跟地球通信,从来没有任何一台探测器能在月球背面成功着陆。
直到 2019 年,中国的“嫦娥四号”探测器在“鹊桥”中继卫星的帮助下,才首次实现了月背软着陆和巡视勘察。
迄今为止,人类一共对月球进行了 10 次采样返回,这 10 次都是在月球的正面。
但就在几天之后,我们中国的“嫦娥六号”探测器将要升空,并进行人类首次月背样品采集任务,并将样品送回地球:
这意味着,人类终于有机会,第一次亲手触碰被隐藏了几十亿年的月背尘埃。