月球为什么只有一面对着地球?是巧合还是另有原因?

月球地球的卫星,总是围绕着地球转动。然而它的转动轨迹却有些反常,公转和自转周期是一样的,这导致月球始终以同一面朝向地球。

那这究竟是巧合,还是另有原因呢?

月亮为什么总是一面朝着地球?

大约在45.5亿年前,在现在太阳系的位置有一片直径约2光年的星云物质,这些星云物质是上一代恒星超新星爆炸后遗留的产物。

由于星云物质之间的密度并不均匀,当某个地方的星云物质比较密集时,引力就会吸引周围的星云物质汇聚在一起。而吸引的物质越多,引力就越大,吸引的物质就更多。

就这样,这些星云物质逐渐形成了太阳、地球等太阳系各个天体。在当时的太阳系中,还有一颗行星叫做忒亚, 个头与火星差不多。忒亚在地球形成没多久时与地球发生了碰撞,产生了大量的物质碎片,其中一部分留在了地球上,另一部分漂浮在太空中,但在地球引力作用下,这些物质没有飘向太远。

这些物质和太阳系的形成一样,也因物质密度不均导致引力坍塌,形成了月球。月球在刚形成之初,自转的速度非常快,此时的月球并不是以固定一面朝向地球。

但是月球在自转的过程中,会受到地球引力的作用发生形变,靠近地球的一段会被拉长,而另一端也会因自转而被拉长。

当月球在自转的过程中,地球引力会持续不断地导致月球发生形变。此时月球虽然仍会自转,但月球每次自转都会消耗能量 ,导致自己速度一再被拖慢。

当月球自转速度和公转速度一致时,也就是说月球自转速度和围绕地球公转速度一致了,那么地球引力将不会再拖慢月球速度了,此时地球就完成了对月球的潮汐锁定

此时,当我们从地球上看月亮,就会发现月亮总是以固定一面朝向地球。

地球会被太阳潮汐锁定吗?

既然地球能够将月亮潮汐锁定,那么地球会被太阳潮汐锁定吗?未来地球一天会不会相当于一年。

关于这个问题,答案是地球不会被太阳潮汐锁定,但会被月球潮汐锁定,原因其实很简单。

牛顿在《自然哲学的数学原理》中提到了万有引力,根据万有引力公式可以得出,任何两个物体间都有万有引力,而引力的大小和物体的质量呈正相关,和物体之间的距离的平方呈负相关。

也就是说,质量越大的天体,引力越大;但如果天体之间的距离较远,那么对方受到的引力就较小。

太阳虽然质量较大,但距离地球实在是太远了,平均约14960万千米,如此遥远的距离就连光都需要8分18秒才能从太阳到达地球。

而月球距离地球非常近,平均距离为38万4千米。虽然月球的质量较小,但由于万有引力和物体之间的距离平方呈负相关,所以月球对地球自转速度的影响更大。

这一点也体现在地球潮汐变化上,地球潮汐变化主要是由月球引起,太阳对潮汐变化的影响非常小。

而潮汐变化,海水的潮起潮流会消耗地球的动能,导致地球速度被拖慢。科学家前阵子发过一篇论文,研究结果显示在侏罗纪时代,地球自转一周只需要23.5小时,但现在地球自转一圈需要24小时。

而且,月球还在继续拖慢地球的自转速度,如果未来太阳系的历史足够长,地球自转一圈的速度或许就会等于月球围绕地球公转一圈的速度,也就是说未来地球的一天会等于1个月。

这在天文学上叫做卫星与主星相互潮汐锁定,这种现象在宇宙中非常常见,冥王星和它的卫星卡戎就已经完成了相互锁定。

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