為什么我們只能看到月亮的一面？

2015-04-29 00:44:03雨軒

天天愛科學 2015年10期

滿月之夜，當我們抬頭仰望月亮之時，總會想起一些有關月亮的詩詞，譬如“明月幾時有，把酒問青天”。細心的人會發現，從月缺到月圓，每個月的月亮似乎總是帶著蒙娜麗莎的微笑，顯示給我們相同的一面。而另一面則永遠背向我們，保持著自己的神秘。

關于為什么月亮總是一面朝著我們，另一面總是背著我們，有著很多的傳說。在網絡上，你搜索“月亮的背面”，會出現好多答案。有“月亮背面有外星人”的猜測，有“月亮背面有金字塔、飛碟和轟炸機”的斷言……這些沒有根據的傳言似乎越傳越神，好多還成為一些未解之謎之類的圖書津津樂道的素材。

那么，為什么我們只能看到月亮的一面？月亮真有什么“不可告人的秘密”嗎？

月亮是地球的衛星，圍繞著地球轉動，同時它也在自轉。月亮的自轉速度非常慢，在月亮上的一天大約有656個小時，這相當于地球上的27.3天。而這個時間，恰好與月亮繞地球旋轉一周的時間相同。

月亮的自轉周期和月亮圍繞地球的轉動周期相同，這就是一種同步轉動的現象，而同步轉動也是導致我們地球上的人只能看到月亮一面的直接原因。為了能更好地理解同步轉動，我們來做一個有趣的實驗。在房間中央放一把椅子，讓你的朋友坐在上面。這把椅子代表地球，而你自己則是月亮。你繞著這把椅子慢慢地走動，并且時刻保持著面向它，你的朋友也保持能看到你的臉。當你走完一圈的時候，你會發現，你已經面向過房間的所有方向了。那么，盡管椅子上的觀察者從沒有看到過你的后腦勺和背部，但你已經完成了繞著你自己的軸心的自轉。

當然，月亮的這種同步轉動方式并非巧合。事實上，這是由月亮繞地球運行的特點形成的。根據萬有引力定律，月亮和地球是相互吸引的。正如月亮對地球的引力形成了地球上海洋的潮汐變化，地球對月亮更強大的引力也引起了曾經是熔融狀態而現在已經石化的月亮表面的潮汐變化。很久以前，月亮圍繞地球運行的軌道比現在近，并且轉得也更快。地球對月亮的吸引力改變了月亮的形狀，使它呈現出輕微的變化，變得稍顯卵形。與此同時，月亮由于其內部的巨大變化消耗了大量的能量，從而自身轉動也變慢了。

隨著月亮自身轉動速度的變慢，月亮的一面逐漸膨脹起來，人們可以看到的那一面比另一面凸出來大約34米，凸出來的這一面也會受更多地球吸引力的影響。當月亮的繞地運行受到地球引力的鎖定達到一個穩定的平衡時，凸出的一面就會一直面向我們。科學家指出，許多衛星都是在形成之后被母星鎖定的，并且它們只對母星呈現一面。在太陽系中，存在很多與母星同步轉動的衛星。例如，火星的衛星——火衛一和火星；木星的衛星——木衛一、木衛二、木衛三和木衛四；土星至少有17顆衛星，包括土衛二和土衛三；天王星的衛星——天衛五和天衛一；海王星的衛星——海衛一；還有矮行星冥王星的伴星——冥衛一。