很多人可能都知道,月球存在正面和背面,那是因為月球的正面始終朝向地球,而背面一直背對地球,為什么會這樣?這一切只是巧合嗎?還是另有隱情?
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當然不是巧合,而是必然,當然這種必然也是有隱情的,這個隱情就是“潮汐鎖定”,地球對月球的潮汐鎖定,死死地把月球給鎖住了。
實際上就相當于地球用一根很長的繩子把月球給拴住了,然后用力拉著月球轉圈圈。地球和月球很大,再加上我們本身生活在地球的某個狹小范圍內,很難直觀地感受到這一點。但是如果我們把地球和月球縮小到平時我們看到的物體大小,就很好理解了。
我們先來了解一下潮汐力,然后再講解潮汐鎖定。
假設你用一根繩子把一個氣球拴起來,然后拉著這根繩子用力轉,你能想象到,球的形狀肯定會發生變化,它會變扁,從原來的圓形變為橢圓形。為什么會這樣?
這就牽扯到氣球受到的拉力和離心力作用了。在旋轉的過程中,氣球一直會受到你的拉力,氣球轉動過程也會受到離心力作用,這兩個力的方向正好相反,就像兩個力朝兩個方向不斷拉扯氣球一樣,當然氣球會被拉扁了。
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而地球和月球,還有其他天體也是如此,地球和月球之間有引力,就相當于你拉拽氣球的拉力,只不過地球和月球之間沒有可見的繩子,而是無形的繩子,同時月球的公轉也會產生離心力。
太陽與地球之間的關系也是如此。由于地球受到的離心力是相同的,但是地球各部受到的太陽引力卻不一樣,因為引力會隨著距離增加而變小。結果就是地球背對太陽的一側引力比離心力小,而朝向太陽的一面引力會大于離心力,結果就會表現出海水會朝著這來年各個方向“隆起來”,這就是潮汐力的作用,表現出海水的漲潮落潮。
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當然,地球海水的潮漲潮落會同時受到太陽和月球的影響,這里就不再詳述了。
明白了上面的潮汐力,重點就來了,下面說說潮汐鎖定。
上面說了,太陽對地球的潮汐力會讓地球上的海水隆起,月球圍繞地球公轉時也會受到地球的潮汐力,只不過月球上沒有海水,但潮汐力同樣會讓月球隆起,只不過隆起得不太明顯,畢竟是固體,所以月球嚴格來講是橢圓的,并不是圓形。
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既然月球是橢圓的,那么當地球用力拉拽橢圓形的月球時,會發生什么呢?
如果不好理解,不妨再次把地球和月球縮小,地球就是你,月球就是你手里的氣球,一個扁氣球。
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想象一下,你通過繩子拉著一個扁氣球旋轉,繩子系在氣球比較長的一端,無論原來氣球的哪一面朝向你,最終的結果都會是這樣的:氣球都會朝著拉力的方向保持豎直。
地球與月球也同樣如此。因為橢圓形的月球不同的部位受到地球引力強度并不一樣,比較長的部位受到的引力更強,所以月球自然會朝著強引力的方向豎直,時間長了,月球比較長的一面就會始終對著地球,這就是所謂的“潮汐鎖定”。

說到這里,可能你還有疑問。地球在拉拽月球,同時月球也在來拽地球,地球也應該因為月球的引力而被鎖定啊,為什么地球沒有被鎖定呢?
主要是因為地球的質量比月球大,很難鎖定,這就像你拉著一個比你重很多的物體,就很難對這個物體鎖定。不過根本原因還在于時間不夠長,足夠長的時間過后,地球也會被月球鎖定。當然這里是理想情況,并沒有考慮到太陽的影響。
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比如說冥王星和它的衛星卡戎就是這樣的,我們經常說衛星圍繞行星公轉,其實冥王星和卡戎之間并不是誰圍繞誰公轉,它們的關系更像是雙星系統,各自都圍繞彼此旋轉。

這是因為冥王星和卡戎的質量相差不是很大,它們圍繞著系統的質心旋轉。在這樣的系統里,冥王星和卡戎都被對方“潮汐鎖定”了,其中的一面都始終朝向對方。
事實上,地球和月球也是圍繞著系統的質心旋轉,只不過地球與月球質量相差很大,看起來好像月球圍繞地球旋轉。

那么,地球被月球“潮汐鎖定”需要多長時間呢?根據科學計算,時間非常漫長,直到太陽死亡之后演化為白矮星,地球也不能被潮汐鎖定!
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