月亮会自转吗(月亮围着地球转一圈是多久)
邢好 • 2022-06-18 11:00:13 • 0次
月亮是有自转的,只不过自转周期与绕地球的公转周期相同,因此每天夜晚我们看到的月面几乎都是一样的,所以容易让人产生月球没有自转的错觉。
我们将月亮目前的运行状态称为“潮汐锁定”,也就是被地球所产生的潮汐力给锁住了,导致月球的自转周期与公转周期一致。
那么什么是潮汐力呢?
简单来说,考虑到客观物体体积的存在,质量是分布在体积内的,因此“质点”这一概念严格来讲是不存在的,而万有引力定律告诉我们,引力随物体之间的距离成平方反比,也就说物体的正面与背面,由于相距一段距离,因此两面所受到的引力大小是有区别的。
而物体本身则会受到这个引力差的影响,比方说月球对地球的影响,由于地球表面覆盖了很大面积的海水,加上海水作为液体,引力差的影响则更为明显,而这个影响所导致的结果就是海洋会出现潮汐现象,于是我们干脆将这个引力差称为潮汐力。
同样的,月球对地球有潮汐力,那么地球对月球也有潮汐力,但由于月球表面并不存在海洋,因此我们不太容易观测到潮汐力对月球表面的形变作用,但这并不代表没有,实际上月球的形状在地球潮汐力的影响下,是倾向于一种类似橄榄球样式的长椭球形(当然了,这只是一个比喻,实际上是不可能有橄榄球那么夸张的)。
潮汐锁定如何产生?
虽然潮汐力将月球形状拉长了(我们将拉长的那部分称为潮汐隆起),但这并不能立刻使得月球的自转周期与公转周期保持一致,为此我们还需要考虑这样一个过程:
当月球自转周期与公转周期不一致时,月球上两端潮汐隆起的部分,其连线指向并不会时刻面向地球,而这样就会导致一个力矩产生,迫使其面向地球,如下图所示:
很显然,这样的过程会直接改变月球的自转周期,最终在长期的磨合下,月球两端隆起的连线指向就一直朝向地球了,于是这就导致了我们在地球上每次都只能看到月球相同的一面,此时月球的自转周期与公转周期也保持了一致,也就是潮汐锁定形成了。
地球会月球被潮汐锁定吗?
听着有些不可思议,毕竟月球的质量不过地球的1/81,但答案是肯定的,只要时间足够长,地球也是会被月球潮汐锁定了,到时候二者就完成了互锁。
并且地球被潮汐锁定的原理,实际上与月球被锁定是一样的,就以海洋的潮汐为例,由于地球自转周期远大于月球,潮汐隆起的部分会被地球带着转动,而月球的潮汐力则是保证潮汐隆起的部分对着月球自己,这样一来就仿佛月球与地球在进行一场拉力比赛,因此海洋与地壳之间便会摩擦生热,导致地球自转动能降低,也就是地球自转速度变慢了。
久而久之,地球就会被月球潮汐锁定,二者完成互锁,那时地球的自转周期将与月球的公转周期保持一致。
最后再说明一点,地球自转速度下降,也就意味着地球的自转角动量下降,考虑到地月系的角动量守恒,因此月球的轨道角动量就会增加,而这样的结局就是月球轨道抬高,其速率大概是每年远离地球3.8厘米。
不过地球要被月球潮汐锁定,还要等个数十亿年的时间,因此不必担忧。
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