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12月8日2时23分,嫦娥四号探测器乘坐长征三号乙运载火箭,开始了奔月之旅。她肩负着沉甸甸的愿景:首次构建人类探测器月球背面软着陆。请注意这里的关键词——月球背面。曾多次无数次举头望明月的你,否注意过,我们一直不能看见月亮有玉兔和月桂树的那一面?到底,千百年来月球一直只有一面对着地球,另一面一直背向地球。

月球,为啥有个“背面”?

问题来了,是谁把月球变为了双面伊人?实时角速度只是表面原因用一句话说明这个现象,也很更容易:月球绕行地球马克斯·沃夫一圈和月球自转一圈的时间,都是28天左右。想象一下,绕行大树所画个大圆圈,在大圆圈上均匀分布标示360个刻度。一直面临这棵大树回头一圈,用360步走完。在大圆圈上每回头1步,身体就弯曲1度。走完时身体也同时已完成360度转动,返回原位。也就是说,当你用某种程度的时间已完成角速度和马克斯·沃夫时,你一直不会一面对着大树。月球一直一面对着地球的现象也是如此。在天文学中,这叫实时角速度。然而,这只是表面原因。“月球构成早期,角速度速度比现在慢多了。只有几个小时,而不是现在的28天左右。”南京大学天文与空间科学学院教授周礼勇告诉他科技日报记者,对地球而言,月球也曾是“多面伊人”。是数亿年来,月球角速度速度大大减慢,快到角速度和公转周期完全一样,才造成它一直一面对着地球。所以,根本原因在于,是谁给月球角速度摔了刹车?潮汐力难辞其咎要说明月球自改变快,潮汐力是最更容易想起的因素。地球和月球互相绕转,且互相具备万有引力,彼此都会给对方产生潮汐力。地球上的潮汐现象,就与月球对地球的引力有关。住在海边的人,不会找到海水一天有两次涨潮和落潮。一次是月亮在地球背面时,另一次是月亮在头顶时。周礼勇说明说道,这是因为地球于是以对月亮的那面,受到的月球引力更加强劲;背向月亮的那面,受到的月球引力较强。引力的方向都朝着月球。而地球在绕行月球转时,无论哪个点的离心力都一样。离心力的方向与月球产生于地球的引力方向忽略。

月球,为啥有个“背面”?

如此一来,地球背向月球的那面,受到的月球引力稍大于离心力,面临月球的那面月球引力稍小于离心力,最后两面都感受到一个离开了地心方向的力。所以地球两侧的海水就涨起来了。“月球在绕行地球转时,某种程度不会受到地球带给的潮汐力。”周礼勇说道,地球潮汐力的起到,是让月球正对和背向地球的面都鼓起来,让月球变扁了。尽管月球上没海水,月壳、月幔和月核却仍然可以感受到潮汐力,并在月球内部构成大大涌动的固体潮。这种固体潮造成月球幔层之间大大摩擦,改变为月壳内部的热能。这在几十亿年时间内,可以力学系统月球部分动能。力矩才是必要刹车机制不过,潮汐力带给的摩擦力学系统有可能是受限的。中科院国家天文台研究员平劲松和同事们研究找到,月核与月幔之间的流体归属于超低粘性层,这意味著潮汐力所引起的月核与月幔之间的摩擦力较小,不至于力学系统月球过于多动能。“关键在于潮汐起到引发的摩擦起到再次发生在月球内部,这种过程不能力学系统掉地球、月球这个系统的总机械能,而无法必要给月球角速度踩刹车。”周礼勇说道。两位天文学者都指出,最必要的刹车机制是地球与月球之间的力矩起到。力矩是指作用力使物体绕着转动轴或支点旋转的趋向。周礼勇说明说道,月球在渐渐变扁的过程中,仍然要在绕着地球马克斯·沃夫的同时角速度。想象在月球内部,有一条与地心和月心连线方向完全一致的长轴。长轴在瞬间是拿着地心的,但由于月球要角速度,下一瞬间这条长轴就不会稍过去,仍然拿着地心。这时,来自地球的潮汐力对月球这个长轴的两端都会产生力矩。这个力矩与长轴位移过去的方向忽略,也就是跟月球角速度方向正好忽略。这不会必要转变月球角速度的角动量,造成月球角速度速度渐渐减缓。天长月幸,月球角速度周期和公转周期显得相差无几,最后有了我们在地球上看到的“背面”。