12月8日2時(shí)23分，嫦娥四號(hào)探測(cè)器搭乘長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭，開始了奔月之旅。她肩負(fù)著沉甸甸的任務(wù)：首次完結(jié)人類探測(cè)器月球反面軟著陸。
請(qǐng)注意這兒的關(guān)鍵詞——月球反面。
曾經(jīng)無數(shù)次舉頭望明月的你，是否留意過，咱們一直只能看到月亮有玉兔和月桂樹的那一面？沒錯(cuò)，千百年來月球一直只要一面臨著地球，另一面一直背對(duì)地球。
問題來了，是誰(shuí)把月球變成了雙面伊人？
同步自轉(zhuǎn)僅僅外表原因
用一句話解說這個(gè)現(xiàn)象，也很容易：月球繞地球公轉(zhuǎn)一圈和月球自轉(zhuǎn)一圈的時(shí)刻，都是28天左右。
想象一下，繞大樹畫個(gè)大圓圈，在大圓圈上均勻標(biāo)出360個(gè)刻度。一直面臨這棵大樹走一圈，用360步走完。在大圓圈上每走1步，身體就傾斜1度。走完時(shí)身體也一起完結(jié)360度旋轉(zhuǎn)，回到原位。
也就是說，當(dāng)你用相同的時(shí)刻完結(jié)自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)時(shí)，你一直會(huì)一面臨著大樹。月球一直一面臨著地球的現(xiàn)象也是如此。在地理學(xué)中，這叫同步自轉(zhuǎn)。
然而，這僅僅外表原因。
“月球形成早期，自轉(zhuǎn)速度比現(xiàn)在快多了。只要幾個(gè)小時(shí)，而不是現(xiàn)在的28天左右。”南京大學(xué)地理與空間科學(xué)學(xué)院教授周禮勇通知科技日?qǐng)?bào)記者，對(duì)地球而言，月球也曾是“多面伊人”。是數(shù)億年來，月球自轉(zhuǎn)速度不斷變慢，慢到自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)周期簡(jiǎn)直一樣，才導(dǎo)致它一直一面臨著地球。
所以，根本原因在于，是誰(shuí)給月球自轉(zhuǎn)踩了剎車？
潮汐力難辭其咎
要解說月球自轉(zhuǎn)變慢，潮汐力是最容易想到的要素。
地球和月球互相繞轉(zhuǎn)，且互相具有萬(wàn)有引力，互相都會(huì)給對(duì)方施加潮汐力。地球上的潮汐現(xiàn)象，就與月球?qū)Φ厍虻囊τ嘘P(guān)。
住在海濱的人，會(huì)發(fā)現(xiàn)海水一天有兩次漲潮和退潮。一次是月亮在地球反面時(shí)，另一次是月亮在頭頂時(shí)。
周禮勇解說說，這是由于地球正對(duì)月亮的那面，遭到的月球引力更強(qiáng)；背對(duì)月亮的那面，遭到的月球引力較弱。引力的方向都朝著月球。而地球在繞月球轉(zhuǎn)時(shí)，不管哪個(gè)點(diǎn)的離心力都一樣。離心力的方向與月球施加于地球的引力方向相反。
如此一來，地球背對(duì)月球的那面，遭到的月球引力稍小于離心力，面臨月球的那面月球引力稍大于離心力，終究?jī)擅娑几性獾揭粋€(gè)脫離地心方向的力。所以地球兩側(cè)的海水就漲起來了。
“月球在繞地球轉(zhuǎn)時(shí)，相同會(huì)遭到地球帶來的潮汐力。”周禮勇說，地球潮汐力的效果，是讓月球正對(duì)和背對(duì)地球的面都鼓起來，讓月球變扁了。
雖然月球上沒有海水，月殼、月幔和月核卻仍然能夠感遭到潮汐力，并在月球內(nèi)部形成不斷涌動(dòng)的固體潮。這種固體潮導(dǎo)致月球幔層之間不斷沖突，轉(zhuǎn)變?yōu)樵職?nèi)部的熱能。這在幾十億年時(shí)刻內(nèi)，能夠耗散月球部分動(dòng)能。
力矩才是直接剎車機(jī)制
不過，潮汐力帶來的沖突耗散可能是有限的。
中科院國(guó)家地理臺(tái)研究員平勁松和搭檔們研究發(fā)現(xiàn)，月核與月幔之間的流體屬于超低粘性層，這意味著潮汐力所引發(fā)的月核與月幔之間的沖突力很小，不至于耗散月球太多動(dòng)能。
“關(guān)鍵在于潮汐效果引起的沖突效果發(fā)生在月球內(nèi)部，這種進(jìn)程只能耗散掉地球、月球這個(gè)體系的總機(jī)械能，而不能直接給月球自轉(zhuǎn)踩剎車。”周禮勇說。
兩位地理學(xué)者都認(rèn)為，最直接的剎車機(jī)制是地球與月球之間的力矩效果。力矩是指效果力使物體繞著滾動(dòng)軸或支點(diǎn)滾動(dòng)的趨向。
周禮勇解說說，月球在逐步變扁的進(jìn)程中，仍然要在繞著地球公轉(zhuǎn)的一起自轉(zhuǎn)。想象在月球內(nèi)部，有一條與地心和月心連線方向一致的長(zhǎng)軸。長(zhǎng)軸在瞬間是指著地心的，但由于月球要自轉(zhuǎn)，下一瞬間這條長(zhǎng)軸就會(huì)偏曩昔，不再指著地心。
這時(shí)，來自地球的潮汐力對(duì)月球這個(gè)長(zhǎng)軸的兩端都會(huì)產(chǎn)生力矩。這個(gè)力矩與長(zhǎng)軸偏移曩昔的方向相反，也就是跟月球自轉(zhuǎn)方向正好相反。這會(huì)直接改變?cè)虑蜃赞D(zhuǎn)的角動(dòng)量，導(dǎo)致月球自轉(zhuǎn)速度逐步減慢。
天長(zhǎng)月久，月球自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期變得相差無幾，終究有了咱們?cè)诘厍蛏峡床坏降?ldquo;反面”。
請(qǐng)注意這兒的關(guān)鍵詞——月球反面。
曾經(jīng)無數(shù)次舉頭望明月的你，是否留意過，咱們一直只能看到月亮有玉兔和月桂樹的那一面？沒錯(cuò)，千百年來月球一直只要一面臨著地球，另一面一直背對(duì)地球。
問題來了，是誰(shuí)把月球變成了雙面伊人？
同步自轉(zhuǎn)僅僅外表原因
用一句話解說這個(gè)現(xiàn)象，也很容易：月球繞地球公轉(zhuǎn)一圈和月球自轉(zhuǎn)一圈的時(shí)刻，都是28天左右。
想象一下，繞大樹畫個(gè)大圓圈，在大圓圈上均勻標(biāo)出360個(gè)刻度。一直面臨這棵大樹走一圈，用360步走完。在大圓圈上每走1步，身體就傾斜1度。走完時(shí)身體也一起完結(jié)360度旋轉(zhuǎn)，回到原位。
也就是說，當(dāng)你用相同的時(shí)刻完結(jié)自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)時(shí)，你一直會(huì)一面臨著大樹。月球一直一面臨著地球的現(xiàn)象也是如此。在地理學(xué)中，這叫同步自轉(zhuǎn)。
然而，這僅僅外表原因。
“月球形成早期，自轉(zhuǎn)速度比現(xiàn)在快多了。只要幾個(gè)小時(shí)，而不是現(xiàn)在的28天左右。”南京大學(xué)地理與空間科學(xué)學(xué)院教授周禮勇通知科技日?qǐng)?bào)記者，對(duì)地球而言，月球也曾是“多面伊人”。是數(shù)億年來，月球自轉(zhuǎn)速度不斷變慢，慢到自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)周期簡(jiǎn)直一樣，才導(dǎo)致它一直一面臨著地球。
所以，根本原因在于，是誰(shuí)給月球自轉(zhuǎn)踩了剎車？
潮汐力難辭其咎
要解說月球自轉(zhuǎn)變慢，潮汐力是最容易想到的要素。
地球和月球互相繞轉(zhuǎn)，且互相具有萬(wàn)有引力，互相都會(huì)給對(duì)方施加潮汐力。地球上的潮汐現(xiàn)象，就與月球?qū)Φ厍虻囊τ嘘P(guān)。
住在海濱的人，會(huì)發(fā)現(xiàn)海水一天有兩次漲潮和退潮。一次是月亮在地球反面時(shí)，另一次是月亮在頭頂時(shí)。
周禮勇解說說，這是由于地球正對(duì)月亮的那面，遭到的月球引力更強(qiáng)；背對(duì)月亮的那面，遭到的月球引力較弱。引力的方向都朝著月球。而地球在繞月球轉(zhuǎn)時(shí)，不管哪個(gè)點(diǎn)的離心力都一樣。離心力的方向與月球施加于地球的引力方向相反。
如此一來，地球背對(duì)月球的那面，遭到的月球引力稍小于離心力，面臨月球的那面月球引力稍大于離心力，終究?jī)擅娑几性獾揭粋€(gè)脫離地心方向的力。所以地球兩側(cè)的海水就漲起來了。
“月球在繞地球轉(zhuǎn)時(shí)，相同會(huì)遭到地球帶來的潮汐力。”周禮勇說，地球潮汐力的效果，是讓月球正對(duì)和背對(duì)地球的面都鼓起來，讓月球變扁了。
雖然月球上沒有海水，月殼、月幔和月核卻仍然能夠感遭到潮汐力，并在月球內(nèi)部形成不斷涌動(dòng)的固體潮。這種固體潮導(dǎo)致月球幔層之間不斷沖突，轉(zhuǎn)變?yōu)樵職?nèi)部的熱能。這在幾十億年時(shí)刻內(nèi)，能夠耗散月球部分動(dòng)能。
力矩才是直接剎車機(jī)制
不過，潮汐力帶來的沖突耗散可能是有限的。
中科院國(guó)家地理臺(tái)研究員平勁松和搭檔們研究發(fā)現(xiàn)，月核與月幔之間的流體屬于超低粘性層，這意味著潮汐力所引發(fā)的月核與月幔之間的沖突力很小，不至于耗散月球太多動(dòng)能。
“關(guān)鍵在于潮汐效果引起的沖突效果發(fā)生在月球內(nèi)部，這種進(jìn)程只能耗散掉地球、月球這個(gè)體系的總機(jī)械能，而不能直接給月球自轉(zhuǎn)踩剎車。”周禮勇說。
兩位地理學(xué)者都認(rèn)為，最直接的剎車機(jī)制是地球與月球之間的力矩效果。力矩是指效果力使物體繞著滾動(dòng)軸或支點(diǎn)滾動(dòng)的趨向。
周禮勇解說說，月球在逐步變扁的進(jìn)程中，仍然要在繞著地球公轉(zhuǎn)的一起自轉(zhuǎn)。想象在月球內(nèi)部，有一條與地心和月心連線方向一致的長(zhǎng)軸。長(zhǎng)軸在瞬間是指著地心的，但由于月球要自轉(zhuǎn)，下一瞬間這條長(zhǎng)軸就會(huì)偏曩昔，不再指著地心。
這時(shí)，來自地球的潮汐力對(duì)月球這個(gè)長(zhǎng)軸的兩端都會(huì)產(chǎn)生力矩。這個(gè)力矩與長(zhǎng)軸偏移曩昔的方向相反，也就是跟月球自轉(zhuǎn)方向正好相反。這會(huì)直接改變?cè)虑蜃赞D(zhuǎn)的角動(dòng)量，導(dǎo)致月球自轉(zhuǎn)速度逐步減慢。
天長(zhǎng)月久，月球自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期變得相差無幾，終究有了咱們?cè)诘厍蛏峡床坏降?ldquo;反面”。
