月球为什么总是一面朝着地球呢？月球会自转吗？
▍月球为什么总是一面朝着地球呢？月球会自转吗？
不会自转的话就无法做到始终一个面朝地球了
▍月球为什么总是一面朝着地球呢？月球会自转吗？
2019年1月3日， 中国的“嫦娥四号”卫星成功的在月球背面登陆，它携带的月球探测车“玉兔二号”也开始了正常的工作，这是人类历史上第一次在月球背面实现软着陆，揭开了人类探索月球的新的篇章。
月球在围绕地球公转时，也在自转。在恒星参考系下，月球公转时间是27.32天，自转周期同样也是27.32天，于是就造成了月球总是一面朝着地球。
也正因为如此，千百年来，月球的背面对人类十分神秘。直到近代，人类发射了许多的人造卫星，才终于揭开了月球背面神秘的面纱。
那么，为什么月球的自转周期和公转周期严格相等呢？为了解释这个问题，我们首先要从一个虚拟力：惯性离心力说起。
惯性离心力
力是物体之间的相互作用，需要有施力物体和受力物体，比如重力、摩擦力、弹力、电磁力等都是真实存在的力。但是，有时候为了数学处理的方便，我们会引入一些虚拟的力，它们不存在，但是引入之后会使问题的讨论变得十分方便，惯性离心力就是这样一种力。
我们都有过这样的经历：在公交车上，如果公交车向左转弯，我们的身子会不由自主的向右歪。在游乐场里有种类似旋转秋千的设施，一旦转动起来，人就会飞到空中，这些都可以看做惯性离心力的作用。
我们可以设计这样的一个模型来说明惯性离心力：有一个匀速旋转的圆盘，上方固定了一个小球。原本小球和圆盘一起旋转，但是某个时刻，小球和圆盘的连接突然断掉了。此后，圆盘会继续旋转，但是小球会凭借惯性做匀速直线运动。
此时如果我们站在圆盘上看，就会觉得小球离中心点越来越远，好像有一种力正在拉着小球向外运动，我们可以把这种力叫做惯性离心力。
经过物理学的推导，惯性离心力的公式为：
其中m表示物体的质量，r表示物体到旋转圆心的距离，而ω称为角速度，表示物体旋转的快慢，它的大小等于2π与旋转周期的比。从公式可以看出：物体的质量越大，距离中心越远，旋转的越快，那么惯性离心力就越大。
潮汐
利用惯性离心力，我们就可以方便的解释潮汐了。
我们知道：地球时刻受到太阳的万有引力作用，同时地球在围绕太阳做圆周运动，因此还受到了惯性离心力。
万有引力的大小为
其中G是万有引力常数，M和m分别是太阳和地球的质量，r是太阳和地球的距离。容易看出：万有引力是随着距离的增大而减小的。
另一方面，如前所述，离心力的大小为
离心力是随着距离的增大而增大的。
在地球中心O的位置，这两个力刚好等大反向，合力为零，因此地球的公转半径几乎不变，既不会靠近太阳，也不会远离太阳。
不过，在地球的表面上情况并不是这样。如果有一个物体在地面上靠近太阳的A点，由于距离太阳近，因此万有引力变大，离心力变小，万有引力和离心力的合力指向太阳。类似的，在地面上远离太阳的B点，物体所受的万有引力变小，离心力变大，合力背离太阳。这里A点和B点所受的合力称为引潮力，是背离地球的。
在地面上有一种非常容易流动的物体：水。由于刚才所述的原因，A点和B点的水都会受到最大的引潮力作用，这会使水面拱起，形成涨潮。同时，水会向A点和B点流动，而在地面上另外两个位置C和D，水面就会下降，形成落潮。这种因为太阳造成的涨潮和落潮称为太阳潮。
与太阳潮类似，月球对地球的吸引力和惯性离心力的合力就是月球的引潮力，而且由于月球距离地球更近，月球的引潮力比太阳更大。在地球朝向月亮的一侧和背离月亮的一侧，会形成月亮潮的涨潮，这种潮水称为太阴潮。
在农历初一（朔）和农历十五（望）的时候，太阳、地球、月球在一条直线上，此时太阳潮和太阴潮的涨潮相互叠加，就会形成大潮。但如果太阳-地球、地球-月球连线相互垂直，就会造成太阳潮和太阴潮相互抵消，形成小潮。
虽然从理论上讲大潮的日子都应该是农历初一和十五、十六，但是由于地球地形等因素的影响，各地大潮的时间稍有不同，例如钱塘江大潮就是在每个月的初三和十八最为壮观。
潮汐锁定
理解了离心力和潮汐的原理，我们终于可以解释为什么月球总是一面朝着地球了，我们称之为潮汐锁定。
不光月球对地球有引潮力，地球对月球同样有引潮力。但是月球表面上却没有水，所以也没办法形成潮汐。不过，在引潮力的作用下，经过漫长的岁月，月球上的岩石也会发生流动，月球朝向地球和背离地球的两侧会被拉长，月球变成了椭球体。
在月球围绕地球转动的过程中，月球的长轴一直朝向地球。这是因为：假如月球转动过程中自转周期与公转周期不严格相等，造成长轴方向偏离了月地连线，引潮力就会及时纠正月球的姿势：A点的引潮力指向地球，B点的引潮力背离地球，两个力不共线，造成月球转动，直到月球的长轴指向地球，两个引潮力共线抵消未至。
就是在引潮力的作用下，经过十分漫长的过程，月球被地球锁定了，所以它只能一面朝着地球。
也许有小朋友要问：既然月球被地球锁定了，地球为什么没有被月球锁定呢？这是因为地球的质量要比月球大很多，锁定地球需要经过更加漫长的时间。其实，由于引潮力的原因，地球的自转周期的确在变大，也就是一天的时间越来越长。再经过几十亿年，地球也会被月球锁定，到了那个时候，地球的一天和一个月就是同样的时间了。
宇宙中有许多质量较小的星球，现在已经完成了相互锁定。例如冥王星和它的卫星卡戎，它们就是彼此锁定的：两颗星球彼此面对面，围绕共同的中心旋转。宛如一对彼此相思，却不能在一起的恋人。
▍月球为什么总是一面朝着地球呢？月球会自转吗？
其实我们都知道月亮为什么总是以一面朝着地球，而且我们也能给出答案，那就是潮汐锁定。但是你再问一下，潮汐锁定的原理是什么，估计很多人就不了解了。
对于一个答案，我们不光要知道结果，还要知道这个结果是怎么来的，所以今天我们就聊一下潮汐锁定的原理。
潮汐变化
目前科学家认为月亮起源的主流说法是大碰撞说，大概在45亿年前，一个和火星大小差不多的行星忒亚，一头撞上了地球，其中一部分落在了地球上，还有一小部分碎渣被抛向了宇宙，但由于地球引力的存在，这些碎片并没有跑太远。
后来，这些碎片在自身引力的作用下逐渐汇聚成一个星球，也就是月亮。但因为月亮和地球的质量相差太远，所以月亮也没有逃脱地球的引力，并在地球的引力下围绕着地球自转。
其实不光地球对月亮有引力，月亮对地球同样存在着引力，而月亮对地球的引力，可以引发地球海洋的潮汐变化。
具体来说是这样，因为地球自转一圈只有24个小时，而月亮绕着地球转动一圈是一个月，大概30天左右。这样，月亮跑的就比地球慢多了。
结果呢，月亮的引力就对地球起到了减速作用，这是因为地球上的水是流动的，哪里引力比较大，就会聚集在哪个地方。所以，海水会在月亮引力的作用下，引发潮汐变化。
而每次海水相互碰撞，以及和地球摩擦时，部分能量都会以热量的方式散失掉，无形之中也在消耗地球自转的速度，所以地球转动的也更慢了。
有科学家研究，在恐龙时期每天只有20小时左右，而在10亿年前，地球自转一圈只需要10几个小时。由此可见，月亮是在给地球减速。
月亮潮汐变化
不光月亮对地球可以产生潮汐变化，地球对月亮同样有潮汐变化。具体是这样的，月亮上虽然没有海水能够引发潮汐变化，但早期月亮内部有熔浆，能够引发潮汐变化，并消耗月亮能量，达到给月亮自转速度减速效果。
其次还有，月亮上的岩石也会在地球引力的作用下，慢慢地慢慢地发生流动，久而久之，月亮朝向地球和背向的两侧会被拉长，呈椭圆球体。这时，月亮虽然也会自转，但每自转一圈时，月亮上的岩石都会在地球引力下，再次发生形变，呈椭圆球体。
而岩石在流动以及形变的过程，也会消耗自身的能量，让自己的自转速度缓慢下降，直到月亮自身自转速度=围绕地球公转速度， 这时地球的引力就不会再对月亮产生减速作用，而是两者同步，因此月亮也就被潮汐锁定了。
事实上，不光地球可以对月亮潮汐锁定，月亮也可以对地球潮汐锁定，但因为地球质量相比于月亮而言实在是太大了，因此地球先把月亮给潮汐锁定了。但如果太阳系寿命长到一定程度，或许有一天月亮也会把地球潮汐锁定。
卫星与行星彼此相互潮汐锁定的例子并不罕见，在太阳系内，冥王星不仅潮汐锁定了它的卫星卡戎，卡戎也把冥王星潮汐锁定了。
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月球为什么总是一面朝着地球？月球会自转吗？
★首先回答第二个问题，月球会自转吗？答：月球会自转。月球的公转速度和自转速度保持一致，所以让地球人类总是看月球总是一面朝向地球。人类第一次拍到月球背面，是1959年前苏联发射的探测器拍到的。然而几千年前的玛雅人却绘制出了月球背面的模样，地球到月球的距离约为 38万千米。
★月球没有大气层。科学家通过月球采集回来的月壤研究发现月球几乎不存在任何磁场。这就表明月球内部没有内核，它是一个中空卫星。
★月球距离地球为38万千米。月球的质量是地球的1/81，体积是地球的1/49，表面积相当于4个中国的大小，月表的万有引力约为地球表面的1/6。由于它的质量太小，引力不够，原始大气层中的氢、氦、氮等分子，甚至是水蒸气都很容易达到逃逸速度，进而脱离月球引力的束缚。
它平均速度为 14455.1997KM/小时，依据为: 自转一周需655.71984小时 ，平均赤道半径: ae = 1738000 米， 平均半径: a = 1737400 米，赤道重力加速度: ge = 1.618 米/秒²，平均自转周期: T = 27.32166 天。
★月球的另一面为何总是“羞”于见人，不，它是因为受到地球的潮汐锁定的原因，让月球无路可走。那么是什么潮汐锁定呢？
潮汐锁定是指当空间中的一个物体A以相同的方式围绕另一个物体B旋转运行时，经过两者之间长期的潮汐力作用，驱动物体A自转和公转的时间，长度相同及粘合日在时间、长度相等。由此导致物体A的一面固定，不变的朝向物体B，故人们称之为物体A被物体B潮汐锁定。潮汐锁定对于双方都有作用力，并且与物体质量和两者距离有关系。
一般卫星会被所围绕的质量大的行星潮汐锁定。月球是地球的独一无二的卫星，所以它每时每刻都被地球自转和公转速度运行，出现潮汐锁定现象，也就毫不奇怪。
月球的一面暗面的潮汐锁定模式也适用于太阳系中的行星与恒星。太阳系中如果出现潮汐锁定某一个星球，那么太阳永远不会下山，只有朦胧地带可以生存。地球自转趋势：地月潮汐锁定1天就是1月，日地潮汐锁定1天即1年。
知足常乐2021.7.2日于上海
▍月球为什么总是一面朝着地球呢？月球会自转吗？
大家都知道，这叫“潮汐锁定”。
潮汐现象，是月亮和太阳（主要是月亮）的引潮力，使地球上的海水每天两次的发生涨落现象。事实上，不仅仅海水，地球本身以及包围地球的大气层都会发生潮汐现象，但都没有海水表现的明显（你懂的），所以，不易被察觉。
反过来，地球对月亮也有引潮力，月亮也会发生潮汐现象，结果与地球上的潮汐现象一样，将月亮拉成椭圆形，长轴对着地球。月亮的长轴一旦偏离地球方向，地球对月亮近地端的引潮力就大于远地端的引潮力，月亮就被拉回到长轴对着地球的位置，经过一次次的偏离、被拉回、再偏离、再被拉回，最终月亮放弃了努力，被控制在长轴对着地球的位置，这就是潮汐锁定。潮汐锁定后，月亮相对地球只能是公转一周同时自转一周，也就是只能是一面对着地球。
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