作者：文/虞子期

不同于夜空中距離太遠的恒星，雖然當我們在肉眼觀察時，總會覺得它們都是靜止不動的。但隻要借助專業的探測工具，便能觀測到它們的移動情況；而月球的背面，則是地球上的我們即便用天文望遠鏡也無法看到的神秘面，因為我們可以觀測到的那一面總是它的正面。

沒錯，正是因為月球總以同一面面向地球上的人類，所以月球才有了正面和背面之分。人類在1959年才第一次看到月球背對地球那一面的照片，它是通過前蘇聯的月球3号太空船所拍攝。而人類首次通過眼睛看到月球的背面，則是在1968年阿波羅8号任務環繞月球飛行的時候。那麼，一直在轉動的月球為何總以同一面示人呢？

關于月球近側正面的基本事實

月球的近側，也就是我們常常看到的正面，分布着一滴水都沒有的月海，巨大的撞機坑被暗色火山噴出的玄武岩熔岩流所填充。而那些古老而明亮的斜長岩高地，以及引人矚目的撞擊坑就零星的分布在月海的内部和外圍之間。

雖然，站在我們人類的角度，月亮就是天空中唯一亮度低于太陽的星體，然而它的真實表明卻十分昏暗。倘若要對它的亮度進行一個比較具象的描述，那麼，我們可以将其與生活中較為常見的瀝青進行對比。簡單來說，月球正面的真實反射率，其實僅比瀝青高出那麼一點點。

月球的近側（左側）覆蓋着深色斑點，月球的遠端（右側）有許多隕石坑和高聳的地形

月球的遠端背面是什麼樣子

月球始終背對着我們的那一面，也就是它的遠端背面，存在着一個太陽系中已知最大的撞擊坑，名字叫做南極-艾特肯盆地。不同于正面月海的大面積分布（大約31.2%的覆蓋面積），月球背面很少有比較平坦的月海存在（2.5%左右的面積占比），同時還可以遮蔽來自地球的電波幹擾。

或許正是這種地形分布上的明顯不同，才導緻了月球的熱量主要是集中在其正面的半球上生成。比如，月球勘探者的γ射線光譜地質化學圖已被證實。南極-艾托肯盆地代表着月球上最低的高度，以及最薄的地殼。為什麼它不像正面的風暴洋那樣，存在着劇烈的火山活動，便與其隆起的表面和地殼的厚度會影響内部玄武岩的爆發有關。

月球偵察軌道飛行器拍攝的月球遠端區域照片，大量mineral礦物表明其過去可能是稀有矽酸鹽火山沉積

月球的同步旋轉是怎麼回事？

相信很多觀察月亮的人都會發現，當它經過軌道時會與地球基本保持在同一側，這也是為什麼很多人會疑惑，月亮到底有沒有在旋轉。答案當然是肯定的，雖然它看上去似乎與我們的眼睛所觀察到的截然相反。事實上，月球圍繞地球運行一周大約需要27.322天，而它圍繞自己的旋轉軸一周也剛好是在27天左右。

為什麼月球給很多人的感覺是靜止不動的？正是因為這兩個旋轉周期值近似相等所造成，這樣的現象被稱為同步旋轉。很多時候，大家都将月球的遠端背面稱為陰暗面，但這樣的說法卻并不準确。因為，當月相處于新月階段、月球剛好位于太陽和地球之間的時候，此刻沐浴在陽光之下的就是月球背面。

當然了，月球的軌道和自轉并沒有達到完全匹配的程度，它會沿着略微伸展的橢圓軌道繞着地球運轉。當地月之間的距離達到最近的時候，月球的自轉速度會小與其旋轉速度，這也是為什麼我們可以在東邊看到另外8度角。而當地月之間的距離達到最遠的時候，其更快的自轉速度，則會讓我們在西邊看到另外8度的角。

月球的運轉軌道是如何發生變化的？

正如月球會受到地球的引力影響，地球上的海洋潮汐也會受到月球的影響一樣。它的自轉周期，也并不是一直都剛好等于它圍繞地球運行的軌道。缺少海洋的月球，會在地球的引力作用下形成潮汐凸起，并在拉動它們的時候産生潮汐摩擦，并最終導緻了月球自轉速度的減慢。随着時間的遞進，當月球的自轉速度變得足夠慢的時候，它的軌道和自轉變得匹配。

月球被地球反射光照亮的“夜側”就像滿月

然後，月球的正面被潮汐鎖定永遠面向我們的地球。簡而言之，引力效應在月球上形成的凸起，導緻了月球的旋轉速度變慢，而同步旋轉的形成，使得更長的月球軸指向了地球。也就是說，月球面向地球的一側完全取決于其自身的旋轉速度。

月球逐漸地失去了原有的運行速度，而地球也不會完全不受束縛。月球會對地球的自轉施加摩擦，地球也會在月球自旋的時候施加摩擦，而一天的長度就這樣每個世紀增加幾毫秒。比如，在恐龍時代的時候，地球的自轉大約隻需要23個小時就能完成；但是，當時間來到1820年的時候，同樣的輪換則花費了大約24個小時。

潮汐鎖定并不是隻存在于月球和地球之間

月球總是以同一面朝着地球，其實就是潮汐鎖定在我們現實生活中的最直觀體現。這樣的現象通常都發生在，重力梯度使天體總以同一面面向另一個天體。所有被潮汐鎖定的天體都有一個共有的特征，那就是其自旋需要花費的時間，總是幾乎等于它圍繞同伴進行公轉需要耗費的時間。正是這樣的同步自轉行為，才導緻了被潮汐鎖定的星球，總是以固定不變的一面朝向另一個天體。

在巨大的隕石坑和廣闊的月球平原上，LRO和其他航天器最終在月球北極和其他地方發現了數噸水冰的證據。

客觀而言，潮汐鎖定現象在宇宙中并不罕見，即便是我們所在的太陽系也較為普遍的存在着。比如，水星和太陽之間，衛星和它的行星之間，乃至太陽系外的其他行星和恒星之間，其實都存在着地球和月球之間的這種潮汐鎖定現象。其中最為特殊的，應該就是冥王星和卡戎，由于兩個天體的質量和物理性質都比較接近，所以它們被彼此潮汐鎖定。

關于潮汐鎖定機制原理的描述，我們可以将被鎖定的較小天體命名為天體B，然後将較大的天體命名為天體B。從自轉率的改變這個角度來說，當天體A的引力在天體B的隆起的誘導下造成扭矩，那麼，天體B會就會被天體A潮汐鎖定。所有具有該類現象的天體，都會經曆從潮汐隆起、隆起拖拽、結果的扭矩到軌道變化、乃至大天體的鎖定後自轉軌道共振。比如，水星的自轉，就被鎖定到與公轉太陽周期為3:2的共振。

月球不僅自轉且與地球的距離變得越來越遠

不要感到意外，月亮不僅不像很多人錯覺裡的那樣沒有旋轉，而且還與地球之間的距離變得原來越遠。就連地球的自轉速度也在減緩，而這兩個現象之間又存在着密切的聯系。地球的兩端，都受到月球引發的潮汐影響，并且地球又在旋轉。所以，月球在其軌道上的位置将落後于潮汐，月球因為引力的拖拽被送入到更高的運行軌道。

圖像中的顔色說明了月球表面坡度和粗糙度等信息

由于受到了這樣的增強影響，地球被迫需要損失一部分能量，所以也出現了旋轉速度減緩的現象。但是從數據上來看，地球和月球之間的潮汐鎖定并沒有發揮很大的作用。比如，月球和地球之間的距離雖然在變得越來越遠，但每年的增加距離僅為3.8厘米。當然了，随着時間過去很多年，我們頭頂這片天空中的月亮将會在視覺上變得越來越小，同時還會使得日全食變得更加罕見。

總結一下：

月球的确是一直處于運轉的狀态之中，之所以它總以同一面面向地球、會存在背面和正面之說，是因為它和地球之間由于同步旋轉導緻了潮汐鎖定的現象。

潮汐鎖定現象并不是隻存在于地球和月球之間，不管是太陽系之内的行星和衛星之間、還是太陽系之外的恒星和行星之間，都普遍的存在着潮汐鎖定現象。

所有存在潮汐鎖定現象的天體都具有一緻的形成原理，較小的天體總是會被另一個較大的天體潮汐鎖定，而當兩個天體具有相似的物體特性和質量的時候，則會彼此都被潮汐鎖定。

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