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。
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。
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
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。
月球和地球就像两块磁铁一样，是有磁性的，有磁性就有两极：S和N.
磁铁的性质：同性相斥，异性相吸。
所以，无论地球怎么运转，月球的南极总是对着地球的北极；月球的北极总是对着地球的南极。
因此，月球的一面总是朝着地球的。
月球也自转，周期是阴历一个月。
这是本人的猜想。认为不对的人，请勿吐槽！
“月球为什么总是一面朝着地球呢？月球会自转吗？”， 月球之所以一直以一面朝着地球，是因为潮汐锁定原理，几乎所有的天体环绕系统中都存在潮汐锁定趋势，月球在围绕地球公转时，也会进行自转，其自转周期与公转周期相等，所以才会一直以一面朝着地球。
潮汐锁定也被称为同步自转 ，在地月系统中，质量较小的月球在围绕地球运转时，其自转与公转在周期、方向上都相同，造成这种现象的原因就是月球长期受到了地球的潮汐引力的作用。
在古时候，人类就认识到了海洋潮汐与月相之间存在某种联系，而这种联系其实就是潮汐引力。 当月球环绕地球公转时，地月之间的引力会使两个星球表面发生隆起现象 ，在地球上，来自月球的引力不仅会使海洋“隆起”从而产生涨潮，还会使地球的岩石圈每天产生近六十公分的起伏。 同样， 由引力产生的隆起效果也会发生在月球，我们把隆起的部位想象成一座山，由于这座山正对着地球，所以相对于月球其他平坦地区来说，这座山物质更密集，质量跟大，距离地球更近，和地球之间的引力更强，因此月球上隆起的部分与非隆起的部位会产生引力上的差值，而这种引力差会产生一种被称为“隆起拖拽”的现象，从而减慢月球的自转速度，直到“这座山”一直对着地球方向，此时月球就处于潮汐锁定状态。
地球也会被“锁定”
力是相互的， 来自月球的潮汐力同样也会作用在地球上，从而是地球的自转速度越来越慢， 这一点已经被科学家证明。科学家估计，地球诞生之初时，其自转周期只有约2.5小时， 由于地月之间潮汐力的影响，地球自转周期慢慢减慢到今天的24小时。 但是为什么月球的“降速”更快呢？天体的自转是一种惯性，我们知道惯性与物体的质量有关，相对于月球来说，地球的质量更大，想让地球慢下来，需要“更强”、“更持久”的力。科学家估计， 在遥远的未来，地月之间由于潮汐引力的作用，地球也会被“锁定”，到那个时候，地球与月球就会处于“四目相对”的状态。
其实“潮汐锁定”现象广泛存在于天体运行系统中， 地球不仅受到来自于月球的潮汐力，还会受到太阳的潮汐力，由于地月之间距离更近，所以二者之间的引潮力会更大一些。 在太阳系中，冥王星与其卫星卡戎就处于典型的“四目相对”的潮汐锁定状态，除了它们，在火星和其卫星系统中，火卫一与火卫二也处于潮汐锁定状态，土星更是有多大十多颗卫星处于潮汐锁定状态。
结语月球之所以一直以同一面朝着地球，是因为月球的公转与自转在周期、方向上是相同的，造成这种现象的深层次原因就是天体之间的“潮汐锁定”原理。当然，这也表明，月球是会自转的。
月球对于地球上的人来说整日低头不见抬头见，白天不见晚上见的，是最熟悉不过的星球了。但是月球对于人类来讲又是很神秘的。比如千百万年以来，月球总是一张面孔的对着我们。月球为什么总是一面朝着地球呢？
图示：被地球潮汐锁定的月球
原来月球被地球潮汐锁定了。那么什么是潮汐锁定呢？潮汐锁定又称做同步自转，就是一个天体都永远以同一面对着另一个天体。月球球也是有自转的，但是它自转一周的时间和围绕地球公转一周的时间相同，这样我们就在地球上始终只看到月球的一面。
这么说可能大家可能还是一头雾水的。我们看一张图就明白了。被地球潮汐锁定的月球运动方式是这样的。从下面的动图中，我们就不难看出，月球在围绕着地球公转的时候也是在自转的。月球围绕着地球公转一周的时间是27.32天，而它自转的时间也恰好是27.32天。月球的自转和公转时间正好相同。
图示：月球被地球潮汐锁定，一面永远朝着地球
从这里我们可以看出，月球就好像被地球用一根无形的绳子拴着甩起来了一样。再打个比方，这就好比田径运动比赛中的链球运动一样，运动员把链球甩起来，运动员就是地球，链球就是月球，而运动员手中的链子就是引力。这时我们会发现，链球就是始终一面朝着运动员。这种现象就和潮汐锁定是一样的。
图示：被潮汐锁定的月球和地球的关系就如同链球运动
现在大家明白了月球为什么会总是一个面朝着地球了吧！因为它被地球潮汐锁定了。在宇宙中，潮汐锁定是很常见的事情。比如水星就被太阳潮汐锁定了。木星和土星的很多卫星也被潮汐锁定了。它们也是像月球这样始终一面朝着它围绕着公转的天体的。
月球会自转，也确实总是一面朝着地球。 其实导致这种现象的原因很简单，就是因为月球的公转周期=自转周期，都是27.23天。也正是因为月球的公转和自转周期相等，所以我们才总能且只能看见月球的一面。
你想啊，如果月球只公转，不自转，那么我们是其实是能看见月球的每一面的。但如果月球绕地球一圈的时间里，刚好自己也转了一圈，那么产生的结果就是——永远只有一面对着地球。
如果想不明白的话可以自己在空地找一个中心点，把中心点当做地球，自己当做月球，绕着这个中心点走一圈，并且在走的时候保证永远是正面对着这个中心点的，就很容易理解了~
关于月球公转和自转周期相等，也涉及到一个天文学名词——潮汐锁定。潮汐锁定的出现，和地月之间的引潮力有关系，月球对地球的引潮力在地球上形成了潮汐，而地球对月球的引潮力长期作用下使月球出现了形变，成为了一个椭球体。
这时候呢，月球在自转和公转的过程中就会被地球“锁定”，表现出来的结果就是，只能是月球的长轴正对地球。而一旦自转和公转周期有偏差，月球长轴就不在正对地球，长轴上受到的引潮力指向不同方向，在两个力的作用下月球会发生转动，又会转回到原来对着地球的角度。
月亮在绕地球公转时，自身也在自转，如果月亮绕地球转了三百六十度，也正好自身了一圈，这样月球的同步自转使它永远一面朝着地球，另一百背对着地球。
月球是属于地卫系的卫星，是我们地球唯一的一个卫星，月球与其他大行星的卫星一样，都具有公转和自转运动现象，这是一种自然规律，没有任何一个卫星天体也以例外。月球围绕着地球公转和自转运动过程，是不会总是一面朝向地球的情况，说月球总是一面朝着地球之说法是不正确的，这也许就是月球表面环境和反光度都是同一样表现的错觉，正因为月球表面是同一样的环境和反光度，不管月球如何自转和公转，都会是同一样的视觉反应，不会有什么不同的变化。因而，从地球上看去，像是总是一面朝向地球的假象，其实，这种说法是一种原错。
月球围绕着地球进行圆周循环运动的公转运行过程，一方面，是垂直于地球与太阳的黄道面并呈约为23度角进行公转运动的情况；二方面，月球与其他行星天体一样当然会产生角动力自然现象，卫星也属于行星天体的一类，也会有角动力现象的产生，角动力是行星天体自转运动的动力源，因此，太空中的任何行星和卫星天体都会有自转运动现象的发生，月球也不能独立地例外。况且，月球的自转运动方向是与地球的自转运动成反方向的情况，自转过程同样约为23度的交角现象，也就是说，地球和月球的自转运动是反向现象，基本上都在太阳的黄道面上，双方都按照自身的自转速度而进行着移动和变化。因而，不管月球自转和公转周期的速度如何，月球绝不可能会总有一面朝着地球的现象发生。
由此可见，说月球总是一面朝着地球之说法，是一种假象，是一种原错，是一种不正确的说法；月球当然会有自转运动现象。
