月球有自转吗
月球是有自传的。
月球在绕地公转的同时也在自转,其自转周期为27天7小时43分11.559秒(27.32天,同步自转);自转速度4.6267米/秒(月球赤道);由于月球的自转与公转同步,因此始终以同一面朝向着地球,以致造成月球只有公转无自转的错觉与假象。
这是“潮汐锁定效应”。因为月球是个球不是个点,月球各点到地球距离不等,于是受到地球的万有引力并不均匀。这个不均匀,就是所谓的潮汐力(地球给月球的潮汐力)。
说白了就是面向地球的地方受引力大,背面受引力小。于是月球在这个不均匀的引力下会发生应变,其实就是月球这个球不圆了,微微向地球方向凸起。
在远古时代,月球自转比现在快,于是随着月球不同的位置正对地球,月球的凸起也在不断改地方。对月球的影响就是导致了月球内部岩石的摩擦,月球的质心不断改变。结果就是月球的转动动能在摩擦下不断变成摩擦热(角动量不守恒,因月球应变的变化,总矩不为零)。
这就是潮汐力对月球自转的减速作用。直到月球自转被减速到有一面永远正对地球后,月球应变停止,内部岩石不再摩擦,就成了潮汐锁定。
简单的说就是天体的自转周期会受到周围天体引力的影响举几个潮汐锁定的例子:
1.木星的多颗卫星都和月亮一样自转周期和公转周期相同,它们总是把同一面对准木星;
2.冥王星和它的卫星卡戎互相潮汐锁定,二者的自转周期和它们互相的公转周期这四个周期是同一个值;
3.金星和地球虽然没有互相环绕,但每当金星运转到离地球最近的时候,金星朝向地球的总是同一面4.行星55巨蟹座e的自转周期和公转周期相同,说明行星也会被恒星潮汐锁定。
月球永远只有一个面对着地球,因此定义出了正面和背面,对着地球的那一面被定义为月球的正面,背对着地球的那一面就是月球的背面。因为地球大月球小,在地球上看月球,能够看到大约59%的月球表面,其余那部分在地球上是不可能直接观察到的。
像月球这样只有一个面对着地球的情况在太阳系中并不罕见,这种现象叫做潮汐锁定,月球就是被地球潮汐锁定了,从而月球只有一个面对着地球。被潮汐锁定的月球并不是没有自转,星球被潮汐锁定后自转一周所用的时间会和公转一周用的时间相等,如下图所示。正是因此,月球才能做到只有一个面朝着地球。
假如月球不自转,那么月球就永远只有一个面朝向宇宙深处的某个位置。在它围着地球公转的时候,它的表面就会逐步暴露给地球,地球上就能看到完整的月球表面。
假如月球的自转周期和公转周期不相等,那么月球就不会只有一个面对着地球了。就像地球围着太阳转,地球的自转周期和公转周期不相等,所以太阳光能够洒向地球表面的各个位置,如果太阳也长着一双眼睛,地球的表面就能在太阳的注视下一览无余。
说到了太阳就要说一下容易被人误解的地方。月球虽然只有一个面对着地球,但月球没有被太阳潮汐锁定,所以月球的正面也好背面也罢,都能接受到太阳光的照射。元宵佳节看到的月亮是一个大圆盘的时候,太阳光洒向了月球的正面,此时月球的背面是黑夜。当大年三十、初一的时候,天上看不到月球,是因为这是太阳光洒向了月球的背面,月球的正面没有光照故地球上看不到它。