【原】科學(xué)百科第25期：為什么月球總是以固定的一面對著地球？

高?？苹?/a> 2021-01-22

科普科幻文學(xué)創(chuàng)作者必須具有比較豐富的文史知識和科學(xué)知識作為基礎(chǔ)，才能創(chuàng)造出優(yōu)秀的作品。為了讓大家更方便快捷去接觸了解這些資料，《高?？苹谩菲脚_(tái)每周會(huì)推送一篇科學(xué)知識相關(guān)的干貨文章供大家欣賞學(xué)習(xí)。

本期為大家?guī)恚?/span>

《你知道嗎——現(xiàn)代科學(xué)中的100個(gè)問題》

本書是阿西莫夫的優(yōu)秀作品之一。

作者以通俗的語言，深入淺出地解釋了現(xiàn)代科學(xué)中的一百個(gè)尖端課題。

其中，有些是了解現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)所必須具備的基礎(chǔ)知識，如科學(xué)的研究方法、二進(jìn)制數(shù)、相對論、亞原子粒子、核聚變、熵、晶體、病毒等。有些則是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的前沿陣地，如黑洞、統(tǒng)一場論、夸克、快子、金屬氫等。

作者對這些問題的來龍去脈，它們目前處在什么樣的狀態(tài)、有沒有希望得到解決等問題均作了回答。

▼

第二十五個(gè)問題： 為什么月球總是以固定的一面對著地球？

月球的引力造成地球兩側(cè)海水的升漲，形成每日兩次的漲潮。

隨著地球從西向東自轉(zhuǎn)，這兩次漲潮——一次永遠(yuǎn)沖著月亮，另一次則背著月亮——在地球上從東向西移動(dòng)。

潮水在地球上運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)在白令海和愛爾蘭海這樣的淺海海底掠過。這樣會(huì)造成摩擦，把轉(zhuǎn)動(dòng)的能量變成熱。

由于地球的轉(zhuǎn)動(dòng)能就這樣慢慢地消耗著，我們這顆星球的繞軸自轉(zhuǎn)就會(huì)放慢。潮汐對地球旋轉(zhuǎn)所起的作用就像一副車閘，結(jié)果，每隔一千年，地球上的一天就會(huì)延長一秒鐘。

在月球引力影響下位置升高的不只是海洋。

地球的固態(tài)地殼也相應(yīng)發(fā)生變化，不過不那么容易注意到就是了。

巖層會(huì)沿著地球產(chǎn)生兩次輕微的凸起，一次朝著月亮，一次在地球的另一面。

在巖石繞著地球凸起的過程中，巖層之間的摩擦力也消耗著地球的轉(zhuǎn)動(dòng)能量。當(dāng)然，這種凸起并不造成巖石環(huán)繞地核的轉(zhuǎn)動(dòng)，但是，當(dāng)我們這個(gè)行星運(yùn)動(dòng)而使各個(gè)不同的部分在月亮下面經(jīng)過時(shí)，這種凸起會(huì)此起彼伏。

月球上沒有大海，沒有潮汐。

然而，它的固體表面層會(huì)對地球的引力發(fā)生反應(yīng)——地球的引潮力比月球?qū)Φ厍虻囊绷Υ蟀耸?，因此，月面凸起的程度要比地面大得多?/span>

同時(shí)，如果月球也是以二十四小時(shí)為周期自轉(zhuǎn)的話，月球上所受到的潮汐摩擦力就要比地球上強(qiáng)烈。

此外，由于月球的質(zhì)量比地球小許多倍，要是它的自轉(zhuǎn)周期與地球相同，它在開始時(shí)所具有的總能量就要小得多。

隨著月球上較小的初始轉(zhuǎn)動(dòng)能量在地球所引起的較大凸起中迅速消耗掉，它的自轉(zhuǎn)周期相對說來就會(huì)以很快的速率變長。

它的自轉(zhuǎn)速度一定早在幾百萬年之前就減慢到月球的一天等于地球的一個(gè)月那么長的地步了。到了這時(shí)，月亮就會(huì)永遠(yuǎn)用同一面對著地球。

這時(shí)，月面的凸起就被“凍結(jié)”起來，有一處凸起就在我們所看到的這一面的正中央，永遠(yuǎn)對著我們。

另一處就在我們所看不到的那一面的正中央，永遠(yuǎn)背著我們。在月球運(yùn)行時(shí)，這兩處都不再變動(dòng)位置，于是不再有升降變動(dòng)，也就沒有摩擦效應(yīng)來改變月球的自轉(zhuǎn)周期了。

因此，月球?qū)⒂肋h(yuǎn)保持著以同一面朝向我們的狀態(tài)。你瞧，這并不是出于巧合，而是引力和摩擦作用的必然結(jié)果。

月球的情況是較為簡單的。

在一定條件下，潮汐摩擦力可以造成更復(fù)雜的穩(wěn)定條件。

例如，近八十年來，人們一直認(rèn)為水星（離太陽最近的行星，受太陽引力的影響最強(qiáng)烈）也像月球以一面朝向地球一樣，總是以一面對著太陽。

實(shí)際上人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在水星的情況下，摩擦效應(yīng)能造成周期為58天的穩(wěn)定自轉(zhuǎn)，這剛好是水星繞太陽公轉(zhuǎn)周期——88天——的三分之二。

科學(xué)百科知識系列

···

艾薩克 · 阿西莫夫

Isaac Asimov

1920－1992

美國著名科幻小說家、科普作家、文學(xué)評論家，是美國科幻小說黃金時(shí)代的代表人物之一。

阿西莫夫一生著述近500本，題材涉及自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)和文學(xué)藝術(shù)等許多領(lǐng)域，與儒勒·凡爾納、赫伯特·喬治·威爾斯并稱為科幻歷史上的三巨頭，同時(shí)還與羅伯特·海因萊因、亞瑟·克拉克并列為科幻小說的三巨頭。

其作品中以《基地系列》、《銀河帝國三部曲》和《機(jī)器人系列》三大系列被譽(yù)為“科幻圣經(jīng)”。曾多次獲代表科幻界最高榮譽(yù)的雨果獎(jiǎng)和星云終身成就大師獎(jiǎng)（雨果獎(jiǎng)7次、星云獎(jiǎng)3次、軌跡獎(jiǎng)2次）。小行星5020、《阿西莫夫科幻小說》雜志和兩項(xiàng)阿西莫夫獎(jiǎng)都是以他的名字命名。

他提出的“機(jī)器人學(xué)三定律”被稱為“現(xiàn)代機(jī)器人學(xué)的基石”。