为什么从地球只能看到月球的一侧?


61

为什么我们只看到月亮的同一侧?

如果这与重力有关,那么是否存在任何变量,这意味着我们可能有一天会比以前看到更多?


3
关于Phys.SE的相同问题:physics.stackexchange.com/q/4116/2451
Qmechanic,2013年

据我了解(我在一个天文学课上被告知),潮汐锁定只能在身体坚固时发生,即月亮现在没有液芯。
托尔比约恩Ravn的安徒生

Answers:


66

原因是我们称为潮汐锁定

重力梯度使天文物体的一侧始终面对另一侧时,就会发生潮汐锁定(或捕获的旋转),这种效应称为同步旋转。例如,地球月球的同一侧始终面向地球。潮汐锁定的物体绕其自身的轴旋转所需的时间与其绕其伴侣旋转的时间一样长。这导致一个半球不断面对伴侣的身体。通常,在任何给定的时间,只有卫星在潮汐作用下锁定在较大的物体周围,但是如果两个物体之间的质量差和它们的物理间隔很小,则每一个可能会在潮汐作用下锁定到另一个,就像冥王星冥王星之间的情况一样。卡龙。利用这种效果来稳定一些人造卫星。

         月球与地球的潮汐锁定

    图1:潮汐锁定导致月球绕地球旋转的时间大致相同。(来源:维基百科

图1,续 :除解放效果外,这会使月球保持朝向地球的方向相同,如左图所示。(月亮以极坐标图显示,并且未按比例绘制。)如果月亮根本没有旋转,它将在绕行星运行时在地球上交替显示其近端和远端。右边的图。

                         月球与地球的潮汐锁定

                         图2:一个月内经纬度的月球解放(资料来源:维基百科

从地球的角度看,震动表现为月球来回缓慢摇摆,使观察者在不同时间看到的地表部分略有不同。

有三种类型的月球解放:

  • 经度振动是由于月球绕地球轨道的偏心引起的。月球的自转有时会导致,有时会滞后于其轨道位置。

  • 纬度的起伏是由于月球的自转轴与绕地球轨道的法线之间略微倾斜造成的。它的起源类似于地球围绕太阳公转所产生的季节。

  • 昼间的自由释放是由于地球自转引起的每日小振荡,它首先将观察者带到连接地球和月球中心的直线的一侧,然后又引导到直线的另一侧,使观察者可以首先环顾月球的一侧然后绕着另一个旋转,因为观察者在地球表面,而不是地球中心。

所有有关潮汐锁定的Wikipedia有关Libration的Wikipedia的报价和图像。


除了引用维基百科,您还能写些什么吗?
HDE 226868

28

这主要是因为月球自转如何-这是在纺纱只是正确率,以使我们看不到它的一个侧面。这是一个手工制作的图表,显示了我的意思:

在此处输入图片说明


2
是不是说“它是在纺纱只是正确率”就像在说“我不属于地球的中心或飞走进入太空,因为地球表面的推我了刚刚权力来平衡我的体重”?
大卫·加纳

21

月亮的自转周期为〜27.322天,公转周期也为〜27.322。这意味着,它绕地球旋转的每一个度,都会绕自身旋转一个度,因此同一侧始终面向我们。

这是由于潮汐力耦合了系统中的各种振荡器(月球公转,月球轨道,地球公转)。当振荡器耦合时,它们趋于稳定到同相或异相180度的状态。两种情况都在这里引起潮汐锁定。

  • 这是一个实验,您可以尝试从标尺的两端悬垂一个摆,并给它们一个小的相位差。随着时间的流逝,相位将匹配。

20

作为其他答案的补充,让我谈谈为什么行星趋向于潮汐锁定的问题。简而言之,行星表面两侧之间的重力引力所施加的扭矩会引起摩擦,当未经过潮汐锁定时,它又消散了(原始)月球的多余自旋。发生锁定时,耗散最小。
另一个伪像是,月亮也正在远离地球移动(因为它失去了角动量)。参见例如http://curious.astro.cornell.edu/question.php?number=124


16

这里的其他答案非常适合从技术角度进行解释。

对于日常的例子,想象一下拿不对称的东西(例如上面贴有粘土的大理石)然后旋转它。不对称最终使对象以某种方式旋转。月亮就像这样,除了方式更复杂之外,因为它与地球的相互作用是方程式的一部分。


您能否详细解释潮汐锁定的原因?您的答案是唯一朝这个方向提供解释的答案。我认为这是更重要的信息,而不仅仅是说“嘿,它的旋转和旋转的周期是相同的。”
2014年

6

RE:总是看到月亮的同一侧。也可能归因于月亮密度的差异。最近确定,月球周围存在引力变化,这将支持月球一侧上物质密度更高的可能性。这样,月亮的较高密度区域将始终面向地球。这类似于在硬质表面上将重物贴在球的一侧。球的较重的一侧将始终面向地面并朝向重力。这与月球较重的一面朝向从地球发出的引力的结果相同。月亮完美地旋转以始终保持同一面朝向地球,实在是太巧合了。尤其是由于月亮从地球上移开并在变化,它的距离和时间不断围绕地球旋转。大约10年前,我提出了这一理论,但还没有其他任何理论可以使我确信这不是真正的可能性。这个理论也可以解释为什么水星总是面对太阳。水星上没有潮汐影响它的定向,似乎两个物体都受到相同力的作用,以使相同的侧面朝向相同的方向。这个理论也可以解释为什么水星总是面对太阳。水星上没有潮汐影响它的定向,似乎两个物体都受到相同力的作用,以使相同的侧面朝向相同的方向。这个理论也可以解释为什么水星总是面对太阳。水星上没有潮汐影响它的定向,似乎两个物体都受到相同力的作用,以使相同的侧面朝向相同的方向。


2
您能为这个“理论”提供可靠的参考,以避免投票否决吗?(包括月球的质量有显著不均匀分布相对于成直角地月矢量飞机的想法。)也解释了为什么有水星上没有潮汐(OH和水星也无法保持相同的脸向太阳)。
罗布·杰弗里斯

2
我几年前读过的有关水星的文章都是错误的。显然,曾一度有人认为水星的一面总是面向太阳。被证明是不准确的。尽管这确实消除了第二个争论。那并没有改变我的最初理论。绕月球发送的两颗重力感应卫星确实发现了月球引力的不规则性。(请参阅:en.wikipedia.org/wiki/Gravitation_of_the_Moon
丹·米切尔
By using our site, you acknowledge that you have read and understand our Cookie Policy and Privacy Policy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.