为什么月球始终以一面对着地球?

Question

为什么月球始终以一面对着地球?

Answer 1

起初形成地球和月球的时候也许并不是这样,但由于地球对月球的 潮汐力 作用,让月球相对地球的自转速度越来越慢,最终停下来,形成 潮汐锁定 .【类似案例】(1)地球在月球的潮汐作用下自传速度在变慢,一日的长度每100年增加1.6毫秒,4亿年前一天只有21.5小时.(2)冥王星和冥卫一两者都始终一面朝向对方,假如不考虑50亿年后太阳变红巨星导致地球毁灭,那终有一天地球和月球也形成这种面对面的状态.(3)由于水星轨道的偏心率较大(轨道是比较扁的椭圆),在太阳的潮汐力作用下形成“轨道共振”,使得其自转周期与公转周期之比为2:3,原理和潮汐锁定相近.【能量去了哪里】地球自转的能量在潮汐力作用下转化为地球物质摩擦后的内能,也有一部分转化为月球绕地运行的机械能,所以月球正在以每年3.8厘米的速度远离我们.在微博中看到很多同学问起,所以补充:【月球正在远离我们,是否有一天会脱离地球引力范围?】两个天体组成的系统中,不考虑别的天体,由潮汐效应造成远离无法让其解除引力束缚关系,这是因为两者距离趋向于无限远时,公转角动量可趋向无限大,无论初始角动量有多大都足以足以容纳.但由于有别的天体,远到一定程度两者的引力束缚关系就会因为引力摄动而受到影响.由于地球目前的自转角动量比月球绕地角动量大致小一个数量级,所以当地球被月球潮汐锁定后,地月距离会是现在的2倍内(网上没找到计算结果,这是我的估算),不足以被别的天体所干扰.而且这个过程太缓慢,等不到那一天地月系统已被变成红巨星的太阳所吞没.【如果不考虑太阳变红巨星,地球是否会被太阳锁定?】光从力学上说,由于月球对地球的潮汐作用远超太阳对地球,所以最终地球会被月球锁定而不是被太阳锁定.【如果没有其它天体干扰,行星是否会被太阳锁定?】会的,但由于行星与太阳间距离普遍非常远,这个过程会非常长,可能等不到那一天.【金星没有卫星,离太阳也不太远,那金星会不会被太阳锁定?】这个问题暂没有答案,因为金星的自转充满了谜团.金星的自转和公转方向是相反的,这本身是个谜.比起太阳,金星的自转似乎和地球的关系更密切:金星与地球平均584天的会合周期,几乎正好是5个金星的太阳日(差距比误差范围还小),也就是说每次地金最接近时,金星上总是某个固定的点面向地球,似乎与地球形成共振关系.所以,金星的自转会如何演变,至今无定论.