假設一顆人造地球衛星,在進入軌道時是沒有任何旋轉運動,那麼,它開始繞地球運動時是圖一的方式還是圖二的方式?我認為時圖一方式,因為按愛因斯坦相對論說法,地球周圍的時空是彎曲的,相對衛星而言,是在做直線運動。
月球像向日葵,總是一個面朝地球。這樣在地球上的人就看不到月球的另外一面。普遍的觀點是,月球是被地球潮汐鎖定的,所以月球始終以一個面朝向地球。真是這樣嗎?
假設月球開始圍繞地球公轉時,也是有自轉的,只是地球對它的潮汐鎖定就像剎車一樣,漸漸就把月球的自轉速度降下來了,最後停在了面朝地球的位置。但從圖三來看,地球對月球的潮汐鎖定,只是作用在圖中所標誌的位置,如果月球是有旋轉運動的,那這個作用點就在月球上不斷變換,並沒有抓住月球的某一固定點,這樣看來,潮汐力不具備對旋轉物體的剎車功能,不可能將月球潮汐鎖定。
其實能夠產生潮汐現象的因素至少有三個,一個是地球的質量足夠大,產生的「引力」足夠大;其引力大小變化隨著地球距離變化程度也就越大;月球的體積個頭足夠大,在月球形狀體積範圍內產生較大的引力差;月球形狀不規則,最好是棗核狀。
月球赤道直徑3476.2km,兩極直徑3472km。扁率只有0.0012。已經是非常圓了,我們直觀地看一下,假如一個足球和月球有一樣的扁率的話,最長直徑與最短直徑之差只有0.265mm,是不是非常圓了?
潮汐力是把地球周圍物體拉成一線的力,假如月亮是棗核狀的,潮汐力就是把這個棗核沿地球直徑方向順過來的力,就是使棗核的核尖對著地球的方向。不過月球並不是棗核狀的,所以這種鎖定是不存在的。
就算月球是棗核狀的,但潮汐力並不能像鐵索一樣抓住月球的某一固定點,使它不能轉動,而是對著某一固定位置用力,如果月球是旋轉的,那麼無論哪個部位轉到這個位置,都會受到這個力,這對轉動的月球來說,每個位置都是機會均等的,不可能給月球剎車。
而且,如果月球開始進入地球的軌道時是自旋的,那麼一切自旋都是有角動量的,有角動能,而潮汐力是不會改變其能量的,月球轉動,保持機械能守恆,也就是勢能與動能的相互轉換,就像單擺,地球引力有把單擺小球拉順的趨勢,但事實上,一個理想的單擺小球總會擺來擺去,不被拉順。即便月球是棗核狀的,自旋的,它在潮汐力的作用之下只能是自轉的速度呈現周期變化,而不會停下來用一面朝向地球的,所謂潮汐鎖定是不存在的。
現在只剩下兩種情況了,那就是月球在進如現在軌道前是不旋轉的,就像現在一樣,在進入現有軌道後變成了現在的一面朝向地球的運轉方式,這也就是在地球近地軌道上,月球選擇走直線的方式。繞地球一圈之後,在我們看來,外圈的月球走的路程多一些,內圈的月球走的路程要少一些,但對月球自己來說,走的路程是一樣的。但對於自然界的天體來說,絕對不自旋是不大可能的,那概率也太低了。 另外一種情況,月球開始不是完全剛體的,或者,像雞蛋似的,外邊是一層堅硬的殼,裡邊是液體,在繞地軌道上,潮汐遲滯了裡面的液體,液體與外殼之間發生摩擦,產生熱量,月球的轉動動能逐漸轉變為熱能,最終停下來,當然這是一個非常非常漫長的過程。