地球繞著太陽轉,月亮繞著地球轉,誰來繞著月亮轉?

本文參加百家號 #科學了不起# 天文航天系列徵文賽。

網友：我們觀測到行星、小行星、彗星圍繞著太陽軌道進行公轉，衛星會圍繞著行星、小行星對進行公轉，但是，我沒有印象聽過有星球圍繞衛星（月球）旋轉。那麼問題來了，衛星也會擁有自己的衛星嗎？如果衛星不會有自己的衛星，那又是為什麼呢？期待你的答覆！

基於這條提問的熱度還有大家熱情的後續提問，我決定求助在這個領域更淵博的專家，來更新我的回答。感謝派屈克「我愛小行星」泰勒向我分享的知識。

是的，理論上月球也可以有自己的衛星。在衛星附近一定範圍內存在名為希爾球的空間，在這個空間範圍內，衛星可以存在環繞自己公轉的子衛星。

一個比較容易理解的例子就是太陽-地球-月球系統。地球是太陽的衛星，而月球是地球的子衛星。地球的希爾球半徑約為1500000千米（0.01 AU，235地球半徑），月球距地球約380000千米，在地球的希爾半徑內，因此月球可以環繞地球公轉。大致來說，處於希爾球半徑內的空間範圍中時，物體受地球重力的影響大於收到太陽重力的影響。如果月球出於某種原因遠離出地球的希爾球，那麼月球將會停止環繞地球轉而像其他那些行星、小行星、彗星一樣環繞太陽進行公轉。

木星的希爾球半球為0.36AU，要遠遠大於地球的希爾球半徑，這是一方面是因為木星的質量要大於地球，可以產生更強的重力吸引力，更重要的是，木星要比地球更遠離太陽，太陽對木星的引力要比對地球的引力弱，因此對木星周圍的物體來說，木星的引力影響就更強。木星巨大的希爾球半徑也解釋了為什麼木星擁有諸多的衛星，為什麼木星對其軌道附近的彗星影響力如此之大。

月球可以擁有自己的衛星嗎？

是的，月球當然可以擁有自己的子衛星。地球-月球-月球子衛星的體系可以遵循上述邏輯成立。月球的希爾球半徑為60000千米（約為地球和月球之間距離的六分之一），在這個半徑範圍內子衛星可以存在。如果一個物體脫離出月球的希爾球，它將遠離月球，環繞地球開始公轉。唯一存在的問題是，由於潮汐的影響，月球的子衛星不能永遠在月球軌道公轉。

月球同其他太陽系中的衛星一樣，在圍繞地球公轉的同時進行著自轉，使得月球永遠以同一面朝向地球（月球繞自轉軸的自轉周期與繞地球的公轉周期相同），這也導致了地球和月球間存在潮汐力。潮汐力使地球產生了滿潮和低潮。這也將導致任何在月球希爾球內的物體都會受到潮汐影響產生軌道的衰減，月球的子衛星將逐漸發生軌道的收縮。換句話說，子衛星與月球見得距離將會越來越近直到子衛星墜入月球或者潮汐力將子衛星撕碎。

月球作為子衛星本身如何能存在呢？

上述關於子衛星的討論不能套用到太陽-地球-月球體系內，因為地球本身並沒有像月球繞地球一樣，繞太陽進行同步的自轉（事實上也沒有這樣的行星）。這就使月球可以繞地球公轉的軌道維持穩定。

人造月球衛星探測器是如何維持繞月球穩定公轉的呢？

月球探測器只環繞月球幾年時間，在天文標準內這只是很短的時間。人造衛星可以在任務期間維持環繞月球或其他衛星的軌道是因為，潮汐要對軌道產生影響使其脫離軌道需要上百萬年甚至更長時間。因此我們可以使用太空飛行器火箭推進器對軌道產生的變化隨時進行修正，來維持人造衛星在幾年時間內環繞月球的軌道穩定。

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

3. 南北角- astro

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編輯：呼樂樂