月球失去自轉，地球在中間充當著什麼樣的角色？

近日，天空中出現了很多與月球有關的天文奇觀，從2020年上半年的月掩火星、滿月、日偏食等天文奇觀，這些無不與月球有關，但我們仔細看，會發現一個共同的特點，無論是日偏食還是滿月，我們所看到月球的那一面始終都是一樣的，有區別的只是月圓的程度以及亮度。

可以說，不管我們在什麼時候，所看到的月球「景象」都是一樣的。

從我們的中國古代開始，便已經有人發現，月球對著地球的那一面，始終都不會有改變，其實這一切都和月球的自轉有關。

其實，自人類發現月球開始，月球便已經是地球的一顆衛星了，一顆失去自轉的衛星，所以，不管月球如何的繞地球公轉，月球的正面始終都是面對著地球的。

當然，由於月球本身的天平動（由於軌道自轉軸、離心率等因素的微小變化引起的月球周期性擺動），實際能看到的總區域會比一半要多一點（約59%），這使我們得以看到位於月球背面的東方海。

而在天體運動中，每一顆天體運動，都會有自轉的一個功能，但月球因為地球的影響，使得月球失去了自轉，那麼地球又是如何去影響月球的呢？

地球對月球的影響主要從三個方面：

第一：地月系統。

地球和月球

地月系統，是指地球與月球構成了一個天體系統，在地月系統中，地球是中心天體，月球受到地球的離心力和引力的作用，使月球圍繞著地球而運動，月球繞地球運動一個周期大約為27天7小時43分。

對於地月系統的形成，目前都還沒有一個準確的結果，不過很多科學家都認為這是月球撞擊地球的結果，但卻沒有最終證據證明這一現象，當然，也有分裂說，雙星吸積說等描述地月系統的形成，但這些都是沒有證據的學說，無法真正證明地月系統的形成。

但月球形成的一些現象，卻一直在吸引著科學家，也正因這樣，在人類航天史中，對於月球的探索一直都沒有停過，從前蘇聯發射的月球2號，到如今中國發射的嫦娥四號，每一次的探索，都不斷的開拓對月球的認識。

但月球在運動過程中卻始終都會受到地球的離心力和引力的作用，這是影響月球自轉的一個重要點。

第二：潮汐力。

潮汐力

太陽系中相鄰天體之間的潮汐力來源於萬有引力梯度和天體轉動的慣性力，而地球和月球組成的二體系統，是地月連線O₁O₂上的總質心O轉動。因為地球是非慣性坐標系，所以海水相對於地球運動時，會受到月球引力，地球質心運動和自轉運動產生的慣性力影響，這便形成了潮汐力。

而地球在每晝夜自轉一周時，會特定的位置會出現兩次的漲潮和退潮，同時當地球的自轉產生的離心慣性力和引力方向重合時，會使漲潮的效果變得更加的明顯。

潮汐力對於地球會產生影響，同樣的對於月球也會有影響，在月球上，潮汐的動力來自地球的引力梯度，而由於月球沒有海洋，地球的潮汐力作用在月球的巖石上只能引發固體潮汐。

潮汐力的鎖定

固體潮汐雖不能像海水那樣潮起潮落，但能引起巖石的反覆拉伸和壓縮變形，也同樣造成能量耗散，經過億萬年潮汐力的作用，月球相對於地月連線的偏轉運動已被潮汐力的制動作用鎖定，這就相當於月球的自轉被鎖定，其結果就是現在我們所看到的，月球始終以同一側面對著地球。

第三：動量矩守恆。

月球正面和背面

地球和月球之間的力矩主要有幾種形式體現。其一，海水的潮汐運動大面積地衝刷著海底，巨大的摩擦力對地球構成與自轉方向相逆的力矩，從另一個角度來分析，也就是說月球的引力將會拖動地球；其二，地月二體系統是一個封閉的系統，其總動量矩必須守恆，所以當地球停止自轉後，月球軌道運動的動量矩增大，從而對地球的影響也增大；其三，月球被捕捉鎖定，並不是真的代表了月球失去了自轉，因為地球的離心力和引力的方向會隨著地球的自轉而發生部分的偏離，這個過程中，捕獲月球的矩力方向也發生改變，月球因此發生部分的自轉，但還沒轉動多少，又被地球重新捕獲，朝著反方向運動，最終，月球產生了一個天平動的現象。

儘管地球和月球受到力矩的影響，但對於地月二體系統而言，總動量矩和總機械能的總量是保持不變的，因為這是一個封閉的系統，能量是不會發生溢散的。

總的來說，月球停止自轉，主要是受到地月系統、潮汐力、動量矩守恆的作用，而地球在其中扮演著非常重要的一個作用，因為地球是地月二體系統中的中心天體，所以，受影響最明顯的主要是月球，這也是天體運動中的一個奇特現象。

（圖片來源於網絡）