月亮為什麼總是同一面對著地球？

很多時候的傍晚，當夜色慢慢降臨，我們總能看見一彎明月掛在天上。看得時間長了，人們發現雖然月亮的形狀總在變化，但是月亮總是用同一面對著我們，好象一個人靜靜的俯視著蒼茫大地上的芸芸眾生。這個現象也堅定了月亮圍繞地球轉，地球是宇宙中心的信念。

很長時間以來，人們不知道這是怎麼回事。人們對此發揮了豐富的想像力，想像出很多膾炙人口的美麗傳說。在中國的古老傳說中，月亮是天上人間，裡面住著仙女。而在西方的古希臘和古羅馬神話裡，月亮都被擬人化了，是一個美麗的女神。在希臘神話裡，月亮叫阿爾忒彌斯，在羅馬神話裡叫黛安娜。

月亮自傳和公轉示意圖

月亮確實圍繞地球轉，但是地球不是宇宙中心，只是宇宙中的一粒塵埃。月亮只用一面對著地球，是因為亮圍繞地球的公轉周期和月亮本身的自傳周期相等。如圖所示，當月亮自傳轉過90°時候，月亮也繞地球轉了90°。自轉一周，同時公轉一周。

那麼這種現象是怎麼形成的呢？一般認為是潮汐導致的。比如說地球由於受到海水潮汐的摩擦力，地球自轉在變慢。人們是如何發現地球變慢的呢？

海洋裡分布著大量珊瑚島和珊瑚礁。珊瑚礁是珊瑚蟲的遺體堆積而成的。珊瑚蟲體內分泌石灰質骨骼，死後留在原地形成珊瑚礁。珊瑚是群體生物，新的珊瑚生長在老的、死亡的珊瑚遺體上。珊瑚蟲分泌石灰質受到陽光、溫度的影響而有不同，一年一個周期，就像樹木的年輪一樣。生物考古學家發現四億年前的珊瑚每年有400條紋，現在的珊瑚每年是365條。因此得出結論地球自轉在變慢。

潮汐摩擦力示意圖

讓地球變慢的原因就是海水漲潮落潮。地球自轉方向是從西向東。月亮和太陽都是東升西落，與地球自轉方向相反。海水被月亮和太陽吸引，也從東向西移動。由於海水漲落的時候摩擦大洋洋底，給地球施加了摩擦阻力。按照珊瑚的條紋推算，十幾億年前的地球自轉非常快。現在每一百年地球自轉周期增加0.00164秒。再過四億年，地球自轉增加6560秒，每天延長1小時50分鐘。一年將減少到339天，每個月只有27天。那時候過年就沒有大年三十了，臘月二十八過大年。

自轉周期對地球最大的影響是晝夜溫差。自轉快，晝夜溫差小，適合遠古時期冷血動物生存。

那月亮是受到什麼潮汐影響呢？月亮上也沒有海水啊。這個問題也不難回答，涉及到地球和月亮的關係，以及月亮生成的假說。關於月亮是怎麼形成的，現在已知的是月球在行星的衛星中，相對行星體積是最大的。月亮體積是地球的1/49，其他行星的衛星都不到10%。而且月球的運行軌道偏心率非常小，為0.0167。月球近地點為36.33萬公裡，遠地點是40.55萬公裡。

在太陽系演化早期，宇宙氣體和塵埃受到引力作用向中心聚集運動的質點也會吸引一部分物質，形成早期的行星。太陽收縮到一定程度後中心開始發生核聚變，釋放出熱量。此時太陽還是巨大的高溫氣體球狀雲團，直徑可能達到火星軌道。外圍氣體球非常稀薄，其中一些固態星際物質因高溫呈現熔融狀態。隨著太陽引力越來越強，較小的輕的氣體被吹，留下較重的固態行星核，成為類地行星。太陽的外形逐漸清晰，減小。形成較高密度的恆星球。距離太陽球體外面較遠的行星保留了氣體，隨著溫度降低變成巨大的氣態類木行星。

類地行星在演化早期處於太陽氣體範圍內，溫度高，形成高溫巖漿星球。由於巖漿很快冷卻在表面形成硬質外殼，阻止了巖漿進一步冷卻。同時行星的大氣可以降低對外輻射，起到保溫的作用。沒有大氣的行星很快就冷透了。失去了液態內核。有液態內核的行星，會發生外殼的運動，在地球上就是板塊漂移引起的地震和火山。火星上沒有地震，內核是固態的，沒有「火震」。金星上有大量的火山，說明金星有一個液態的內核。金星能保留液態內核的原因就是有稠密的大氣。金星表面氣壓是地球表面的90倍！

月球就是在早期地球還是一團熔巖的時候，被一顆較大的小行星撞擊產生的。由於撞擊力量非常大，一部分熔巖脫離了地球，一邊旋轉一邊繞地球轉動。此時月球是液態的，距離地球比較近，潮汐作用影響比較大。由於月球太小，單位散熱面積比地球大，很快就冷卻下來。

月球正面照片

月球背面照片

月球背面的那些環形山比較多，沒有正面那些大面積的「海」。據科學家研究，月亮上那些陰暗的「海」是大面積的熔巖冷卻凝固形成的。說明月球曾發生過大量熔巖流出活動，覆蓋了大片月球表面。「海"的形狀呈圓形，說明是外部撞擊造成的，形成圓形凹陷區域。在月球冷卻後，再發生新的撞擊就只能形成環形山了。而且」海「主要在對著地球的一面，也印證了月球熔巖的潮汐現象最後結果，對著地球一面的月殼是最後冷卻的，比較薄。這就像蠟油凝固的時候，表面凝固了薄薄一層，下面還是可以流動的。

當月球自轉周期逐漸減慢，直到和公轉同步以後，月球才開始完全冷卻。如果是沒有同步就完全冷卻了，月球失去潮汐作用，還會繼續自轉下去，就不會形成同步。冷卻之後由於月殼比較薄，還會因為太陽引力的輕微潮汐作用發生火山和月震。如果是火山造成熔巖流出，形狀應該是不規則的，就像地球上的湖泊一樣，因地形而變化。月球表面這些地質活動在失去地球潮汐後還在進行。

月亮始終如一的看著地球，是地球和人類最親密的伴侶。即使用所有美麗的傳說稱讚她都不為過。