很多人可能都知道,月球存在正面和背面,那是因?yàn)樵虑虻恼媸冀K朝向地球,而背面一直背對(duì)地球,為什么會(huì)這樣?這一切只是巧合嗎?還是另有隱情?
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當(dāng)然不是巧合,而是必然,當(dāng)然這種必然也是有隱情的,這個(gè)隱情就是“潮汐鎖定”,地球?qū)υ虑虻某毕i定,死死地把月球給鎖住了。
實(shí)際上就相當(dāng)于地球用一根很長(zhǎng)的繩子把月球給拴住了,然后用力拉著月球轉(zhuǎn)圈圈。地球和月球很大,再加上我們本身生活在地球的某個(gè)狹小范圍內(nèi),很難直觀地感受到這一點(diǎn)。但是如果我們把地球和月球縮小到平時(shí)我們看到的物體大小,就很好理解了。
我們先來(lái)了解一下潮汐力,然后再講解潮汐鎖定。
假設(shè)你用一根繩子把一個(gè)氣球拴起來(lái),然后拉著這根繩子用力轉(zhuǎn),你能想象到,球的形狀肯定會(huì)發(fā)生變化,它會(huì)變扁,從原來(lái)的圓形變?yōu)闄E圓形。為什么會(huì)這樣?
這就牽扯到氣球受到的拉力和離心力作用了。在旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中,氣球一直會(huì)受到你的拉力,氣球轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程也會(huì)受到離心力作用,這兩個(gè)力的方向正好相反,就像兩個(gè)力朝兩個(gè)方向不斷拉扯氣球一樣,當(dāng)然氣球會(huì)被拉扁了。
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而地球和月球,還有其他天體也是如此,地球和月球之間有引力,就相當(dāng)于你拉拽氣球的拉力,只不過(guò)地球和月球之間沒(méi)有可見(jiàn)的繩子,而是無(wú)形的繩子,同時(shí)月球的公轉(zhuǎn)也會(huì)產(chǎn)生離心力。
太陽(yáng)與地球之間的關(guān)系也是如此。由于地球受到的離心力是相同的,但是地球各部受到的太陽(yáng)引力卻不一樣,因?yàn)橐?huì)隨著距離增加而變小。結(jié)果就是地球背對(duì)太陽(yáng)的一側(cè)引力比離心力小,而朝向太陽(yáng)的一面引力會(huì)大于離心力,結(jié)果就會(huì)表現(xiàn)出海水會(huì)朝著這來(lái)年各個(gè)方向“隆起來(lái)”,這就是潮汐力的作用,表現(xiàn)出海水的漲潮落潮。
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當(dāng)然,地球海水的潮漲潮落會(huì)同時(shí)受到太陽(yáng)和月球的影響,這里就不再詳述了。
明白了上面的潮汐力,重點(diǎn)就來(lái)了,下面說(shuō)說(shuō)潮汐鎖定。
上面說(shuō)了,太陽(yáng)對(duì)地球的潮汐力會(huì)讓地球上的海水隆起,月球圍繞地球公轉(zhuǎn)時(shí)也會(huì)受到地球的潮汐力,只不過(guò)月球上沒(méi)有海水,但潮汐力同樣會(huì)讓月球隆起,只不過(guò)隆起得不太明顯,畢竟是固體,所以月球嚴(yán)格來(lái)講是橢圓的,并不是圓形。
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既然月球是橢圓的,那么當(dāng)?shù)厍蛴昧E圓形的月球時(shí),會(huì)發(fā)生什么呢?
如果不好理解,不妨再次把地球和月球縮小,地球就是你,月球就是你手里的氣球,一個(gè)扁氣球。
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想象一下,你通過(guò)繩子拉著一個(gè)扁氣球旋轉(zhuǎn),繩子系在氣球比較長(zhǎng)的一端,無(wú)論原來(lái)氣球的哪一面朝向你,最終的結(jié)果都會(huì)是這樣的:氣球都會(huì)朝著拉力的方向保持豎直。
地球與月球也同樣如此。因?yàn)闄E圓形的月球不同的部位受到地球引力強(qiáng)度并不一樣,比較長(zhǎng)的部位受到的引力更強(qiáng),所以月球自然會(huì)朝著強(qiáng)引力的方向豎直,時(shí)間長(zhǎng)了,月球比較長(zhǎng)的一面就會(huì)始終對(duì)著地球,這就是所謂的“潮汐鎖定”。

說(shuō)到這里,可能你還有疑問(wèn)。地球在拉拽月球,同時(shí)月球也在來(lái)拽地球,地球也應(yīng)該因?yàn)樵虑虻囊Χ绘i定啊,為什么地球沒(méi)有被鎖定呢?
主要是因?yàn)榈厍虻馁|(zhì)量比月球大,很難鎖定,這就像你拉著一個(gè)比你重很多的物體,就很難對(duì)這個(gè)物體鎖定。不過(guò)根本原因還在于時(shí)間不夠長(zhǎng),足夠長(zhǎng)的時(shí)間過(guò)后,地球也會(huì)被月球鎖定。當(dāng)然這里是理想情況,并沒(méi)有考慮到太陽(yáng)的影響。
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比如說(shuō)冥王星和它的衛(wèi)星卡戎就是這樣的,我們經(jīng)常說(shuō)衛(wèi)星圍繞行星公轉(zhuǎn),其實(shí)冥王星和卡戎之間并不是誰(shuí)圍繞誰(shuí)公轉(zhuǎn),它們的關(guān)系更像是雙星系統(tǒng),各自都圍繞彼此旋轉(zhuǎn)。

這是因?yàn)橼ね跣呛涂ㄈ值馁|(zhì)量相差不是很大,它們圍繞著系統(tǒng)的質(zhì)心旋轉(zhuǎn)。在這樣的系統(tǒng)里,冥王星和卡戎都被對(duì)方“潮汐鎖定”了,其中的一面都始終朝向?qū)Ψ健?/p>
事實(shí)上,地球和月球也是圍繞著系統(tǒng)的質(zhì)心旋轉(zhuǎn),只不過(guò)地球與月球質(zhì)量相差很大,看起來(lái)好像月球圍繞地球旋轉(zhuǎn)。

那么,地球被月球“潮汐鎖定”需要多長(zhǎng)時(shí)間呢?根據(jù)科學(xué)計(jì)算,時(shí)間非常漫長(zhǎng),直到太陽(yáng)死亡之后演化為白矮星,地球也不能被潮汐鎖定!
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