爲什麽我們看不見月球的背面?

葫蘆科普 2024-05-13 21:11:31

自古以來,月亮就一直是人類凝視和思考的對象。無論是在靜谧的夜晚,還是在太空的深處,我們總是只能看到月球的同一面。這種現象引發了無數的好奇和疑問:爲什麽會這樣呢?這個現象背後的奧秘又是什麽呢?讓我們一起揭開月球神秘的面紗。

首先,我們要厘清一個常見的誤解。很多人認爲月球是不自轉的,但事實並非如此。月球確實在自轉,但它的自轉周期恰好等于繞地球公轉的周期,大約27.3天。這意味著當月球繞地球運行一周時,它也正好自轉了一周。所以從地球上看,我們永遠只能看到月球的同一面。

這種現象被稱爲“潮汐鎖定”。月球之所以能夠保持這樣的狀態,是因爲地球和月球之間存在著一種特殊的引力平衡。

那潮汐鎖定是如何發生的呢?簡單來說,就是地球和月球互相拉扯對方,形成潮汐力。

由于地球和月球都不是剛性球體,它們都會被對方的引力稍稍變形。地球受到月球的引力拉扯,會被拉長變成橄榄球狀;而月球也會被地球的引力拉長變形,只不過幅度較小。

此外,地球上的海水也會被拉扯産生潮汐,水面隆起。總的來說,無論是固體還是液體,只要不是理想的剛性球體,就會因爲引力而變形。這種變形就會消耗能量,最終通過內部摩擦把能量轉化爲熱能而消散掉。

那麽上述的變形和內部摩擦是如何影響月球自轉的呢?

事實上,地球和月球之間的相互拉扯還産生了一對力矩,試圖改變對方的自轉狀態。具體來說,月球的引力試圖加快地球自轉,而地球的引力則試圖減慢月球自轉。

你可能會覺得岩石堅硬,怎麽會有內部摩擦呢?事實上,任何固體都是由原子或分子堆積而成的,當受到外力扭曲時,內部就會發生微小的相對滑移。雖然這種滑移在宏觀上看不出來,但卻會耗費能量,就如同堅硬的石塊在地面滑動時也會摩擦生熱一樣。

由于月球內部含有熔岩等非彈性物質,當月球受到地球引力的扭曲作用時,就會在內部産生大量的摩擦。這些摩擦爲月球自轉提供了阻力,並且是不可逆的過程。所以,月球自轉速度會越來越慢,直至與公轉同步爲止。

有趣的是,月球並非只是被動地接受改變,它同樣也在影響著地球。那股試圖增加地球自轉速度的力矩,正在逐漸減緩地球的自轉。

據科學家估計,地球的自轉在50億年前可能只需要21個小時就能完成一個循環。隨著時間推移,地球每天的時長會越變越長,同時也在慢慢加大與月球之間的距離。

如果這一趨勢持續下去,那麽幾十億年後的某個時候,也許地球的自轉周期最終也會與月球的公轉周期同步。到那時,地球就永遠只有一面朝向月球,兩者形成所謂的“雙子潮汐鎖定”狀態。

不過,我們放心,這種情況在太陽耗盡燃料、地球生命終結之前都不會發生。所以在未來的50億年裏,我們仍然能繼續欣賞日出日落和月球滿缺的輝映。

人類對月球遠側的探測曆史可以追溯到上世紀60年代。1959年10月,蘇聯的月球3號是首個拍攝到月球遠側的探測器。1966年5月,美國的勘測軌道航天器5號進一步拍攝了月球遠側的大部分區域。此後,很多航天器又對月球遠側進行了更高分辨率和多波段的成像。

2019年,中國的嫦娥4號探測器創造了人類航天器首次在月球遠側著陸的紀錄。它還拍攝了月球遠側的高清影像,讓人類第一次近距離一睹這個神秘區域的風貌。通過航天器捕捉的高分辨率影像,我們得以一窺月球遠側的神秘面紗,發現它與我們熟悉的月球近側有著顯著的不同之處。

2024年5月3日,嫦娥六號探測器在中國海南文昌航天發射場由長征五號遙八運載火箭成功發射。嫦娥六號的主要任務是在月球背面南極艾特肯盆地進行采樣並返回。艾特肯盆地是太陽系中已知的最大撞擊坑之一,具有重要的科研價值,可能保存了月球上古老的岩石。

嫦娥六號探測器搭載了多個國際載荷,包括歐空局月表負離子分析儀、法國月球氡氣探測儀、意大利激光角反射器和巴基斯坦立方星等,展現了務實的國際合作。

月球背面最引人注目的是,月球這側的隕石撞擊坑密度遠遠高于近地側。這種現象的原因在于,數十億年來,月球近側一直承受著來自地球方向的隕石“轟炸”,導致許多舊的撞擊坑被新的撞擊事件所覆蓋,從而在視覺上隕石坑的數量相對較少。

此外,月球遠側的另一個顯著特征是缺乏那些我們在月球近側常見的廣闊暗色區域,即人們常說的“月海”。月海是月球表面廣闊的平坦區域,由于其較低的反照率而呈現出暗色調。月球遠側之所以缺少這樣的地貌,主要歸因于其地殼的物質組成與近側存在顯著差異。這種差異可能與月球形成早期的內部動力學過程有關,當時月球的岩漿洋冷卻並固化,形成了不同的地殼層。

月球遠側的這些特征不僅爲我們提供了關于月球早期曆史的獨特視角,而且對于理解月球的地質演化、月殼的形成以及月球內部結構提供了寶貴的線索。隨著未來更多的探測任務和深入研究,月球遠側的神秘面紗將逐漸被揭開,爲我們揭示更多關于這個地球唯一自然衛星的秘密。

盡管月球遠側看上去滿目瘡痍,缺乏近地側那些可愛的“兔子”或“月亮女神”的形象,但從地質和天體物理的角度來看,它同樣有著不可多得的研究價值。

我們對月球的了解還在繼續深入,未來將有更多的月球探測任務執行,也許有朝一日甚至可以親自登陸在月球背面。無論如何,月球永遠只有一面朝向地球的怪異現象,將持續吸引著人類對其中蘊含的自然奧秘的好奇。

就讓我們拭目以待,期待科學家給出更多新的解釋,去了解天地間更多有趣的現象吧!

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葫蘆科普

簡介:來自星星的小胖子