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為什麼月球總是以固定的一面對着地球

月球的引力造成地球兩側海水的升漲,形成每日兩次的漲潮。隨着地球從西向東自轉,這兩次漲潮——一次永遠衝著月亮,另一次則背着月亮——在地球上從東向西移動。

潮水在地球上運動時,會在白令海和愛爾蘭海這樣的淺海海底掠過。這樣會造成摩擦,把轉動的能量變成熱。由於地球的轉動能就這樣慢慢地消耗着,我們這顆星球的繞軸自轉就會放慢。潮汐對地球旋轉所起的作用就像一副車閘,結果,每隔一千年,地球上的一天就會延長一秒鐘。

在月球引力影響下位置升高的不只是海洋。地球的固態地殼也相應發生變化,不過不那麼容易注意到就是了。岩層會沿着地球產生兩次輕微的凸起,一次朝着月亮,一次在地球的另一面。在岩石繞着地球凸起的過程中,岩層之間的摩擦力也消耗着地球的轉動能量。當然,這種凸起並不造成岩石環繞地核的轉動,但是,當我們這個行星運動而使各個不同的部分在月亮下面經過時,這種凸起會此起彼伏。

月球上沒有大海,沒有潮汐。然而,它的固體表面層會對地球的引力發生反應——地球的引潮力比月球對地球的引潮力大八十倍,因此,月面凸起的程度要比地面大得多。同時,如果月球也是以二十四小時為周期自轉的話,月球上所受到的潮汐摩擦力就要比地球上強烈。此外,由於月球的質量比地球小許多倍,要是它的自轉周期與地球相同,它在開始時所具有的總能量就要小得多。

隨着月球上較小的初始轉動能量在地球所引起的較大凸起中迅速消耗掉,它的自轉周期相對說來就會以很快的速度變長。它的自轉速度一定早在幾百萬年前就減慢到月球的一天等於地球的一個月那麼長的地步了。到了這時,月亮就會永遠用同一面對着地球。

這時,月面的凸起就被“凍結”起來,有一處凸起就在我們所看到的這一面的正中央,永遠對着我們。另一處就在我們所看不到的那一面的正中央,永遠背着我們。在月球運行時,這兩處都不再變動位置,於是不再有升降變動,也就沒有摩擦效應來改變月球的自轉周期了。因此,月球將永遠保持着以同一面朝向我們的狀態。你瞧,這並不是出於巧合,而是引力和摩擦作用的必然結果。

月球的情況是較為簡單的。在一定條件下,潮汐摩擦力可以造成更複雜的穩定條件。例如,近八十年來,人們一直認為水星(離太陽最近的行星,受太陽引力的影響最強烈)也象月球以一面朝向地球一樣,總是以一面對着太陽。實際上人們已經發現,在水星的情況下,摩擦效應能造成周期為58天的穩定自轉,這剛好是水星繞太陽公轉周期88天的三分之二。

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