月球分毫不差地以同一面对着地球，这并不是什么巧合

作为我们地球的卫星，月球有一个引人注目的特点，那就是它在围绕着地球公转的过程中，一直只用同一面对着地球，以至于我们无法根本看到月球的背面是什么样子。那么问题就来了，为何在地球上始终不能看到月球的背面？这是巧合，还是另有原因呢？

如果说这是巧合的话，那这样的现象就不免让人浮想联翩，甚至还有人猜测月球本身就是一艘巨大的外星飞船，而其目的就是用来监视地球，不得不说，这是一个非常迷人的想法。

然而事实却不是这样，科学家告诉我们，月球分毫不差地以同一面对着地球，是因为月球自转一圈所用的时间，刚好与月球公转一圈的时间相等，但这并不是什么巧合！这其实是月球被地球潮汐锁定的结果，下面我们就来讲一下。

我们都知道，月球、地球乃至所有被称为“星球”的天体都是圆的，那为什么会这样呢？其实这是因为引力，虽然引力是四大基本力中最弱的一种力，但因为引力是一种长程力，并且可以无限叠加，所以当一个天体的质量达到一定程度的时候，其自身的引力就会造成整个星体发生形变。

在巨大的引力面前，构成星球的物质在整体上会呈现出流体的性质，而当它们达到流体静力平衡时，就成为了一个球体，月球当然也不例外。

很显然，由于地球的引力巨大，因此地球的引力也会对月球的形状产生影响，而因为引力的大小与距离的平方成反比，所以月球的各个部位受到的地球引力存在着很大的差距，在这种情况下，月球的流体静力平衡就会被地球引力破坏，从而在其正面和背面形成隆起（原因是引力和“惯性力”），这被称为潮汐隆起。

如上图所示，月球的公转速度为v1、自转速度为v2，当月球在“月球1”的位置上时，其形状被地球引力拉伸成了一个椭球形（注：图中的形状是为了方便讨论，实际上只是拉伸了一点，并没有这么夸张）。

由于月球上的潮汐隆起需要一段时间后才能恢复原状，因此如果月球的自转速度v2大于其公转速度v1，那么当月球运行到“月球2”的位置上时，在“月球1”的位置上形成的潮汐隆起就会偏离原来的方向（红色部分）。

因为与地球的距离不同，所以月球正面的潮汐隆起所受到的力F，会比其背面的潮汐隆起所受到的F'大一些，这就相当于地球的引力给月球施加了扭矩，而其效应与月球自转方向相反，在这种情况下，月球的自转速度就会减慢。

反过来讲，如果月球的自转速度v2小于其公转速度v1，那么这种扭矩的效应就与自转方向相同，在这种情况下，月球的自转速度就会加速。

总而言之，这种机制的效应就是永远指向月球的自转周期和公转周期同步，如果月球的自转速度快了，这种机制就会让月球的自转减速，反之则让月球的自转加速，日积月累之下，其最终的结果就是月球被地球潮汐锁定，分毫不差地以同一面对着地球，我们在地球上也就始终不能看到月球的背面了。由此我们可以看到，这并不是什么巧合。

其实在太阳系中潮汐锁定这种现象并不罕见，比如说木星和土星的很多卫星都是被潮汐锁定了的，其中就包括大名鼎鼎的木卫二（Europa）和土卫六（Titan）。相对而言，冥王星和它的卫星——冥卫一（Charon）就显得比较“奇葩”，因为它们居然是互相潮汐锁定的（如下图所示），而其原因就是冥王星的质量太小了。

值得一提的是，研究人员通过高精度的计时系统发现，平均每一年，地球的自转周期就慢16微秒（1秒相当于100万微秒），这就说明了月球的引力也会对地球造成同样的影响，只不过因为月球的质量比较小，所它对地球自转的影响就显得非常有限。