体育外围|月球,为啥有个“背面”?

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体育外围-12月8日凌晨2点23分,嫦娥四号探测器搭载长征三号乙开始了登月之旅。她肩负着一个沉重的愿景:第一次建造人类探测器,在月球背面软着陆。

请注意月亮背面的关键词——。你有没有去抬起头来看,我发现是月光很多次?你有没有注意到,我们看不到月亮有玉兔和桂树的那一面?最终,几千年来,月球只有一边一直对着地球,另一边一直背对着地球。问题是,谁把月亮变成了双面伊拉克人?实时角速度只是表面原因,用一句话来解释这个现象更容易:月球绕Max Wolfe转,月球自己转的时间大概是28天。想象在一棵大树上画一个大圆,在大圆上均匀分布360个标记。

一直对着这棵大树,转身走360步。在大圆上每退一步,身体弯曲1度。

行走结束,身体也完成了360度旋转,回到了原来的位置。也就是说,当你在一定程度的时间内完成了角速度和Max Wolfe,你就永远不会面对大树了。

月球总是面向地球的现象也是如此。在天文学中,这被称为实时角速度。但是,这只是表面原因。

“月球形成得很早,它的角速度比现在慢得多。只有几个小时,不是现在的28天左右。”南京大学天文与空间科学学院教授周立勇告诉《科技日报》记者,月球曾经是地球的“多面伊拉克”。

几亿年来,月球的角速度被大大减缓,以至于角速度和公转周期的角速度一模一样,导致它始终面向地球。所以,根本原因是,谁给月球的角速度踩了刹车?潮汐力是罪魁祸首。

要说明月球变化很快,潮汐力是最容易记住的因素。地球和月球互相围绕,有万有引力,会互相给予潮汐力。地球上的潮汐现象与月球对地球的吸引力有关。

住在海边的人,一天两次找不到海水涨跌。一个是月亮在地球背面的时候,一个是月亮在头顶的时候。周立勇解释说,这是因为地球的月球引力在面向月球的一侧更强;背向月球的一面受到月球引力的强烈吸引。

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重力指向月球。地球绕月球运行时,离心力在任何一点都是一样的。

地球产生的离心力方向和月球引力方向忽略不计。结果,地球背向月球一侧的月球引力略大于离心力,而月球背向月球一侧的月球引力略小于离心力,最后两边感受到一个远离地心的力。

于是地球两边的海水上升。“月球绕地球运行时,一定程度上不会受到地球带来的潮汐力的影响。”周立勇说,地球的潮汐力是使月球表面朝向和背离地球凸出,使月球变平。

月球上虽然没有海水,但月球的壳、幔、核仍能感受到潮汐力,构成了月球内部大幅度涌动的固体潮汐。这种固体潮汐造成了月球地幔层之间的巨大摩擦,这种摩擦转化为月球外壳内部的热能。

这可以在几十亿年内机械地系统化月球的动能。扭矩是必要的制动机制。但潮汐力带来的摩擦力学系统可能是有限的。中国科学院国家天文台研究员平劲松及其同事发现,月球内核与月球地幔之间的流体属于超低粘性层,这意味着月球内核与月球地幔之间因潮汐力而产生的摩擦力很小,因此月球的机械系统没有太大的动能。

“关键是潮汐引起的摩擦力会在月球内部再次发生。这个过程不可能机械地失去地球和月球系统的总机械能,也不可能制动月球的角速度。”周立勇说。

两位天文学家都指出,最必要的制动机制是力矩
想象一下,在月球内部,有一条与地球中心和月球中心连线方向相同的长轴。长轴是瞬间托住地球中心的,但是因为月球需要角速度,所以下一刻长轴不会稍微经过,它还是托住了地球中心。

这时来自地球的潮汐力会在月球长轴两端产生力矩。这个力矩在过去的长轴位移方向忽略不计,也就是在月球角速度方向刚好忽略不计。这并不一定会改变月球角速度的角动量,导致月球角速度逐渐变慢。

好在月球的角速度周期和公转周期差不多,最后还有我们在地球上看到的“背面”。。

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