万户撞击坑

　　文/国家天文台月球与深空探测科学应用中心

　　月球为何总以一面示人？

　　月球是地球惟一的天然卫星，它围绕地球回旋不息。自从它诞生四十多亿年以来，从未离开过地球，是地球最忠实的伴侣。

　　仔细观察，我们很自然地会注意到，月球总以一面示人。这是为什么呢？

　　月球俗称月亮。月亮每天东升西落的运动是地球自转的反映。月亮围绕着地球转动表现为它在星空间自西向东移动，其轨迹称为“白道”。白道和黄道(地球绕太阳运动的轨迹)之间有5°多的夹角。月球绕地球转一周历时27天7时43分11.47秒，这一周期叫做“恒星月”。除了绕地球公转外，月球本身还在自转。月球自转的周期是27天7小时43分11.5秒，几乎等于它绕地球公转的周期。因此，无论在任何时间，我们从地球上永远只能看到月球的一面，另外一面总是背向地球，“犹抱琵琶半遮面”。由于月球的轨道是一个倾斜的椭圆形轨道，它在不同的轨道位置面向地球的一面稍有不同，所以人们从地球上可以观测到月球整个表面的59%。

　　月球永远以一面面向地球，如果不假思索，可能会以为月球没有自转。其实不然。我们可以想象，在月面上某点假设有一个垂直于月面的标志物，如果月球没有自转，在月球绕地球运行的过程中，由于该标志物始终指向空间同一方向，这样我们观察到的该标志物的指向会发生变化，月面的各部分会依次朝向地球，我们应该能看到月球的背面。所以，只有在月球的自转和绕地球转动的周期相等、方向相同(都是反时针方向)的情况下，月球才能永远以同一面朝向地球。

　　月球的自转周期和绕地球转动的周期相同，不是偶然巧合，而是因为地月之间相互潮汐引力的作用。月球可以产生对地球的潮汐引力，它能够造成地球两侧海水的升涨，对地球大气也会产生大气潮。类似地，地球也可以产生对月球的潮汐引力。月球过去的自转速度比现在要快得多，那时它的表面存在着如熔岩流之类的流体。地球强大的起潮力引发了月球上的潮汐，而潮汐摩擦会使月球自转减慢，直至自转周期等于公转周期。此时，地球不再引起月球上明显的潮汐作用，月球便只能以同一面朝向我们了。

　　潮汐摩擦不仅正在使地球自转减慢，还会影响到地月系统的演变。现在，地球自转的周期比月球公转的周期短得多，潮汐作用会引起地球的变形、质量分布的变化，从而使月球运动加速。一旦加速，它便逐渐螺旋式地远离地球，进入愈来愈大的轨道，因而月球绕地球公转的周期会更长。