月球，为啥有个“背面”？(2)

周礼勇解释说，这是因为地球正对月亮的那面，受到的月球引力更强；背对月亮的那面，受到的月球引力较弱。引力的方向都朝着月球。而地球在绕月球转时，无论哪个点的离心力都一样。离心力的方向与月球施加于地球的引力方向相反。

如此一来，地球背对月球的那面，受到的月球引力稍小于离心力，面对月球的那面月球引力稍大于离心力，最终两面都感受到一个离开地心方向的力。所以地球两侧的海水就涨起来了。

“月球在绕地球转时，同样会受到地球带来的潮汐力。”周礼勇说，地球潮汐力的作用，是让月球正对和背对地球的面都鼓起来，让月球变扁了。

尽管月球上没有海水，月壳、月幔和月核却依然可以感受到潮汐力，并在月球内部形成不断涌动的固体潮。这种固体潮导致月球幔层之间不断摩擦，转变为月壳内部的热能。这在几十亿年时间内，可以耗散月球部分动能。

力矩才是直接刹车机制

不过，潮汐力带来的摩擦耗散可能是有限的。

中科院国家天文台研究员平劲松和同事们研究发现，月核与月幔之间的流体属于超低粘性层，这意味着潮汐力所引发的月核与月幔之间的摩擦力很小，不至于耗散月球太多动能。

“关键在于潮汐作用引起的摩擦作用发生在月球内部，这种过程只能耗散掉地球、月球这个系统的总机械能，而不能直接给月球自转踩刹车。”周礼勇说。

两位天文学者都认为，最直接的刹车机制是地球与月球之间的力矩作用。力矩是指作用力使物体绕着转动轴或支点转动的趋向。

周礼勇解释说，月球在逐渐变扁的过程中，依然要在绕着地球公转的同时自转。想象在月球内部，有一条与地心和月心连线方向一致的长轴。长轴在瞬间是指着地心的，但由于月球要自转，下一瞬间这条长轴就会偏过去，不再指着地心。

这时，来自地球的潮汐力对月球这个长轴的两端都会产生力矩。这个力矩与长轴偏移过去的方向相反，也就是跟月球自转方向正好相反。这会直接改变月球自转的角动量，导致月球自转速度逐渐减慢。

天长月久，月球自转周期和公转周期变得相差无几，最终有了我们在地球上看不到的“背面”。

本报记者刘园园

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