为什么我们总是看到月球的同一面？

这是一种常见而强大的现象的当地例子，甚至可能是我们从未遇到过外星人的原因。

我们总是看到月球的同一张脸，这不是巧合，也不是罕见。

图片来源：Vinoth Chandar，来自 Flickr (CC-BY-2.0)

满月在升起时与在天空中的高空相比可能会出现不同的大小，但它们总是在相同的位置有黑斑。望远镜月复一月地观测到相同的陨石坑。这不仅仅是满月的事情。当月亮呈新月形或半满月时，你将无法在黑暗中看到月球的各个部分，但陨石坑、海洋和山脉会保持原来的位置。穿越地球去寻找不同的风景是没有帮助的。在另一个半球，情况会颠倒过来，但你不会发现任何新东西。我们永远看不到地球的远端，因为它始终是远端。

其原因并不像某些人认为的那样，是月球不自转。就像太阳系中的所有其他天体一样，它确实如此。然而，它每 29 天运行一次，与绕地球运行的速度相同。因此，总是以同一面朝向地球。 

对齐并不完美。月球的轨道并不是完美的圆形，作为开普勒定律的忠实对象，它在离地球越近时移动得越快，在远离地球时移动得越慢。同时，它的旋转速度是恒定的。因此，有时，较远的半球的一部分出现在我们可以看到的一侧的边缘，而通常近侧的一部分则消失在相对的边缘。然而，这只能让我们看到一些额外的程度。

为什么月亮总是面向我们

这种情况称为“潮汐锁定”或“同步旋转”。如果这是偶然发生的，那将是一个令人惊讶的巧合，但事实并非如此。地球和月球会影响彼此的自转 – 月球是我们的日子变长的原因，尽管需要数百万年才能产生明显的差异。

鉴于地球的质量要大得多，地球对月球的影响要大得多也就不足为奇了。这种影响使月球日的长度与其轨道周期保持一致。如果月球自转速度快于绕地球公转的速度，它就会减慢速度，直到周期匹配。如果它旋转得更慢，它就会加速。

发生这种情况的原因是地球在月球上引起了潮汐，就像月球在地球上引起的一样。如果月球上有真正的海洋，而不是名不副实的玄武岩平原，那么由于地球引力较大，这些潮汐将会非常巨大。然而，即使在裸露的岩石中，这种力也会使月球变形，在面向地球的点处出现一个凸起，而在相反的点处也有另一个凸起。

形成后，随着月球的转动，地球的引力对向地球的凸起产生更强烈的拉力，这种拉力改变了月球自转的速度，直到它与完成一个轨道所需的时间相匹配。自转速度正在缓慢变化，以适应月球不断增加的轨道。

大多数卫星都被潮汐锁定了吗？

作为月球，体验这样的力量是一部分，调整自转速度以匹配其轨道周期。月球距离行星越近，最近部分和最远部分之间的梯度就越大，因此自转速度一致的压力就越大。因此，卫星无法被潮汐锁定的唯一原因是，它距离行星很远，或者是最近才被捕获的。 

木星和土星的一些最外层卫星被认为是最近捕获的小行星，因此它们可能没有被潮汐锁定——在许多情况下，我们对它们的研究还不够充分，无法判断。然而，所有你可能知道名字的卫星都以一张脸朝向它们的星球。

就冥王星和冥卫一而言，情况远不止于此。这对行星彼此潮汐锁定，每 6.4 个地球日（即它们共同轨道的周期）旋转一次。人们认为厄里斯及其卫星迪斯诺米亚也是如此。如果太阳持续的时间足够长，地球也会被月球潮汐锁定。

潮汐锁定对于其他恒星的重要性

潮汐锁定不仅仅是卫星的问题。我们通常无法确定地观察到它，但基本物理学表明它应该发生在围绕其他恒星运行的近距离行星上。事实上，水星曾经被认为是被潮汐锁定的——一些来自所谓“黄金时代”的科幻小说想象在黑暗面永久凉爽的地方建造基地。

对于质量与太阳相似的恒星来说，潮汐锁定只会发生在太热而无法维持生命的内行星上。然而，对于温度较低的红矮星来说，情况不一定如此。它们的宜居带离恒星更近——足够近，我们预计潮汐锁定将成为任何不那么寒冷的恒星的常态。

那么，这对这样一个世界的生活前景有什么影响呢？这意味着地球上相对较小的部分将具有适合生命生存的温度。在某些情况下，这将是行星直接面向恒星的部分。其他一切都将被永久冰封。像这样一个不起眼的地区足以让生命发展和生存吗？我们不知道。在其他情况下，永久黑暗的一面会被冻结，但恒星正上方的区域对于生命来说太热了。只有在暮色环里，温度才可以忍受。我们也不知道那里的生活是否可持续。

这很重要，因为像这样的世界并不是奇怪的例外。红矮星很容易成为银河系中最常见的恒星。几乎可以肯定的是，大多数至少有一部分温度适合液态水的岩石行星都属于上述类别之一。也许是绝大多数。如果这样的世界无法支持高级生命，这有助于解释为什么我们没有遇到过高级生命。

所有“解释性”文章在发布时均经过事实核查人员确认正确无误。文本、图像和链接可能会在以后进行编辑、删除或添加，以保持信息最新。