月亮为什么只在晚上就出现（月亮为什么不露背面）

网友提问:月球围绕地球的转动周期与围绕其轴线自转的周期相同。这种情况是偶然发生的几率有多大，或者在这一事件背后是否存在物理学？

回答：这不是巧合，月球的轨道周期和它自转周期之间的同步是由于潮汐锁定过程。

细节变得毛茸茸的，但其过程的本质非常简单。地球在月球上产生强烈的潮汐，在月球近端和远端产生了双峰。当月球还年轻时可能有更快的旋转周期。当它转动时凸起也同样转动，以至于凸起可能转速领先，同时，地球的引力把它拉回来。这里是所发生的事情的动画版本。

连续在月球上的拉回起到刹车的作用，减慢它的自转速度直到旋转周期和轨道周期相匹配。一旦这种情况发生，潮汐凸起始终都会和地球保持一致，并且不再有影响月球转速的力量。这个稳定的安排可能发生在月球形成后的第一个一亿年之内，所以在人类出现之前，没有一个生物曾见过月球的远端。

如果你想知道：月球在地球有完全相同的潮汐效应，但我们的星球太大以至于月球只能将我们的自转速度降到24小时。

请注意，这种情况远非太阳系中独一无二的情况，由于相同的原因，几乎所有的主要卫星都被潮汐锁定在它们的行星上。以冥王星和冥卫一为例，他们是被双重锁定的：它们都以6.39天的周期旋转，和它们的轨道周期相同。这意味着冥王星的一个半球总是面向冥卫一，反之亦然。这就是为什么新视野号探测器2015年飞行时只可以清晰地观察到每个物体的一个半球。

然而，潮汐锁定规则还有很多例外。他们大多数是木星，土星，天王星和海王星的极小的“不规则”的外部卫星，通常被认为是行星形成后捕获的物体，然而，有三个行为不端的卫星在这一组中引人注目。

土星的210公里宽的土卫九有一个活跃的9.3小时的自转周期，比它的轨道短得多。它被认为是从土星捕获的逃逸者。（土卫九也是这广阔土地的主要情节点，为你的超级粉丝。）

图解: 卡西尼号2004年6月11日16时10分(UTC)摄于距离土卫九77441千米处

海王星的海卫二几乎和它一样大，有170公里宽。它也可能是一个被捕获的物体，或者可能是一个曾经有序的卫星，其轨道被更大的反向轨道邻居海卫一所扰乱。

土星的土卫七（上文的）是一个特别有趣的例子，这个奇怪的海绵状的卫星具有高度的的椭圆形形状，短轴165公里，长轴360公里。它以一种混乱的方式旋转，这是其强椭圆轨道和它的大邻居土卫六的强烈引力相互吸引的结果。（是的，一个大卫星被称为海卫一，另一个叫土卫六。对此做任何事为时已晚。）

图解：旅行者2号1989年8月24日摄于距离海卫一53万千米处

与其它恒星非常接近的行星轨道运行也可能被潮汐锁定。在我们的太阳系中，唯一一个接近的是水星，它处于3：2自旋轨道共振。对于在红矮星周围紧密轨道上的地球大小的行星，如Trappist-1系统的行星，潮汐锁定提出关于可居住性的有趣问题。

看起来很多红矮星周围都有地球大小的行星在地表温度允许液态水的距离旋转。 这些行星真的能维持生命吗?这在一定程度上取决于名义上类似地球的世界发生了什么，这个世界其中一个半球沐浴在持续的光线里，另一半则在永恒的黑暗中。即将到来的詹姆斯·韦伯太空望远镜对Trappist-1行星的研究应该开始提供一些回答。

参考资料

1.维基百科全书

2.天文学名词

3. forbes-Αύρα

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