月球是怎样形成的,为何人类在地球上只能看到它的正面?

中国古人在赏月的时候把月球上较为阴暗的部分结合自己的想象描述成了嫦娥居住的“广寒宫”

月球正面

现代天文学家告诉我们月球上的暗部是由许许多多的陨石坑和环形山构成的“月海”,这些由大量小行星撞击形成的广阔地域无时无刻不在诉说着过去几十亿年来的故事。

结合古代神话传说和自身从小到大的经历后我们不难发现,千百年来古人眼中的月亮和现代人眼中的月亮似乎并没有什么不同之处,换言之就是说人类一直以来看到都只是月球的正面。

熟悉又陌生的月球

现代天文学家告诉我们在地球上确实只能看到月球的正面而看不到背面,虽然说如果考虑到天秤动和视差的话从地球上最多能重复观测到59%的月球表面,但委实说除了职业天文学家和专业天文爱好者,现代社会大部分人都很少将目光聚焦于夜空那一轮明月。

曾经在网络上有这样一种说法:“我们看不到月球背面是因为月球背面有外星人基地,它们正在月球背面监视地球”

潮汐锁定动态演示

但这种说法本身是经不起任何推敲的,因为“在一颗星球上只能看到另一颗星球的正面”这一现象在宇宙天体系统中是普遍存在的,天文学界把这种现象命名为“潮汐锁定”。

除了月球和地球存在潮汐锁定外,火星的两颗卫星与火星也存在潮汐锁定关系,木星有八颗卫星与它存在潮汐锁定关系,土星有十八颗卫星与它存在潮汐锁定关系,天王星有五颗卫星与它存在潮汐锁定关系,海王星有两颗卫星与它存在潮汐锁定关系,冥王星则和冥卫一互相潮汐锁定,除了太阳系内的例子外,天文学家还在很多系外行星系和恒星系中发现了疑似潮汐锁定现象。

从物理学角度来看,“潮汐锁定”就是由于行星和卫星间质量体积以及引力强度不同导致的。

两者相距38万公里

月球引力作用在地球海洋上形成了潮涨潮落,而地球引力则作用到了月球的岩石上形成了潮汐隆起,所以说月球其实是在被地球引力“逐渐拉长”的,实际上月球引力导致的潮涨潮落以及地球内部岩浆运动还在不断消耗地球自转速度,而且由于地月系是一个整体,所以地球自转变慢的同时月球也会因为角动量守恒而逐渐远离地球,具体速度是每年3.8厘米。

这种地月之间的彼此引力影响最终使得月球的自转和公转周期趋于一致,也就是说月球围绕地球公转一周需要一个月,而它的自转周期也被地球引力“减缓”至了一个月,所以在地球上的我们只能看到月球的正面。

阴晴圆缺

然而相比月球被地球潮汐锁定背后的清晰原理,目前科学界对月球起源这个关于月球的“根本问题”却迟迟没有一个令人信服的理论

忒伊亚假想图

在经历了早期的“分裂说”和“俘获说”后,目前最广为接受的月球起源是“忒伊亚说”。该学说认为在45亿年前地球刚诞生而太阳系也尚未稳定之时,一颗火星大小的天体“忒伊亚”和早期的原始地球发生了碰撞,撞击产生的大量碎片最终被地球捕获并在引力作用下慢慢聚拢成了早期月球,且该次碰撞还导致地轴与轨道面形成了一个66°34′的夹角,这个夹角的存在使得不同地区受到的太阳直射角度变得不同,所以地球就有了一年四季。

忒伊亚轨道

由于月球刚诞生时距离地球还很近,也还并没有来得及被潮汐锁定,所以早期的地球是可以看到月球背面的,然而“忒伊亚”说目前也还没有强有力的证据来支撑,科学家希望未来能在月球或者地月系内找到45亿年前“忒伊亚”大撞击的证据。

如今月球的视直径大致与太阳相当都是0.5度

日环食

按照每年3.8厘米的远离速度最多再有一亿年天空中的月亮看起来就会比太阳小,这意味着一亿年后的人类(如果还有人类的话)将无法看到日全食,只能看到日环食。