喜欢看《变形金刚》系列电影的朋友们一定对月之暗面这一集印象颇深,或许也第一次知道了月球永远只有一面对着地球,而另一面则成为了永久的「暗面」。这仿佛与我们的常识相违背:难道月球不是一直在自转么?那么它又怎么将背面藏起来?
事实上,这一切可以用天文学上一个叫做「潮汐锁定」的概念解释。当月球围绕地球运动时,它的一侧总会被引力吸引而倾向于「长高」,而长高的这部分也在参与月球自转。如果自转比公转慢,这个自转长高的部分就起到了自转加速器的作用;如果自转比公转快,则起到了自转刹车片的作用。久而久之,就会形成独特的月球自转和公转周期完全相同的现象,这就好比你小时候围绕小伙伴转圈时(公转)一直把拿着礼物的手放在背后(自转),小伙伴就只能一直看你正面而看不到你背后的手了。所以对于地球而言,在亿万年里已经成功潮汐锁定了月球,我们就永远只能看到月球的一面。
其实无论是正面还是暗面,都是能被太阳照到的,只不过地球恰好锁定了月球的这一面对着地球而已。另外,潮汐锁定是相互的,也就是说长远来看月球也会把地球给「锁定」,不过月球比起地球实在太渺小,因而这个作用微乎其微,每年才把地球的一天延长了 15 微秒,几乎到地球毁灭都不会被月球锁定。
月球只有一面对着地球的意义很大,对于很早就定居在固定区域的人类的农业文明的来说尤其如此。由于我们永远只能看到月球一面,而这一面被太阳照亮的区域大小总是在变(毕竟月球相对太阳也在转),因此古人类每天看到的月球正面大小也是周期性不同的,我们把能看到的部分叫做月相。久而久之,人们总结出了月相的变化规律是大约 29.5 天,用来计时,这就是月亮历的来源了。