千百年來只一面對著地球 誰給月球自轉踩了剎車？

　　那麼，到底是誰給月球自轉踩了剎車？

　　最老生常談的是潮汐力

　　要解釋月球自轉變慢，潮汐力是最容易想到的一個因素。

　　説起潮汐力，很多人會想到地球表面的潮汐現象。沒錯，潮汐現象的幕後推手就是潮汐力。

　　地球和月球之間是相互繞轉的，且相互施加萬有引力。它們彼此都會給對方施加潮汐力。地球上的潮汐現象，就與月球對地球的引力有關。

　　住在海邊的人，會發現海水一天有兩次漲潮和落潮。一次是月亮在地球背面的時候，另一次是月亮在頭頂的時候。

　　周禮勇解釋説，這是因為地球正對著月亮的那面，感受到的月球引力較強；背對著月亮的那面，感受到的月球引力較弱。引力的方向都朝著月球。而地球在繞月球轉時，無論哪個點的離心力都是一樣的。離心力的方向與月球施加於地球的引力方向相反。

　　如此一來，地球上背對月球的那一面，受到的月球引力稍小于離心力，而面對月球的那一面月球引力稍大於離心力，最終的等效結果就是這兩面都感受到一個離開地心方向的力。所以地球兩側的海水就漲起來了。

　　“月球在繞地球轉時，同樣也會感受到地球帶來的潮汐力。”周禮勇説，地球潮汐力的作用，是讓月球正對和背對地球的面都鼓起來，也就是讓月球變扁了。

　　儘管月球上沒有海水，月殼、月幔和月核卻依然可以感受到潮汐力，並在月球內部形成一種不斷涌動的固體潮。這種固體潮導致月球幔層之間不斷摩擦，轉變為月殼內部的熱能。這在幾十億年的時間內，可以耗散月球的部分動能。

　　力矩才是直接剎車機制

　　不過，中科院國家天文臺研究員平勁松的研究發現，潮汐力帶來的摩擦耗散可能是有限的。

　　幾年前，平勁松曾和同事發表一項關於月球的研究。他們發現，月核與月幔之間的流體屬於超低黏性層，這意味著潮汐力所引發的月核與月幔之間的摩擦力很小，不至於耗散月球太多動能。

　　“關鍵在於潮汐作用引起的摩擦作用發生在月球內部，這種過程只能間接導致月球自轉變慢，而不能直接給月球自轉踩剎車。”周禮勇説。

　　兩位接受科技日報記者採訪的天文學者都認為，最直接的剎車機制其實是地球與月球之間的力矩作用。

　　在潮汐作用之下變扁了的月球，依然要在繞著地球公轉的同時自轉。周禮勇解釋説，可以想像月球鼓起來的兩側，就像兩隻突起來的“耳朵”，兩隻“耳朵”的連線本應該指著地心方向。但是由於月球要自轉，這兩隻“耳朵”的連線實際上會有一點點偏移，不再指著地心。

　　這個時候，來自地球的潮汐力會對月球上突起來的兩隻“耳朵”都産生一個力矩，把兩隻“耳朵”往回拽，跟月球自轉的方向正好相反。拽著拽著，月球的自轉速度也就逐漸減慢了。

　　平勁松用一個簡單的小實驗解釋地球與月球之間的力矩作用。

　　在一個轉盤中心固定一塊磁鐵，代表地球。在轉盤的邊緣固定一個指南針，代表月球。彈動指南針，讓指針快速旋轉，代表月球自轉。然後迅速轉動轉盤。你會發現，在轉盤轉動的過程中，原本快速旋轉的指針會慢慢停下來，最終指向轉盤中心的磁鐵。

　　讓指針停下來的，正是力矩的作用。月球自轉減慢的原理與此類似。