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    什么是潮汐锁定?

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      很多人都知道,月球只以一面朝着地球,是被地球“潮汐锁定”了。那么,什么是“潮汐锁定”呢?还有其他天体有“潮汐锁定”这一现象吗?

      “潮汐”本来的意思,是发生在沿海地区的一种海水周期性涨落(潮涨潮落)的自然现象。地球不是一个点,而是一个巨大的球,海水分布在地球表面,一部分海水离月球和太阳比较近,受到它们的引力就比较大;一部分海水离月球和太阳比较远,受到它们的引力就比较小,这个引力差就造成了潮汐。两个天体中,月球对潮汐起的作用比太阳大不少。

      后来,随着天文学的发展,“潮汐”一词的含义也扩展了,可以指一切天体对其他天体(或物体)的引力差导致的后者的变形。比如,我们谈到黑洞时经常会说,如果一个人太靠近黑洞,就会被黑洞强大的潮汐力拉扯成一根长长的面条……

      月球虽然是一个岩质天体,但是固体也会发生比较轻微的变形。地球强大的潮汐力直接作用在月球的岩石上,使月球在地月连线这个方向上略微隆起,变成一个拉长的形状。本来月球自转挺快的,随着其自转,隆起的位置会不断变化,之前低的地方隆起,之前隆起的地方回落下去,这就会在月球内部产生摩擦力,不断消耗能量,自转也会逐渐减慢。久而久之,自转降到一个临界点,也就是一直以一面朝向地球时,月球的潮汐形变到达了一个稳定状态,内部不再有形变导致的摩擦耗能,于是就能一直这样运行下去了。

      这时候,我们就说月球被地球“潮汐锁定”了。

      月球的潮汐力同样试图锁定地球,长期以来已经导致地球自转减慢了很多——这一点通过对古生物化石的研究可以得知,比如,今天的珊瑚 每年有365个生长标记,而5亿年前的珊瑚礁化石显示珊瑚每年生长近400个痕迹,这就意味着5亿年前一年有400天,也就是说一天的时间比现在短,地球自转更快。不过,地球质量比月球大多了,所以要花更长得多的时间才能被锁定——据估计,至少还要好几十亿年。

      类似的“潮汐锁定”的例子还有很多。比如,木星的质量十分巨大,所以它的四颗伽利略卫星全都被潮汐锁定了——它们都保持同一面永久地指向它们的母行星。另外,冥王星和它的卫星冥卫一,因为质量相差不太大,所以它们竟然已经完成了互相的潮汐锁定,也就是互相都只以一面朝着对方。

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