犹抱琵琶半遮面【漫谈地球物理20130922】

魏东平

科学网上的众位英雄，例如曹大侠与孟夫子，还有陆大夫，在这刚刚过去的癸巳年中秋，在地球表面的不同地方，不约而同地大秀特秀其眼中的中秋月亮来。

可以看到，各路豪杰给出的这些月亮的照片，容貌上几乎都是大差不差，相似度远远大于不同点的，于是陆大夫在另一篇后续的博文中据此特别推测，孟津老师这一年的中秋之夜，应当是在中国的什么个地方度过的。

不过，仅仅根据孟津老师所拍得到的相似月亮照片，我们并不能够证明，他这一年的中秋一定是住在中国的，甚至这两者连一丝丝的相关性都没有。事实是：我们在中秋前后，于全球的任何地方所拍的月球照片，都应该是几乎一样的，如果大家都选择在同一的当地时间拍摄的话。尽管由于地球自转的存在，各地“月起月落”的时间相差最大至12小时，而会存在有月相盈亏上的细微差别；或者因为各人所处的地理纬度不同，或者因为他们虽处同一地方，但于某一夜晚的不同时间段拍摄，所得到的高精度分辨率的月球照片，在边缘部分也会有稍许的不同。

那么为什么会这样呢？答案很简单：月亮也会自转，只不过月亮的自传速率与月亮绕地球的公转速率一致，从而导致月亮长久以来，一直以同样的一面示人。这也是为什么古今中外，例如古代外国的柏拉图与中国的李白，或者我们现今的各色人等，看到的都是同一个静止不动且“犹抱琵琶半遮面”的月球面之缘故。

进一步我们可以追问：为什么月亮的自传速率与月亮绕地球的公转速率一致？答案其实也一样很简单，这是由于地球与月亮之间，存在所谓潮汐力长期相互作用的结果。

生活在海边上的人们，会对海洋潮汐具有非常直观的感觉；但其实，不但是海洋，即使是地球表面的陆地部分，一样受到所谓的固体潮汐力作用。地球潮汐包括固体潮汐的来源，主要是由于月亮与太阳对于地球的万有引力，以及由于地心分别绕月地或日地系统的质心旋转，来描述的地球平动在地球内部产生的惯性离心力之共同作用的结果。我在“情人间的大年初一”一文中，比较简单地介绍了地球潮汐如何影响到我们中国人制定的阴历历法，以及由其衍生出来的春节。

依据作用力与反作用力的原理，月地之间的潮汐作用力是相互的，月球对地球施加潮汐力的作用，反过来地球对月球也施加同样的潮汐作用力。与地球一样，固体月球也受到地球、太阳及太阳系其它行星的万有引力作用，因而同样存在潮起潮落的现象，而其中来自于地球的引潮力，是导致月球潮汐的主要因素。

不管地球或者月球的原始自转速度如何，由于潮起潮落等的摩擦机制影响，它们的自转速度都会缓缓地越来越慢。一种观点认为，基于这样的潮汐减速机制，即使是在最初形成的时期，月球的自转很快，它也最终会减慢到现在公转与自转周期相同的情况，并且这样的情况已经持续了很长一段的历史时期，最起码比我们人类文明的存在时间要长许多许多。

最后，剩下来的一个问题便是：由于存在这样的月地与日地万有引力，及由其导致的潮汐摩擦作用，是否终会有一天，我们生活在地球上的人们，一天的时间会漫长到大约等于一个月的程度？或者达到一种更加极致的情况，我们的地球会一直以同一面面向太阳，而以另外一面一直背向太阳？

相关专题：为什么看不到月亮的后脑勺
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