千百年来只一面对着地球 谁给月球自转踩了刹车？

最老生常谈的是潮汐力

要解释月球自转变慢，潮汐力是最容易想到的一个因素。

说起潮汐力，很多人会想到地球表面的潮汐现象。没错，潮汐现象的幕后推手就是潮汐力。

地球和月球之间是相互绕转的，且相互施加万有引力。它们彼此都会给对方施加潮汐力。地球上的潮汐现象，就与月球对地球的引力有关。

住在海边的人，会发现海水一天有两次涨潮和落潮。一次是月亮在地球背面的时候，另一次是月亮在头顶的时候。

周礼勇解释说，这是因为地球正对着月亮的那面，感受到的月球引力较强；背对着月亮的那面，感受到的月球引力较弱。引力的方向都朝着月球。而地球在绕月球转时，无论哪个点的离心力都是一样的。离心力的方向与月球施加于地球的引力方向相反。

如此一来，地球上背对月球的那一面，受到的月球引力稍小于离心力，而面对月球的那一面月球引力稍大于离心力，最终的等效结果就是这两面都感受到一个离开地心方向的力。所以地球两侧的海水就涨起来了。

“月球在绕地球转时，同样也会感受到地球带来的潮汐力。”周礼勇说，地球潮汐力的作用，是让月球正对和背对地球的面都鼓起来，也就是让月球变扁了。

尽管月球上没有海水，月壳、月幔和月核却依然可以感受到潮汐力，并在月球内部形成一种不断涌动的固体潮。这种固体潮导致月球幔层之间不断摩擦，转变为月壳内部的热能。这在几十亿年的时间内，可以耗散月球的部分动能。

力矩才是直接刹车机制

不过，中科院国家天文台研究员平劲松的研究发现，潮汐力带来的摩擦耗散可能是有限的。

几年前，平劲松曾和同事发表一项关于月球的研究。他们发现，月核与月幔之间的流体属于超低黏性层，这意味着潮汐力所引发的月核与月幔之间的摩擦力很小，不至于耗散月球太多动能。

“关键在于潮汐作用引起的摩擦作用发生在月球内部，这种过程只能间接导致月球自转变慢，而不能直接给月球自转踩刹车。”周礼勇说。

两位接受科技日报记者采访的天文学者都认为，最直接的刹车机制其实是地球与月球之间的力矩作用。

在潮汐作用之下变扁了的月球，依然要在绕着地球公转的同时自转。周礼勇解释说，可以想象月球鼓起来的两侧，就像两只突起来的“耳朵”，两只“耳朵”的连线本应该指着地心方向。但是由于月球要自转，这两只“耳朵”的连线实际上会有一点点偏移，不再指着地心。

这个时候，来自地球的潮汐力会对月球上突起来的两只“耳朵”都产生一个力矩，把两只“耳朵”往回拽，跟月球自转的方向正好相反。拽着拽着，月球的自转速度也就逐渐减慢了。

平劲松用一个简单的小实验解释地球与月球之间的力矩作用。

在一个转盘中心固定一块磁铁，代表地球。在转盘的边缘固定一个指南针，代表月球。弹动指南针，让指针快速旋转，代表月球自转。然后迅速转动转盘。你会发现，在转盘转动的过程中，原本快速旋转的指针会慢慢停下来，最终指向转盘中心的磁铁。

让指针停下来的，正是力矩的作用。月球自转减慢的原理与此类似。