为什么月球的自转周期与地球的公转周期相等?

Question

如题所述

Answer 1

月球的自转周期与地球的公转周期相等，这主要是由于潮汐作用的影响。

月球绕地球旋转是因为地球对月球的引力作用。同样的，月球也对地球产生了引力作用，这就是潮汐力。由于潮汐力的作用，地球和月球的质心开始向月球一侧偏离，偏离的距离约为地球半径的2.5倍。

这意味着地球和月球的相互作用减弱了月球的自转，使得月球自转的速度逐渐减慢。当月球自转的速度减慢到与地球公转周期相等时，地球对月球的引力作用恰好能够弥补月球自转速度减慢所导致的离心力不足，使得月球能够保持稳定的绕地球旋转的状态。

此外，月球的自转周期与地球的公转周期相等也与月球的质量分布不均匀有关。月球的赤道附近是质量密集区，两极则是质量稀疏区。这种质量分布使得月球绕自身轴线的自转运动受到一定程度的阻尼。

导致自转速度逐渐减慢，最终与地球的公转周期相等。总之，月球的自转周期与地球的公转周期相等主要是由于潮汐作用和月球质量分布不均匀的综合影响。

潮汐的形成原因：

先说月球的作用。把地球和月球看做质点，说月球绕地球做圆周运动，实际上是月球和地球都绕二者的共同质心做圆周运动，只是地球的圆周轨道小得多。以地心为非惯性参照物，地球质点受到月球质点的万有引力正是地球质点绕共同质心做圆周运动的向心力。

而此向心力对应的惯性力与此向心力大小相等方向相反。所以地球质点受月球质点的万有引力与这个惯性力相互抵消。既然地球被看做质点，就可以把地球上物体的运动轨迹和动力学规律看做与地球质点完全一样。这样物体受的月球的万有引力和与之对应的惯性力相互抵消。