從一句詩談起，月亮是如何調戲地球的

「春江潮水連海平，海上明月共潮生」

張若虛的這首《春江花月夜》堪稱「孤篇壓全唐」。但在這裡我們不對這首古詩進行藝術賞析，而是分析這句詩當中蘊含的物理現象。古人對大自然的觀察總是如此細微，即使無現代科學方法，往往也能得出正確的結論。

「海上明月共潮生」描述的是月亮伴隨著潮水從海上升起，月生潮也生，這其實就是「潮汐」的形成和月亮之間的關係的真實寫照。

眾所周知，地球是一個被水環繞的星球，其海洋面積佔71%。月亮作為地球的衛星，被地球的萬有引力牢牢地吸引著。相反的，月球的萬有引力也吸引地球。但是月球對地球的萬有引力隨著距離的增長而成平方衰減，所以整個地球受到的引力是不均勻的，靠近月球的地方受到的引力大，遠離的地方受到的引力小。正是這種不均勻的引力場存在，使得地球出現了「潮汐」。

如上圖所示，我們可以看到地球兩端的水出現了峰值，峰值的地方也就是漲潮的最高值。從圖中我們可以推斷出一天有兩次漲潮，正如其名字，白天漲潮稱為「潮」，晚上漲潮稱為「汐」。

在網上我們可以查到「潮汐表」來了解每天的漲潮落潮時刻，而老漁民們則是根據農曆來判斷漲潮落潮時刻，其原因就是農曆和月球的位置是對應的。

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「潮汐」的形成，給地球帶來的影響是地球自轉速度的減慢，稱為「潮汐加速」。地球兩端海水的高潮位置是隨著月球繞地球公轉的位置而變化的（如上面動圖所示）。而地球自轉的角速度和月球繞地球公轉的角速度是不一樣的，這就造成地球自轉會拉著「潮汐」走，給「潮汐」加速。相反的，「潮汐」則會給地球一個反作用力，減慢地球的自轉。

在40億年前，地球自轉速度是現在的3倍。根據角動量守恆，地球自轉速度的減慢，必然會導致地月距離的增加。美國人登月時曾在月球表面安裝一面鏡子，讓科學家發射激光並反射回地球，以此來就算地月距離。根據現有的結果表明，月球正以每年3.8厘米的速度離開地球。

月球能讓地球的自轉速度變慢，同理，地球也能讓月球的自轉速度變慢。當月球的自轉周期變慢到和公轉周期一樣時，我們就稱之為月球被地球「潮汐鎖定」。只有衛星會被所環繞的質量更大的天體所「潮汐鎖定」。

月球被「潮汐鎖定」後，在地球上我們就永遠只能看到月亮的「正面」，「背面」是看不到的。於是就造成一個誤解：月球「背面」永遠是黑暗的，是照不到陽光的。這其實是一個很低端的錯誤，舉一個特例來說明。發生日食時，月球處於地球和太陽之間，月球的「正面」對著地球，它的「背面」不就正好對著太陽嗎？

為什麼我們要探索月球的「背面」？在地球上研究宇宙射線會有來自地球上電磁波的干擾，而月球「背面」會把地球上電磁波的干擾給屏蔽掉，可以監測到來自宇宙的微弱信號，這可以為科學研究提供了重要的資料。

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