為什麼我們在地球上看不到月球背面？原因竟然是……

北京時間2018年12月8日凌晨2時23分，我國在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭成功發射嫦娥四號探測器。

經過26天的地月轉移、近月制動、環月飛行後，嫦娥四號於2019年1月3日10時26分成功實現人類首次月球背面軟著陸，並首次實現月背與地球的中繼通訊，通過「鵲橋」中繼星傳回了世界上第一張近距離月球背面影像圖。

嫦娥四號任務「鵲橋」號中繼星

嫦娥四號著陸器監視相機C拍攝的著陸點南側月球背面圖像，玉兔二號將朝此方向駛向月球表面

玉兔二號構型圖

那麼，問題來了：

為什麼月球會有背面？

月球作為地球的老夥計，已經繞著地球轉了不知多少年了。但是她的背面，卻是極其神秘的地方。在原始人開始仰望星空的時候，他們就發現，月亮表面的「圖案」似乎是固定的。隨著天文學的發展，人們才知道，月球其實還有另一面。

月球背面圖

從那時開始，神秘的月球背面就引發了許多謠言。比如：「月球的背面是永遠的黑暗面。」其實月球正面的盈虧現象在月球背面也會出現，只不過我們看不到。而諸如「月球背面有外星人」「月球背面是二戰軍事基地」等說法更被證明是無稽之談。雖然人們通常只能看到月球的正面，但是說月球背面完全看不到也是不對的。

嫦娥二號全月影像圓柱投影圖

整個月球都是同樣的荒涼

月球的自轉周期與公轉周期是基本相同的，這樣人們從月球公轉軌道中心附近看去，月球只以同一面朝向地球。這一現象也叫「潮汐鎖定」，在太陽系甚至宇宙中都普遍存在。由此也可以看出，這不是簡單的巧合，而是自然規律的傑作。

雖然月球距離地球很遠很遠，月球半徑與之相比很小很小，但這麼小的半徑在萬有引力面前仍然不足以忽略，接近地球的地方總會受到更大的引力，經年累月就把月球「扯」成了一個略扁的球體。

哪有完美的球呢？

「地球是一個兩極稍扁赤道略鼓的不規則球體。」

——《地理》必修一

月球被地球扯扁之後，如果月球自轉與公轉速度不一致，扁球的兩個尖端受到的引力就不在一條線上。由於B距離地球比A近，引力比A大，不平衡的引力將產生一個力矩，「矯正」月球的自轉，久而久之，扁球的一個尖端就會一直指向地球了。

在天文學中這一現象也被稱為月球的「同步自轉」，這種原理在航天器設計中被稱作重力梯度效應。

月球：我要開始轉啦！

引力：我覺得不太行。

牛頓：這事要怪我嗎？

雖然重力梯度效應會使月球基本以同一面朝向地球，但是並非完全「鎖定」。如果把速度加快如上圖，月球其實是在像天平那樣不斷擺動的，這一現象就叫做「天平動」。我們通過月球的擺動可以看到月球背面的18%，只有41%的月面我們看不到哦。

圖自gracie@tumblr

而嫦娥四號任務，不僅要去揭開這未知的41%，探尋更多關於月球的奧秘，還是人類探尋未知宇宙邁出的堅實一步。預祝嫦娥四號也會像她的「玉兔」姐姐那樣，圓滿完成任務。

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