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【考向预测】上弦月还是下弦月?为什么月球只有一面朝向地球

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上弦月和下弦月的判断是有方法的。它们的判断与太阳的位置有着密切的关系。


什么是月相?

月球圆缺(盈亏)的各种形状叫做月相。

月相产生的原因主要有两个:一是月球本身不发光,而是反射太阳的光;二是月球在绕地球公转的同时,还随地球绕日运转,日、地、月三者的相对位置不断变化。因此,在地球上所见到的月球明亮部分的形状也在不断地变化,从而产生了不同的月相。

上弦月还是下弦月?

我们知道,当太阳画在地球的左侧位置时,月亮位于太阳和地球之间时,是新月即农历初一,月亮呈逆时针方向围绕地球公转,大约到初七日时,月亮运行到地球的正下方,这时就是我们所说的上弦月;大约再过一个星期,即农历十五左右,月亮逆时针公转到日、地连线的延长线上时,是满月;然后,再过一个星期左右,月亮呈逆时针方向公转到日、地连线的垂线正上方时,就是我们说的下弦月了;接着,月亮继续呈逆时针方向公转到太阳和地球之间时,是新月即农历初一。从而月亮完成了一个周期。

第二种情况

我们把太阳画在地球的右边。这样,月亮位于太阳和地球之间时,是新月即农历初一,月亮呈逆时针方向围绕地球公转,大约到初七日时,月亮运行到地球的正上方,这时就是我们所说的上弦月;大约再过一个星期,即农历十五左右,月亮逆时针公转到日、地连线的延长线上时,是满月;然后,再过一个星期左右,月亮呈逆时针方向公转到日、地连线的垂线正下方时,就是我们说的下弦月了;接着,月亮继续呈逆时针方向公转到太阳和地球之间时,是新月即农历初一。从而月亮完成了一个周期。

判断:上弦月和下弦月的相貌差不多,但它们出现的时间、位置及亮面的朝向是不同的。娥眉月和上弦月分别出现在傍晚和前半夜的西边天空,它们的“脸”是朝西的,即西半边亮;残月和下弦月分别出现在黎明和后半夜的东边天空,它们的“脸”是朝东的,即东半边亮。由于我国农历日期是根据月相排定的,所以我国古代的劳动人民有时靠它来判断农历日期及夜间的大致时间。
在地球上,我们可以通过天文望远镜观察到月球正面,但无法直接观察到月球的背面。持“月球人造论”的团体曾推测,这是外太空智慧生物故意让月球永远以一面朝向地球,以便于在背面与背面内部隐秘部署设备,建设基地,外星人则住在月球背面的内部,对地球实施“遥控”。对月球背面的猜测与传说云云总总,今天我们一起解读一下月球始终只有一面朝向地球的科学原因。月球自转和公转的方向一致、周期相同,同为27.3天,所以总是一面朝向地球。好比我们在房中间放把椅子代表地球,自己代表月球,绕椅子正常走一圈后,自己身体的一侧始终是对着椅子。严格来说,由于月球轨道相对于地球存在着夹角,以及在月球椭圆轨道的不同部分,自转速度与公转角速度不匹配,在地球上至多可以看到59%的月面,而不止50%。
月球自转和公转周期一致的原因自转与公转运动其实是质心的运动以及围绕质心做的运动。将地球与月球视为一个整体系统,拥有一个公共的质点,谭老师地理工作室综合整理质点在围绕着太阳公转,即地球的公转,地球围绕自身的质点转动即地球的自转。月球也是如此,在围绕着地月系统质点的同时,自己本身也进行着质点运动。科学层面上,对于所有行星的卫星,如果不发生脱离与相撞,长期的趋势是公转和自转周期相等,这一形成原理叫做“潮汐锁定”。这是万有引力作用下的行星—卫星“双人舞”系统的发展趋势。这种现象在宇宙中并不少见,除了地月系统,冥王星和它的卫星卡戎同样处在一个互相潮汐锁定的运动中,两者互相有一面永远朝向对方。如下图所示。
潮汐力的影响地月之间的起潮力减慢了月球自转速度,经过长期的演化,月球的自转与公转周期达到一致,从而只有一面永远朝向地球。由于潮汐力的相互作用,地球的自转也在持续减慢。地球上一种叫做鹦鹉螺的化石让科学家了解到远古年代地球上一天的长度,40 亿年前,地球自转周期是8.2小时,16亿年前是16.6小时,到了恐龙繁盛的时代,一天的长度已经和现代很接近。由于地球与月球质量差异悬殊,月球受到潮汐力的影响更大。地球的自转周期以极小的速度减慢着,月球则在不断远离地球,直到一种平衡状态,并将永远保持下去。
我国嫦娥四号探测器已顺利进入环月轨道,即将实施人类探测器首次月球背面软着陆,并开展一系列就位巡视探测任务,为人类进一步了解地月系统以及月球背面的秘密做出新的贡献。

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