潮汐鎖定

潮汐锁定(或捕获的旋转)是指一个天体的一侧总是面对另一侧。它也被称为同步旋转。典型的例子是月球:月球的同一面总是面向地球

一个潮汐锁定的天体围绕自己的轴线旋转的时间和围绕其伙伴旋转的时间一样长。这使得一个半球不断面对伙伴体。通常情况下,在任何时候,只有卫星被潮汐锁定在较大的天体周围。如果两个天体的质量相似,而且它们之间的距离很小,那么潮汐力就会把它们各自锁定在对方身上。这就是冥王星和卡戎之间的情况。

如果月球根本不旋转,它将交替向地球展示它的近侧和远侧,同时在轨道上围绕地球运动。

我们有可能计算出一个特定的潮汐锁定案例需要多长时间发生。这只是一个粗略的估计,因为有些因素是不为人知的。一个例子是行星体的刚性和它在潮汐力下的形状变化。潮汐锁定是轨道谐振的一个方面。

因为月球是潮汐锁定的,所以从地球上只能看到一侧。Zoom
因为月球是潮汐锁定的,所以从地球上只能看到一侧。

已知潮汐锁定天体列表

太阳系

锁定在地球上

锁定火星

锁定在木星上

锁定在土星上

  • Ymir
  • 阿特拉斯
  • 普罗米修斯
  • 潘多拉
  • 埃比米修斯
  • 雅努斯
  • 米玛斯
  • 恩克拉多斯星
  • ǞǞǞ
  • 特提斯
  • Calypso
  • 邓恩
  • 瑞亚
  • 泰坦
  • Iapetus

锁定天王星

  • 米兰达
  • 瑷珲
  • Umbriel
  • 泰坦尼亚
  • 奥伯伦

锁定海王星

锁定在冥王星上

  • 卡戎(冥王星本身就锁定在卡戎上)

太阳系外

  • 已知Tau Boötis被锁定在靠近轨道的巨行星Tau Boötis b上。

天平

天平运动是指轨道上的物体相对于对方的振荡运动。例子包括月球相对于地球的运动,或特洛伊小行星相对于行星的运动。

由于潮汐锁定的原因,月球通常有一个半球面对地球。因此,我们第一次看到月球的远方是在1960年代的月球探测中产生的。

然而,这种简单的情况只是近似真实的:随着时间的推移,由于天平动,从地球上看到的月球表面略多于一半(约59%)。

天平动是指从地球上看,月球缓慢地来回摇晃,允许观察者在不同时间看到略微不同的一半表面。

一个月内的月球模拟图,展示了经纬度的校准情况Zoom
一个月内的月球模拟图,展示了经纬度的校准情况

问题和答案

问:什么是潮汐锁定?

答:潮汐锁定是指天体的一侧始终朝向另一侧,也称为同步旋转。

问:潮汐锁定的典型例子是什么?

答:潮汐锁定的典型例子是月球,月球的同一面始终朝向地球。

问:潮汐锁定的天体自转和绕其伙伴公转的时间相同吗?

答:是的,潮汐锁定天体绕自身轴心旋转与绕其伙伴旋转所需的时间相同。

问:潮汐锁定发生在质量相近、距离较小的天体之间吗?

答:是的,如果两个天体的质量相近,且相距较小,潮汐力会将两个天体锁定在一起。冥王星和卡戎星就是这种情况。

问:如果月球停止旋转会发生什么?

答:如果月球停止自转,它将交替向地球展示它的近侧和远侧,同时在轨道上围绕地球移动。

问:能否计算出潮汐锁定发生的时间?

答:是的,有可能计算出发生一次特定潮汐锁定需要多长时间,但有些因素可能不知道或不太了解,例如行星体的刚度及其在潮汐力作用下的形状变化。

问:潮汐锁定与轨道共振有关吗?

答:是的,潮汐锁定是轨道共振的一个方面。

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