真的只能看到半面月球吗？一起来揭开神秘的月球面纱吧！

2021 / 05 / 26 的月全食景象，一颗血红色的月球在东方出现，无论是在家观看，或是跟着天文馆转播的景象，都成为五月必看的天文景象之一。过去我们抬头欣赏月亮时，总是认为我们只看得到月球的一面，另外一面站在地球上的我们永远无法目睹。

我们通常认为位在地球的观测者只能观测到月球半面的亮面。

但，我们真的只能看到一半的月球吗？

只能看到半面月球的原因——潮汐锁定

月球属于地球的卫星，从月球形成以来，便围绕着地球旋转，因为地球自转产生月球的东升西落，也因为月球的公转，造成每个月我们所看到新月、上弦、满月、下弦。

从过去的经验中，我们知道当我们位在在地球上时，人们永远只看得到月球的半面！代表月球的自转与公转速度相等，月球绕地球公转一圈，同时也才自转一圈，所以月球才会一直以同一面面向地球！这个现象又称作「潮汐锁定」。

潮汐锁定的原因，是因为月球绕着地球公转时，同时也受到地球潮汐力作用（地球也受到月球潮汐力影响，所以我们的海水才会有潮起潮落的现象！），但因月球表面本身并没有海洋，地球的引力直接影响到的为月球内部不规则的质量分布，将面向与背向地球的月球两端逐渐形成类似椭圆球体的形状。

为了方便理解，我们把受地球潮汐力影响的椭圆月球简化成一个杠杆，若地球潮汐力方向与月球杠杆平行，则不会影响月球自转（如下图绿色所示），反之，则会被潮汐力影响而改变自转运动（如下图红色所示），且最终会回到绿色状态。

潮汐锁定示意图，图中黑色圆形为地球，大圆为公转轨道，小圆为自转轨迹，绿色代表月球不受潮汐力改变自转的状态，红色则是月球受潮汐力影响改变自转的状态。

在地球潮汐力的持续作用下，不同位置的月球将全部变成绿色状态，此时，月球的自转速度会与公转速度会相等，且永远以同一面面向地球，就像是月球被地球锁定一样。

其实不只是月球会产生潮汐锁定，在过更久的时间之后，地球也会受到月球影响而被月球潮汐锁定，但因为地球本身的质量比月球大太多太多了，所以可能直到太阳继续演化成红巨星，吞噬太阳系后，地球都还不会达到潮汐锁定的现象。

虽然地球与月球两个天体并没有相互达到潮汐锁定，但太阳系中的外侧天体：冥王星和其卫星—凯伦已经彼此达到了潮汐锁定的现象！所以冥王星永远会以同一面面向凯伦，而凯伦也永远会以同一面面向冥王星。

冥王星背对冥卫一的一面（左）和朝向冥卫一的一面（右）（2015年6月27日）。

潮汐锁定的原理，也被我们应用于人造卫星的轨道设计中，部分人造卫星绕着地球的公转周期和地球的自转周期相等，使人造卫星可以一直观测地球同一个地方，从地球上看，卫星便会像没有移动一般一直在相同地点的上方，这样的卫星就被称为「地球同步卫星」。

地球同步卫星因为一直在相同地点的上方，所以可以对同一个区域做长时间的观测并获得资料，也可以帮助我们了解区域中天气系统的演化与移动情况，以东亚为例，便有日本所发射的地球同步卫星「向日葵」来获得大气中的资料。

有没有机会看到更大的月球表面呢？

但其实，上面的解释仅代表着很理想的状态，受到月球轨道运动、观测者所在位置、物理条件等等因素，都使我们观测的月球其实拥有上下左右晃动的现象，所以我们真正可以观察到的月球，其实大概占了表面的 59%！而这种现象，我们将它称为天秤动！

天秤动可以分为两大类：几何天秤动与物理天秤动。

几何天秤动代表的是观测者位置与月球间的关系之变化。例如月球绕着地球公转时，也有近地点与远地点，当月球走到近地点时，月球的公转速度较快；走到远地点时，月球的公转速度较慢，但无论公转周期的快慢，月球的自转速度皆相似，这时公转与自转速度产生些微差异，我们便可以观察到月球东西两侧多一点点。

而在地球上的观测者也会影响着可以观测到的月球盘面，观测者所位在的地球也有自转现象，当地球自转时，观测者同时也在移动（只是因为我们就站在自转的地球上，所以感受不到），这时便可观测到多一点的东西两侧月球。如果观测者所在的纬度不一样，也有可能观测到南北两侧多一点点的月球。

月球地球因为相对位置不停变化，

间接造成地球观看到的月球表面也有些微差异。

物理天秤动造成的影响相对就较小一点，物理天秤动代表的是月球真正摆动产生的效应！因为月球本身并非正球体，其三轴本身便不等长，所以在转动时，其各地的旋转速度其实会产生些微差异，但因为物理天秤动造成的影响相对较小，通常我们较不会考虑其带来的影响！

更多的月球外，还有看似大小相异的月球！

除了实际上人类可以观测到 59% 的月球外，为什么有时候我们又会觉得月球特别大呢？其中一个原因就是跟上面提到的近地点远地点相互关系！假设今天月球刚好公转到近地点而遇到满月时，地球的观测者就会觉得月球变得好像比较大颗，但其实月球的大小从头到尾都没有改变过！

自古以来月球便是人们好奇、追寻的夜空天体，透过不同的天文景象与科学家的努力，都让我们对月球有更进一步的理解，下次有机会，记得抬头欣赏这颗银白天体！

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