如果月球不自转，月球的运行状况

月球如何引发潮汐

生活在海边的人都非常熟悉海水的潮起潮落。一般来说，海潮的涨落规律恰好符合月球的周日视运动，高潮时期就是月球经过当地子午圈之后的45分钟。换句话说，如果月亮在某个地方的上空时正好是涨潮时期，那么，月亮再次到达那里时还是涨潮时期，月复一月，年复一年都是这样。我们知道，这种潮汐是由月球对海水的引力造成的，月亮在海洋上空时便会吸引当地的海水，难以解释的是一天会出现两次潮，不仅在对着月亮的地方有，在背着月亮的地方也有。在回答这个问题之前，我们先来回顾一下上文说过的关于引力的内容：引力大小和距离的平方是反比关系。也就是说，距离月球越近，受到的引力越大，反之亦然。因此，地球朝着月球的一面受到的引力比较大，而地球背对月球的一面受到的引力比较小。这种差异使得地球的受力不均，好像有一股力量将地球拉扁了，而扁的方向恰好正对着月球和背对着月球，这就引起了大家所熟悉的潮汐。

如果想要详细解释这种情况，一定会涉及到一些运动规律，所以我们不深入讨论。不过，需要补充的一点是：如果月球只对地球的一个方向产生引力，那么，不久之后它们就会撞在一起了。不过，由于月球绕着地球转动，所以引力的方向一直在变化，所以一个月仅仅是让地球远离平均位置5000千米左右。

有些人可能会猜测，既然潮汐是这样来的，那么，总是月球经过子午圈之后出现高潮，而月球在地平线上时形成低潮了。其实，事实绝不是这样，有两个原因：第一，地球上的许多水会有强大的惯性，这使得潮汐现象要比月亮位置的相对变化出现的晚一些。等到月亮离开子午圈之后，潮汐现象还会持续下去，这类似于石头脱离手后会继续向上运动，而水的动力推动波浪使其高于海岸；第二，大陆对海潮的影响。海潮遇到大陆之后方向会发生变化，但方向的转变需要时间。因此，我们对比各地潮汐会发现，它们并不规则。但是，这个延迟时间大约是我们在前文说过的45分钟。

与月球相同，太阳也会引起潮汐，但效果没有这么明显。如果读者有兴趣的话，参考我们曾经说过的数据和方法，根据引力的平方规律就能算出引发潮水的能量，还能比较太阳和月球引起潮水能力的区别。需要注意的是，当新月和满月时，月球和太阳的引力在同一条直线上形成合力，所以出现了最高潮和最低潮。只要是住在海边的人们都非常熟悉这种情况，他们称之为“大潮”（spring tides）。当上弦月和下弦月时，太阳的引力将月球的部分引力抵消了，所以海潮不会涨得很高，也不会落得很低，这被称为“小潮”（neap tides）。

第五节　月食

月食指的是地球的阴影遮住了月球的光芒，日食指的是月球处于太阳和地球之间。我们讨论一下月食和日食的出现规律，以及这两种现象中有趣的几个方面。

月食为什么不是每次满月时都出现呢？当然，地球的阴影永远位于背对太阳的那一面，但满月时的月亮有时在阴影之上，有时在阴影之下，所以不会被阴影挡住。因为月球轨道与黄道平面不是平行的，而是有着5度的夹角，但地球在黄道平面上运行，所以地球的阴影中心也在黄道平面上。我们想象一下，将天球上的黄道描绘出来，然后将月球在天球上的视运动轨迹（白道）描绘出来。我们发现，月球轨道和太阳轨道相交于相对的两点，交角的度数大约是5度，相交的两点被称为“交点”（nodes）。在其中一个交点上，月球从下面慢慢移动到上面，或者说从黄道南端逐渐移动到黄道北端，这个交点称为“升交点”（ascending node）；在另一个交点上，月球则是从黄道北端逐渐移动到黄道南端，这个交点称为“降交点”（descending node）。