Bạn có thể giải thích nguyên nhân gây ra sự quay đồng bộ của Mặt trăng không?
Lực thủy triều của trường hấp dẫn của Trái đất làm tăng thủy triều vật thể rắn trên Mặt trăng khiến Mặt trăng bị biến dạng thành một vật thể không hình cầu giống như một quả bóng đá. Độ lớn của hiệu ứng này gấp khoảng 20 lần thủy triều vật thể rắn do Mặt trăng gây ra trên Trái đất có kích thước khoảng 20×20 cm hoặc 4 mét. Khi Mặt trăng được hình thành lần đầu tiên, nó ở gần Trái đất hơn bây giờ, do đó biên độ thủy triều lớn hơn một chút, hơn nữa, Mặt trăng bị nóng chảy và do đó nó phản ứng mạnh hơn với sự biến dạng thủy triều do Mặt trăng tác động lên nó. trường hấp dẫn của trái đất. Kết quả là, hình dạng của Mặt trăng rất khác so với hình cầu. Mặt trăng ban đầu quay nhanh hơn bây giờ nên 3-4 tỷ năm trước, nó không quay quanh Trái đất nhanh như quay quanh trục của nó.
Dưới đây là hình vẽ cho thấy hình dạng của mặt trăng bị biến dạng như thế nào so với hình cầu hoàn hảo dựa trên dữ liệu quỹ đạo từ tàu vũ trụ Clementine 1. Màu sắc cho biết các khu vực khác nhau cách một quả cầu hoàn hảo bao nhiêu km. Màu đỏ có nghĩa là bề mặt bị lồi ra ngoài. Màu xanh có nghĩa là nó lồi vào trong từ hình cầu. Mặt đối diện với trái đất được phình ra ngoài.
Tuy nhiên, trong những năm qua, các lực thủy triều hấp dẫn tác động lên thiên thể không phải hình cầu của Mặt trăng đã làm thay đổi hình dạng không phải hình cầu của nó và gây ra sự tiêu tán năng lượng quay của Mặt trăng một cách có hệ thống thông qua ma sát. Cần rất nhiều năng lượng để làm biến dạng Mặt trăng, và năng lượng này bị mất đi do ma sát bên trong của đá cọ xát với đá bên trong Mặt trăng để nâng cao thủy triều của vật thể rắn. Bởi vì Mặt trăng có thể đã đông đặc thành một vật thể không hình cầu giống như quả bóng đá, nên có một phần của Mặt trăng luôn ở gần Trái đất hơn một chút so với các phần khác của Mặt trăng. Điều này trở thành một ‘tay cầm’ mà trường hấp dẫn của Trái đất có thể ‘bám vào’ để tác dụng một lực lớn hơn một chút lên Mặt trăng vào những thời điểm khác trong quỹ đạo của Mặt trăng quanh Trái đất. Một biến dạng tương tự tồn tại ở Sao Thủy đã hỗ trợ Mặt trời đồng bộ hóa Sao Thủy thành cộng hưởng quỹ đạo quay 2:3. Đối với Mặt trăng và các vệ tinh lớn hơn của các hành tinh khác, sự biến dạng tương tự dẫn đến cộng hưởng 1:1 sao cho cùng một phía của vệ tinh luôn hướng về phía hành tinh.
Vì vậy, sự kết hợp giữa biến dạng ban đầu của Mặt trăng khi nó bị nóng chảy và hóa rắn trong trường hấp dẫn thủy triều của Trái đất, cùng với sự biến dạng thủy triều đang diễn ra, dẫn đến định hướng ưu tiên cho Mặt trăng trên quỹ đạo của nó mà hệ thống giãn ra hơn hàng tỷ năm.