月亮上的神奇景象，为什么只有在地球上能看到群星璀璨，在月球上拍的照片并没有星辰

这是个反复被登月造假论者拿出来说的论点月亮上的神奇景象。持这种观点的人认为，之所以阿波罗登月的照片里看不到星空，是美国当局害怕在摄影棚里伪造的星空被人看出破绽，因为在月面看到的星空跟在地面看到的星空由于观察角度的差异会有不同。

这个质疑其实可以带出两个推论:1、NASA是笨蛋，连坐标转换带来的星空视角差异都算不出来。2、NASA是傻瓜，连大家会质疑这个点都想不到。

真实情况如何？

真实情况是历次阿波罗登月拍摄的照片中确实很难挑出一张带星空的。

原因是，请各位白天拍张星空我瞧瞧。

阿波罗登月的月面照片里绝大部分都是在“月昼”拍摄的。由于几乎没有大气，没有瑞利散射和大气的其他光学效果，月球的白天对比度非常高，亮的地方亮瞎眼，阴影非常暗。天空虽然是黑色的，但阳光之下，星光几乎完全被掩盖。

即便是月球的晨昏或者晚上呢。这个问题差不多相当于满月的时候请在地球上拍一张地景、月面和星空都清晰的照片。

这个问题的关键，叫感光元件的“宽容度”。也就是在一张一次曝光的照片里，最暗的细节和最亮的细节亮度的差异。比起人眼来，不管是胶片还是数码感光原件，宽容度都差太多。这导致诸如星月夜这样的场景，很难用“不经过二次曝光或照片叠加”的照片展示出来。

当年宇航员带上月面的，是哈苏500EL，带70mm胶片后背。这些相机记录了人类最伟大的瞬间，至今还有12台留在月面。随着人类重返月球脚步的临近，它们迟早会与我们重逢。

为了照顾月面白天强烈的光线，尽量细腻的记录场景，在后背里装的大都是感光度很低的慢速胶片。用这些胶片拍摄星空，那太难了。

但在阿波罗14任务中，宇航员艾伦谢泼德拍下的这张照片里，

经过后期处理，在月牙形的地球旁边，我们看到了璀璨的金星。在地球上，金星经常被当成飞机或者UFO，在极端情况下，它的星光甚至可以给你留下肉眼可见的影子。

直到阿波罗16号任务，宇航员把一台紫外相机带上了月球，在那个波段，我们看到了真正的星斗满天。

2019年1月3日， 中国的“嫦娥四号”卫星成功的在月球背面登陆，它携带的月球探测车“玉兔二号”也开始了正常的工作，这是人类历史上第一次在月球背面实现软着陆，揭开了人类探索月球的新的篇章。

月球在围绕地球公转时，也在自转。在恒星参考系下，月球公转时间是27.32天，自转周期同样也是27.32天，于是就造成了月球总是一面朝着地球。

也正因为如此，千百年来，月球的背面对人类十分神秘。直到近代，人类发射了许多的人造卫星，才终于揭开了月球背面神秘的面纱。

那么，为什么月球的自转周期和公转周期严格相等呢？为了解释这个问题，我们首先要从一个虚拟力：惯性离心力说起。

惯性离心力力是物体之间的相互作用，需要有施力物体和受力物体，比如重力、摩擦力、弹力、电磁力等都是真实存在的力。但是，有时候为了数学处理的方便，我们会引入一些虚拟的力，它们不存在，但是引入之后会使问题的讨论变得十分方便，惯性离心力就是这样一种力。

我们都有过这样的经历：在公交车上，如果公交车向左转弯，我们的身子会不由自主的向右歪。在游乐场里有种类似旋转秋千的设施，一旦转动起来，人就会飞到空中，这些都可以看做惯性离心力的作用。

我们可以设计这样的一个模型来说明惯性离心力：有一个匀速旋转的圆盘，上方固定了一个小球。原本小球和圆盘一起旋转，但是某个时刻，小球和圆盘的连接突然断掉了。此后，圆盘会继续旋转，但是小球会凭借惯性做匀速直线运动。

此时如果我们站在圆盘上看，就会觉得小球离中心点越来越远，好像有一种力正在拉着小球向外运动，我们可以把这种力叫做惯性离心力。

经过物理学的推导，惯性离心力的公式为：

其中m表示物体的质量，r表示物体到旋转圆心的距离，而ω称为角速度，表示物体旋转的快慢，它的大小等于2π与旋转周期的比。从公式可以看出：物体的质量越大，距离中心越远，旋转的越快，那么惯性离心力就越大。

潮汐利用惯性离心力，我们就可以方便的解释潮汐了。

我们知道：地球时刻受到太阳的万有引力作用，同时地球在围绕太阳做圆周运动，因此还受到了惯性离心力。

万有引力的大小为

其中G是万有引力常数，M和m分别是太阳和地球的质量，r是太阳和地球的距离。容易看出：万有引力是随着距离的增大而减小的。

另一方面，如前所述，离心力的大小为

离心力是随着距离的增大而增大的。

在地球中心O的位置，这两个力刚好等大反向，合力为零，因此地球的公转半径几乎不变，既不会靠近太阳，也不会远离太阳。

不过，在地球的表面上情况并不是这样。如果有一个物体在地面上靠近太阳的A点，由于距离太阳近，因此万有引力变大，离心力变小，万有引力和离心力的合力指向太阳。类似的，在地面上远离太阳的B点，物体所受的万有引力变小，离心力变大，合力背离太阳。这里A点和B点所受的合力称为引潮力，是背离地球的。

在地面上有一种非常容易流动的物体：水。由于刚才所述的原因，A点和B点的水都会受到最大的引潮力作用，这会使水面拱起，形成涨潮。同时，水会向A点和B点流动，而在地面上另外两个位置C和D，水面就会下降，形成落潮。这种因为太阳造成的涨潮和落潮称为太阳潮。

与太阳潮类似，月球对地球的吸引力和惯性离心力的合力就是月球的引潮力，而且由于月球距离地球更近，月球的引潮力比太阳更大。在地球朝向月亮的一侧和背离月亮的一侧，会形成月亮潮的涨潮，这种潮水称为太阴潮。

在农历初一（朔）和农历十五（望）的时候，太阳、地球、月球在一条直线上，此时太阳潮和太阴潮的涨潮相互叠加，就会形成大潮。但如果太阳-地球、地球-月球连线相互垂直，就会造成太阳潮和太阴潮相互抵消，形成小潮。

虽然从理论上讲大潮的日子都应该是农历初一和十五、十六，但是由于地球地形等因素的影响，各地大潮的时间稍有不同，例如钱塘江大潮就是在每个月的初三和十八最为壮观。

潮汐锁定理解了离心力和潮汐的原理，我们终于可以解释为什么月球总是一面朝着地球了，我们称之为潮汐锁定。

不光月球对地球有引潮力，地球对月球同样有引潮力。但是月球表面上却没有水，所以也没办法形成潮汐。不过，在引潮力的作用下，经过漫长的岁月，月球上的岩石也会发生流动，月球朝向地球和背离地球的两侧会被拉长，月球变成了椭球体。

在月球围绕地球转动的过程中，月球的长轴一直朝向地球。这是因为：假如月球转动过程中自转周期与公转周期不严格相等，造成长轴方向偏离了月地连线，引潮力就会及时纠正月球的姿势：A点的引潮力指向地球，B点的引潮力背离地球，两个力不共线，造成月球转动，直到月球的长轴指向地球，两个引潮力共线抵消未至。

就是在引潮力的作用下，经过十分漫长的过程，月球被地球锁定了，所以它只能一面朝着地球。

也许有小朋友要问：既然月球被地球锁定了，地球为什么没有被月球锁定呢？这是因为地球的质量要比月球大很多，锁定地球需要经过更加漫长的时间。其实，由于引潮力的原因，地球的自转周期的确在变大，也就是一天的时间越来越长。再经过几十亿年，地球也会被月球锁定，到了那个时候，地球的一天和一个月就是同样的时间了。

宇宙中有许多质量较小的星球，现在已经完成了相互锁定。例如冥王星和它的卫星卡戎，它们就是彼此锁定的：两颗星球彼此面对面，围绕共同的中心旋转。宛如一对彼此相思，却不能在一起的恋人。