自第一個人類抬頭看天開始，
月球就掛在了地球的天空中。
在地球形成的46億年來，
它一如既往地皎潔、明亮。
近幾年來，「超級月亮（Supermoon）」也越來越多地吸引了人們的注意。事實上，超級月亮並不罕見，它是一種新月或滿月時月亮位於近地點附近的現象，月亮位於近地點時正好出現新月，稱為超級新月；月亮位於近地點時正好滿月，稱為超級滿月。由於月球以橢圓形軌道繞行地球，月球和地球間的距離不斷變化，因此滿月發生時月亮離地球越近，人們看到的滿月也就越大。
然而，在遠古時期，
人們在地球上看到的月亮
很可能比現在看到的大一些。
月球是如何形成的？
關於月球成因，目前有四種主流的假說：同源假說認為地球和月球都是太陽系中瀰漫的星雲物質，經過旋轉和吸積形成大小不同的天體。在吸積過程中，地球比月球相應要快一點。然而，對「阿波羅」飛船從月球上帶回來的岩石樣本進行化驗分析後發現，地球和月球的平均化學成分差別很大。
俘獲假說認為月球本來只是太陽系中的一顆月球大小的小行星，運行到地球附近時被地球的引力所俘獲。另一種接近俘獲說的觀點認為，地球不斷把進入自己軌道的物質吸積到一起，久而久之，吸積的東西越來越多，最終形成了月球。
分裂假說認為月球本來是地球的一部分，後來由於地球轉速太快，把地球上一部分物質拋了出去，這些物質脫離地球後形成了月球，而遺留在地球上的大坑，就是太平洋。
1986年3月20日，在休士頓詹森空間中心召開的月亮和行星討論會上，美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室的本茲、斯萊特里和哈佛大學史密斯天體物理中心的卡梅倫共同在以上三種假說的基礎上，提出了大碰撞假說。
這一假說認為，太陽系演化早期，在星際空間曾形成大量的「星子」，星子通過互相碰撞、吸積而長大。星子合併形成一個原始地球，同時也形成了一個相當於地球質量0.14倍的天體。
這兩個天體在各自演化過程中，分別形成了以鐵為主的金屬核和由矽酸鹽構成的幔和殼。由於這兩個天體相距不遠，因此相遇的機會就很大。一次偶然的機會，那個小的天體以每秒5千米左右的速度撞向地球。劇烈的碰撞不僅改變了地球的運動狀態，使地軸傾斜，而且還使那個小的天體被撞擊破裂，矽酸鹽殼和幔受熱蒸發，膨脹的氣體以及大的速度攜帶大量粉碎了的塵埃飛離地球。
這些飛離地球的物質，主要由碰撞體的幔組成，也有少部分地球上的物質，比例大致為0.85：0.15。在撞擊體破裂時與幔分離的金屬核，因受膨脹飛離的氣體所阻而減速，大約在4小時內被吸積到地球上。飛離地球的氣體和塵埃，並沒有完全脫離地球的引力控制，他們通過相互吸積而結合起來，形成全部熔融的月球，或者是先形成幾個分離的小月球，再逐漸吸積形成一個部分熔融的大月球。
地球與月球的關係
月球以橢圓軌道繞地球運轉的同時進行自轉，周期為27.32166日，正好是一個恆星月，所以我們看不見月球背面。這種現象我們稱「同步自轉」，或「潮汐鎖定」。
這在太陽系衛星世界中幾乎是普遍規律。一般認為這是衛星對行星長期潮汐作用的結果。但值得注意的是，這並不意味這我們看到的月亮只是50%的月面，事實上，由於天平動（月球來回擺動）現象，我們能看到59%的月面。
1969年美國的阿波羅11號實現了人類首次載人登月，之後阿波羅12、14、15、16和17號相繼實現載人登月，一共有12名美國太空人登上月球開展科學考察、採集月球樣品和埋設長期探測月球的科學儀器。太空人們多次在月球安裝復歸反射器，為之後的地月雷射測距實驗提供有力的條件。
長期的觀測和大量的研究數據表明，地球自轉速度在減緩，地月雷射測距實驗結果更是顯示月球正在緩慢地遠離地球，每一年大約遠離地球38毫米。
月球為何遠離？
月球是一個稍扁的橢球體，在地月系統形成早期，地球的自轉速度比現在更快，地月距離比現在更近。如下圖，我們假設月球自轉速度與公轉速度不同，當月球兩尖端不在地月連線上時，由於B距離地球比A近，引力比A大，不平衡的引力將產生一個力矩，「矯正」月球的自轉，久而久之，扁球的一個尖端就會一直指向地球。這就是「潮汐鎖定」或「同步自轉」，在太空飛行器設計中也叫重力梯度效應。
雖然相對於地月距離來說，月球半徑很小。但在萬有引力的長期拉扯下，月球的質心已逐漸偏向地球側，月球也被拉得越來越扁。
由於月球萬有引力的影響，地球海洋的潮汐作用力與地球自轉的方向相反，地球的自轉總是受到一個極其微弱的作用力在給地球自轉「剎車」。
英國天文學家和生物學家喬治·達爾文(George Darwin)（沒錯，就是進化論提出者達爾文的兒子）提出，海水與大洋底的摩擦使地球自轉速度越變越慢。根據角動量守恆定律，地球自轉減慢所損失的角動量，會轉移到月球的軌道運動上去，這樣會使月球公轉速度加快，隨之離心力也加大，月球就會逐漸遠離地球。
遠離的月球會造成什麼影響？
目前月球與太陽的大小比率與距離的比率相近，使得它的視大小與太陽幾乎相同，在日食時月球可以完全遮蔽太陽而形成日全食。如果月球繼續遠離，在地球上看到的月亮將越來越小，這也就意味著，我們再也看不到日全食，只能看到日環食。
值得慶幸的是，這種潮汐力引起的作用不會一直持續下去，會隨著地月距離的增大而迅速衰減，當月球的公轉周期與地球的自轉周期相同時，地月形成相互潮汐鎖定，此時地球上的一天也就是一個月，地球的一面與月球的一面始終相對，月亮就不會因為潮汐作用而遠離。
然而，要形成相互潮汐鎖定，以目前每年38毫米的遠離速度，可能需要上百億年時間，太陽在五十多億年之後就將進化至恆星末期演化成為紅巨星。因此在沒有外力的作用下，地月是無法形成相互潮汐鎖定的。
月球的遠離除了導致我們在地球上看到的月亮越來越小，月球對地球的潮汐力也會減小。由於缺少月亮的反光，夜晚的天空將越來越暗淡。遠離的月球不僅增加了地球被隕石擊中的機會，還會潛移默化地影響到地球的自轉軸、轉動周期和軌道等。
目前地月距離的變化速度對人類活動影響微乎其微，我們也不用對此有太多擔憂，未來人類何去何從尚不可知，也許到了人類存亡之際，我們已經點亮了相應的科技樹。
美編：高欣欣
校對：陶 琴
來源：中科院地質地球所
編輯：GUOmazing
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