地球引力場的潮汐力使月球上的固體潮汐升起，導緻月球形狀變成類似足球的非球形物體。這種效應的大小大約是月球在地球上引起的固體潮的20倍，約為20x20厘米或4米。在月球最初形成時，它與地球的距離比現在更近，所以潮汐振幅更強。

并且，月球當時是灼熱的狀态，它對地球引力場施加的潮汐變形反應更強烈。結果自然是月球的形狀與球形相差甚遠。月球最初旋轉的速度比現在快，因此在30-40億年前，它并不以像繞着它自己的自轉軸那樣快的速度來圍繞地球軌道旋轉。

下面這張圖片來自克萊門汀1号衛星，展示了月球是如何從一個完美的球體變形的。顔色顯示出不同的區域與完美的球形相差了多少千米。紅色意味着表面向外突出；藍色意味着從球形表面向内凹陷。而月球面向地球的這一面是向外突出着的。

然而這麼多年來，作用在非球形月球上的重力潮汐力使它的非球形形狀趨于穩定，并通過摩擦引起了月球旋轉能量的耗散。重力潮汐力消耗了巨大的能量使月球變形，并且這些能量通過月球内岩石之間的摩擦流失，從而引起固體潮汐。因為月球可能已經凝固成足球形狀的非球形物體，所以月球中的一部分總是比月球的其他部分更略近于地球。

在月球繞地球旋轉時，更近于地球的部分形成了一個“把手”，地球的引力場可以“抓住”它來對月球施加一個稍微更大的力。相似的變形部分也存在于水星，這有助于太陽将水星同步成2:3的軌旋共振。對于月亮，以及其他行星的更大的衛星，類似的變形會導緻1:1的共振，因此衛星的同一側總是朝向行星。

因此，月球在受持續潮汐變形的影響下，在最初熱融狀态時變形、在地球潮汐力場作用下固化。這些條件相結合導緻了一個月球在其軌道上可持續十億年以上的首選方向系統。

潮汐鎖定

潮汐鎖定（又稱同步自轉、受俘自轉）是指，當一對共軌天體的長期相互作用将它們其中至少一個的自轉速率進入該天體（例如行星）和圍繞第二天體的軌道之間，沒有更多的角動量淨轉移的狀态時所産生的效應。在圍繞第二天體的一個軌道過程中，必須滿足“無淨轉移”的這一條件。

由于潮汐鎖定，在中央天體的居民永遠看不見标示綠色的一面。

這并不意味着在一個軌道裡的公轉和自旋速率總是完全同步的，因為在軌道的過程中可能會有一些來回的轉移。這種效應産生于在一段足夠長的時間内共同軌道物體之間的重力梯度（潮汐力）。在軌道偏心率和斜角接近于零的特殊情況下，潮汐鎖定導緻旋轉物體的一個半球一直面向它的共軌天體，這種效應稱為同步繞轉。

如果自轉的頻率大于軌道 (公轉)頻率，抵制的小扭矩将會浮現，最終達成頻率鎖定（綠色描述的情況）。

例如，月球的同一面總是面向地球，因為由于月球的軌道不完全是圓的，所以會有一些天平動。在同步繞轉中，一個被潮汐鎖定的天體圍繞它自己的軸旋轉所需的時間和圍繞它共軌天體旋轉所需的時間一樣長。通常，隻有衛星才能被潮汐鎖定在較大的天體上。然而，如果兩個天體之間的質量差和它們之間的距離都比較小，那麼兩個天體都可能被潮汐鎖定在另一個天體上。冥王星和卡戎就是這樣。

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3. astronomycafe

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