Почему мы всегда видим одну сторону Луны

Луна вращается вокруг своей оси за те же 27.3 суток, за которые обходит Землю.

Она действительно вращается

Часто говорят, что Луна не вращается: ночь за ночью к нам обращён один и тот же рисунок тёмных равнин. Но она вращается, просто медленно. NASA указывает звёздный период вращения 655.72 часа, или 27.32 суток, столько же занимает оборот вокруг Земли относительно звёзд. Поскольку вращение и движение по орбите согласованы, обращённая к Земле сторона остаётся прежней. NASA сравнивает это с танцором, который обходит партнёра, всё время глядя на него.

Это можно проверить со стулом. Обойди его, всё время поворачиваясь к нему лицом. За полный круг ты по очереди повернёшься лицом к каждой стене комнаты, то есть сам сделаешь один оборот. Теперь обойди стул, глядя всё время на одну стену: со стороны стула будут видны твоё лицо, бок, спина и другой бок. Второй обход изображает невращающуюся Луну. Выключи в модели «Вращение Луны»: красная точка уйдёт из виду, а тёмные равнины на маленькой Луне в панели переместятся на обратную сторону.

Как возник приливный захват

Такое совпадение называется синхронным вращением или приливным захватом. NASA отмечает, что это распространённое явление: все крупные спутники Солнечной системы приливно захвачены своими планетами. Для Луны процесс начался рано. Молодая Луна была горячей, частично расплавленной, гораздо ближе к Земле и быстро вращалась. Земная гравитация слегка вытянула её в форму мяча для американского футбола с выпуклостью примерно в сторону Земли. При вращении выпуклость должна была перемещаться внутри породы, всё время немного отставая. Гравитация тянула её назад к Земле, а постоянные деформации превращали энергию вращения в тепло.

Вращение замедлялось, пока оборот вокруг оси не сравнялся по длительности с оборотом по орбите. Тогда выпуклости больше не требовалось перемещаться внутри породы, нагрев прекратился, и скорость вращения перестала меняться. То же перетягивание, теперь между Луной и земными океанами, продолжается. Оно немного замедляет вращение Земли и отодвигает Луну примерно на 3.8 см в год. По оценке NASA, примерно через 50 миллиардов лет, если бы Земля и Луна пережили гибель Солнца, Земля тоже оказалась бы в приливном захвате и Луну видела бы только половина мира. Плутон и его спутник Харон уже достигли такого состояния.

Чуть больше половины

За месяц мы видим около 59% лунной поверхности, по данным студии визуализации NASA. Дополнительную часть открывает либрация: медленное покачивание с тремя основными причинами. Орбита эллиптическая, поэтому вблизи перигея Луна движется быстрее, а вблизи апогея медленнее, сохраняя равномерное вращение. Оно то немного отстаёт, то опережает орбитальное движение, позволяя заглянуть за восточный или западный край. Ось вращения Луны наклонена к её орбите примерно на 6.7°, поэтому мы поочерёдно видим немного дальше северного и южного полюсов. А наклон самой Земли заставляет Луну словно склоняться из стороны в сторону, как метроном.