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天平動現象,即月球環繞月心所作的周期性的、象天平那樣搖擺的運動。主要由於月球軌道的偏心率,還有月球自轉軸和繞地球轉動的軌道面的法線有6-7度的交角而形成。在天文學中,天平動又稱天秤動(libration,源自拉丁文,動詞為libro -are,意思為「搖擺中的平衡」,參看libra「尺度」)

1簡介

雖然月球的自轉周期和繞地球轉動的周期相等,使得它總以同一面對著地球,但是由於天平動,人們在地上能看見的月面便達59%,其餘41%看不見。

2定義

是從衛星環繞的天體上觀察所見到的,真實或視覺上非常緩慢的振蕩。長久以來都只用在月球相對於地球的視運動,並且選擇一個點來平衡與對比晃動的尺度。
雖然月球自轉已經是同步鎖定於繞著地球的公轉,但這些輕微的擺動讓地面的觀測者在不同的時間能看見些許不同的月球表面。這意味著能觀測到59%的月球表面而不單隻是月球正面。
月球天平動共有四種形式區分:緯度天平動經度天平動周日天平動物理天平動。有些天文年曆能查看到每月之月球天平動數據。
經度天平動經度天平動是月球繞著地球公轉的軌道有少許的離心率造成的結果。當月球由近地點向遠地點移動時軌道速度逐漸減慢,由遠地點向近地點移動時速度逐漸加快,但月球的自轉速度始終不變,所以月球在軌道上的位置有時超前、有時落後自轉的速度。在月球赤道上每一度相當30公里,所以經度天平動可以使我們在東西側多觀察到約235公里的月面。這雖然不是很大的地區,但是我們看見的正對地球的點將因而改變。
·經度天平動:±7 º 45'
緯度天平動緯度天平動是月球自轉軸的法線對月球繞地球的軌道平面有少許的傾斜造成的,其起源類似於地球公轉太陽時造成季節變化的現象。月球的自轉軸相對於白道的傾斜角為1.54 º,黃白兩道的交角為5.14 º,因此緯度天平動的最大值為±6.7 º,相當於在南北極方向約200公里的距離。
·緯度天平動:±6 º 41'
周日天平動周日天平動影響較小,是地球自轉所造成,它使地面上的觀測者從地月中心連線的西側轉至東側,因而先多看見一些月球的東側,然後多看見一些月球的西側。地月的平均距離38萬公里,地球半徑6,378公里,地球的自轉將使觀測者最多能在赤道的東西側多看見約30公里的區域。
·周日天平動:±1 º
物理天平動不同於前面三種,這是月球真正的擺動。由於月球的三條主慣性軸長度不等,加上橢圓軌道造成的距離改變,在地球引力作用下,發生對平均位置的偏移。但是物理天平動比幾何天平動小得多,他的擺動從未曾大於0.04 º,所以一般都忽略不予考慮。此外,月球上的「地震」也會影響到月球上正對地球的點。
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