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其實我們都知道月亮為什麼總是以一面朝著地球，而且我們也能給出答案，那就是潮汐鎖定。但是你再問一下，潮汐鎖定的原理是什麼，估計很多人就不瞭解了。
對於一個答案，我們不光要知道結果，還要知道這個結果是怎麼來的，所以今天我們就聊一下潮汐鎖定的原理。
潮汐變化
目前科學家認為月亮起源的主流說法是大碰撞說，大概在45億年前，一個和火星大小差不多的行星忒亞，一頭撞上了地球，其中一部分落在了地球上，還有一小部分碎渣被拋向了宇宙，但由於地球引力的存在，這些碎片並沒有跑太遠。
後來，這些碎片在自身引力的作用下逐漸匯聚成一個星球，也就是月亮。但因為月亮和地球的質量相差太遠，所以月亮也沒有逃脫地球的引力，並在地球的引力下圍繞著地球自轉。
其實不光地球對月亮有引力，月亮對地球同樣存在著引力，而月亮對地球的引力，可以引發地球海洋的潮汐變化。
具體來說是這樣，因為地球自轉一圈只有24個小時，而月亮繞著地球轉動一圈是一個月，大概30天左右。這樣，月亮跑的就比地球慢多了。
結果呢，月亮的引力就對地球起到了減速作用，這是因為地球上的水是流動的，哪裡引力比較大，就會聚集在哪個地方。所以，海水會在月亮引力的作用下，引發潮汐變化。
而每次海水相互碰撞，以及和地球摩擦時，部分能量都會以熱量的方式散失掉，無形之中也在消耗地球自轉的速度，所以地球轉動的也更慢了。 
有科學家研究，在恐龍時期每天只有20小時左右，而在10億年前，地球自轉一圈只需要10幾個小時。由此可見，月亮是在給地球減速。
月亮潮汐變化
不光月亮對地球可以產生潮汐變化，地球對月亮同樣有潮汐變化。具體是這樣的，月亮上雖然沒有海水能夠引發潮汐變化，但早期月亮內部有熔漿，能夠引發潮汐變化，並消耗月亮能量，達到給月亮自轉速度減速效果。
其次還有，月亮上的岩石也會在地球引力的作用下，慢慢地慢慢地發生流動，久而久之，月亮朝向地球和背向的兩側會被拉長，呈橢圓球體。這時，月亮雖然也會自轉，但每自轉一圈時，月亮上的岩石都會在地球引力下，再次發生形變，呈橢圓球體。
而岩石在流動以及形變的過程，也會消耗自身的能量，讓自己的自轉速度緩慢下降，直到月亮自身自轉速度=圍繞地球公轉速度， 這時地球的引力就不會再對月亮產生減速作用，而是兩者同步，因此月亮也就被潮汐鎖定了。
事實上，不光地球可以對月亮潮汐鎖定，月亮也可以對地球潮汐鎖定，但因為地球質量相比於月亮而言實在是太大了，因此地球先把月亮給潮汐鎖定了。但如果太陽系壽命長到一定程度，或許有一天月亮也會把地球潮汐鎖定。
衛星與行星彼此相互潮汐鎖定的例子並不罕見，在太陽系內，冥王星不僅潮汐鎖定了它的衛星卡戎，卡戎也把冥王星潮汐鎖定了。
鍾銘聊科學
在地球上，天空中最明亮的天體除了白天的太陽，就是夜晚皎潔的月亮了。
自古以來，人類一直不斷的研究這兩顆球體，不過隨著人類科技的發達，逐漸的發現了關於月球的一個現象:月球自始至終一直都是一面面對著地球。
由於月球的公轉和自轉週期相同，也就是說月球每圍繞地球公轉一圈的同時，它也自轉了一圈，所以在地球上總是看到月球的一面！
地球上的海水會發生潮汐現象，這和月亮有著密切的關係。同時地球對月亮的這種關係也有一個名詞，叫做潮汐鎖定。
什麼是潮汐鎖定呢？
潮汐鎖定可以使一個天體總是以一面一直面對著另一個天體，被潮汐鎖定的天體自轉一圈和所圍繞的天體公轉一圈要花費相同的時間。
比如在地球上只能看到月球的一面，這就是因為地球和月球之間存在一個潮汐力。
現在我們知道是由於地球和月球之間有潮汐力使月球的公轉和自轉時間一樣，所以月球就只有一個面對著地球了。
但是潮汐力怎麼產生呢？
其實潮汐力就是由月球對地球的引力差而產生的。因為地球的引力實在是比月球大太多了，而且月球距離地球又太近了，於是地球的引力就會使得月球向反方向吸引，導致月球自轉週期延長。
最終結果就是自轉週期延長到和公轉週期相同的情況。這就是著名的潮汐鎖定現象。
星球上的科學
月球對於地球上的人來說整日低頭不見抬頭見，白天不見晚上見的，是最熟悉不過的星球了。但是月球對於人類來講又是很神秘的。比如千百萬年以來，月球總是一張面孔的對著我們。月球為什麼總是一面朝著地球呢？
圖示：被地球潮汐鎖定的月球
原來月球被地球潮汐鎖定了。那麼什麼是潮汐鎖定呢？潮汐鎖定又稱做同步自轉，就是一個天體都永遠以同一面對著另一個天體。月球球也是有自轉的，但是它自轉一週的時間和圍繞地球公轉一週的時間相同，這樣我們就在地球上始終只看到月球的一面。
這麼說可能大家可能還是一頭霧水的。我們看一張圖就明白了。被地球潮汐鎖定的月球運動方式是這樣的。從下面的動圖中，我們就不難看出，月球在圍繞著地球公轉的時候也是在自轉的。月球圍繞著地球公轉一週的時間是27.32天，而它自轉的時間也恰好是27.32天。月球的自轉和公轉時間正好相同。
圖示：月球被地球潮汐鎖定，一面永遠朝著地球
從這裡我們可以看出，月球就好像被地球用一根無形的繩子拴著甩起來了一樣。再打個比方，這就好比田徑運動比賽中的鏈球運動一樣，運動員把鏈球甩起來，運動員就是地球，鏈球就是月球，而運動員手中的鏈子就是引力。這時我們會發現，鏈球就是始終一面朝著運動員。這種現象就和潮汐鎖定是一樣的。
圖示：被潮汐鎖定的月球和地球的關係就如同鏈球運動
現在大家明白了月球為什麼會總是一個面朝著地球了吧！因為它被地球潮汐鎖定了。在宇宙中，潮汐鎖定是很常見的事情。比如水星就被太陽潮汐鎖定了。木星和土星的很多衛星也被潮汐鎖定了。它們也是像月球這樣始終一面朝著它圍繞著公轉的天體的。
我就是兔斯基
2019年1月3日， 中國的“嫦娥四號”衛星成功的在月球背面登陸，它攜帶的月球探測車“玉兔二號”也開始了正常的工作，這是人類歷史上第一次在月球背面實現軟著陸，揭開了人類探索月球的新的篇章。
月球在圍繞地球公轉時，也在自轉。在恆星參考系下，月球公轉時間是27.32天，自轉週期同樣也是27.32天，於是就造成了月球總是一面朝著地球。
也正因為如此，千百年來，月球的背面對人類十分神秘。直到近代，人類發射了許多的人造衛星，才終於揭開了月球背面神秘的面紗。
那麼，為什麼月球的自轉週期和公轉週期嚴格相等呢？為了解釋這個問題，我們首先要從一個虛擬力：慣性離心力說起。
慣性離心力
力是物體之間的相互作用，需要有施力物體和受力物體，比如重力、摩擦力、彈力、電磁力等都是真實存在的力。但是，有時候為了數學處理的方便，我們會引入一些虛擬的力，它們不存在，但是引入之後會使問題的討論變得十分方便，慣性離心力就是這樣一種力。
我們都有過這樣的經歷：在公交車上，如果公交車向左轉彎，我們的身子會不由自主的向右歪。在遊樂場裡有種類似旋轉鞦韆的設施，一旦轉動起來，人就會飛到空中，這些都可以看做慣性離心力的作用。
我們可以設計這樣的一個模型來說明慣性離心力：有一個勻速旋轉的圓盤，上方固定了一個小球。原本小球和圓盤一起旋轉，但是某個時刻，小球和圓盤的連接突然斷掉了。此後，圓盤會繼續旋轉，但是小球會憑藉慣性做勻速直線運動。
此時如果我們站在圓盤上看，就會覺得小球離中心點越來越遠，好像有一種力正在拉著小球向外運動，我們可以把這種力叫做慣性離心力。
經過物理學的推導，慣性離心力的公式為：
其中m表示物體的質量，r表示物體到旋轉圓心的距離，而ω稱為角速度，表示物體旋轉的快慢，它的大小等於2π與旋轉週期的比。從公式可以看出：物體的質量越大，距離中心越遠，旋轉的越快，那麼慣性離心力就越大。
潮汐
利用慣性離心力，我們就可以方便的解釋潮汐了。
我們知道：地球時刻受到太陽的萬有引力作用，同時地球在圍繞太陽做圓周運動，因此還受到了慣性離心力。
萬有引力的大小為
其中G是萬有引力常數，M和m分別是太陽和地球的質量，r是太陽和地球的距離。容易看出：萬有引力是隨著距離的增大而減小的。
另一方面，如前所述，離心力的大小為
離心力是隨著距離的增大而增大的。
在地球中心O的位置，這兩個力剛好等大反向，合力為零，因此地球的公轉半徑幾乎不變，既不會靠近太陽，也不會遠離太陽。
不過，在地球的表面上情況並不是這樣。如果有一個物體在地面上靠近太陽的A點，由於距離太陽近，因此萬有引力變大，離心力變小，萬有引力和離心力的合力指向太陽。類似的，在地面上遠離太陽的B點，物體所受的萬有引力變小，離心力變大，合力背離太陽。這裡A點和B點所受的合力稱為引潮力，是背離地球的。
在地面上有一種非常容易流動的物體：水。由於剛才所述的原因，A點和B點的水都會受到最大的引潮力作用，這會使水面拱起，形成漲潮。同時，水會向A點和B點流動，而在地面上另外兩個位置C和D，水面就會下降，形成落潮。這種因為太陽造成的漲潮和落潮稱為太陽潮。
與太陽潮類似，月球對地球的吸引力和慣性離心力的合力就是月球的引潮力，而且由於月球距離地球更近，月球的引潮力比太陽更大。在地球朝向月亮的一側和背離月亮的一側，會形成月亮潮的漲潮，這種潮水稱為太陰潮。
在農曆初一（朔）和農曆十五（望）的時候，太陽、地球、月球在一條直線上，此時太陽潮和太陰潮的漲潮相互疊加，就會形成大潮。但如果太陽-地球、地球-月球連線相互垂直，就會造成太陽潮和太陰潮相互抵消，形成小潮。
雖然從理論上講大潮的日子都應該是農曆初一和十五、十六，但是由於地球地形等因素的影響，各地大潮的時間稍有不同，例如錢塘江大潮就是在每個月的初三和十八最為壯觀。
潮汐鎖定
理解了離心力和潮汐的原理，我們終於可以解釋為什麼月球總是一面朝著地球了，我們稱之為潮汐鎖定。
不光月球對地球有引潮力，地球對月球同樣有引潮力。但是月球表面上卻沒有水，所以也沒辦法形成潮汐。不過，在引潮力的作用下，經過漫長的歲月，月球上的岩石也會發生流動，月球朝向地球和背離地球的兩側會被拉長，月球變成了橢球體。
在月球圍繞地球轉動的過程中，月球的長軸一直朝向地球。這是因為：假如月球轉動過程中自轉週期與公轉週期不嚴格相等，造成長軸方向偏離了月地連線，引潮力就會及時糾正月球的姿勢：A點的引潮力指向地球，B點的引潮力背離地球，兩個力不共線，造成月球轉動，直到月球的長軸指向地球，兩個引潮力共線抵消未至。
就是在引潮力的作用下，經過十分漫長的過程，月球被地球鎖定了，所以它只能一面朝著地球。
也許有小朋友要問：既然月球被地球鎖定了，地球為什麼沒有被月球鎖定呢？這是因為地球的質量要比月球大很多，鎖定地球需要經過更加漫長的時間。其實，由於引潮力的原因，地球的自轉週期的確在變大，也就是一天的時間越來越長。再經過幾十億年，地球也會被月球鎖定，到了那個時候，地球的一天和一個月就是同樣的時間了。
宇宙中有許多質量較小的星球，現在已經完成了相互鎖定。例如冥王星和它的衛星卡戎，它們就是彼此鎖定的：兩顆星球彼此面對面，圍繞共同的中心旋轉。宛如一對彼此相思，卻不能在一起的戀人。
李永樂老師
我們在地球上總是看到月球的同一面，是因為月球繞地球的公轉週期為27.3個地球日，月球在繞地球公轉的同時進行自轉，週期為27.3個地球日，正好是一個恆星月，叫做“同步自轉”，由於月球繞地球公轉一週時剛好自轉一週，月球自轉週期和公轉週期相等，所以我們在地球上只能看見月球的正面，如果月球不自轉的話，月球每公轉一週，我們都能360度地觀看月球表面至少一次。
月球的運動，就像在太陽系中其他大多數衛星的自轉和公轉一樣，是奇蹟般地同步的，這不總是自然形成的，目前的猜想是月球形成於一次巨大的小行星衝擊，最初的自轉和公轉我們並不知道，但在如此近的距離內，地球的引力把月球拉扯成一個橢圓的形狀，凸起的一面面向地球。
這些凸起很快改變了位置，因為月球不同步的自轉和公轉，然而地球的引力會不斷把他們拉扯回來。另外，地球引力還會影響月球的自轉速率，如果月球自轉快過公轉，地球就會在月球自轉的相反方向上拉扯它，減慢它的自轉速度，不論哪種情況，地球的引力不斷的去調整月球的自轉速度，使得月球自轉一週正好公轉一週，永遠有一面背對地球。這也就是潮汐鎖定，不光月球對地球有潮汐鎖定，地球同樣也對月球有潮汐鎖定。
直到1959年，蘇聯的月球3號探測器拍到了月球背面的畫面。我們才得以知道月球另一面的樣子。
許多謙
月球為什麼總是一面朝著地球呢？
中國古人在賞月的時候將月球上的暗部結合自己的想象描述成了嫦娥居住的“廣寒宮”，而現代天文學家告訴我們月球上的暗部是由許許多多的隕石坑和環形山構成的“月海”。
至此我們就會發現從古人們生活的古代到我們所生活的現代，人類看到的似乎一直都是月亮的同一面。而這一猜想也早已被被天文學家所證實，我們在地球上確實只能看到月球的正面而看不到它的背面（其實如果考慮到天秤動和視差的話從地球上最多能重複觀測到59%的月球表面）
“在地球上只能看到月球的一面”這一現象在天文學中被稱為“潮汐鎖定”。這種現象在行星系統中其實是普遍存在的——除了月球和地球存在潮汐鎖定外，火星的兩顆衛星與火星也存在潮汐鎖定關係，木星則有八顆衛星與它存在潮汐鎖定關係，土星有十八顆衛星與它存在潮汐鎖定關係。
由以上數據可知潮汐鎖定並不是什麼特殊現象，那些以“在地球上無法看到月球背面”為理由造謠說月球背面有外星人基地的人可以休矣。
從物理學角度來看，“潮汐鎖定”發生的原因就是由於行星和衛星間質量體積以及引力強度不同導致的。儘管如今地球和月球之間有著38萬公里的距離，但是月球的引力依舊帶給地球潮漲潮落，而地球的引力也會讓月球表面發生被稱為潮汐隆起的微小“起伏”（如過月球有海的話就也是潮漲潮落了）
就是這種地月之間的彼此引力影響最終使得月球的自轉和公轉週期趨於一致，也就是說月球圍繞地球公轉一週需要一個月，而它的自轉週期也被地球引力“減緩”至了一個月，所以在地球上的我們只能看到月球的正面。
月球會自轉嗎？
目前最廣為接受的月球起源是“忒伊亞學說”，該學說認為在45億年前地球剛誕生而太陽系尚未穩定之時，有一顆火星大小的天體“忒伊亞”和原始地球發生了碰撞，產生的碎片在地球引力作用下形成了今天我們看到的月球。新生的月球由於繼承了遠天體的角動量，因此會自轉也就不足為奇了。不過需要指出的是月球剛誕生時距離地球還很近，也還並沒有被潮汐鎖定，因此早期的地球原始生命是可以看到月球背面的。
同樣因為地月系角動量需要守恆，因此月球每年都會遠離地球3.8釐米，而地球自轉週期每10萬年也會延長一秒。
如今月球的視直徑大致與太陽相當都是0.5度，然而按照每年3.8釐米的遠離速度，最多再有一億年左右天空中的月亮就會比太陽小，這意味著一億年後的人類（如果還有人類的話）將無法看到日全食。
宇宙觀察記錄
月球會自轉，也確實總是一面朝著地球。
其實導致這種現象的原因很簡單，就是因為月球的公轉週期=自轉週期，都是27.23天。也正是因為月球的公轉和自轉週期相等，所以我們才總能且只能看見月球的一面。
你想啊，如果月球只公轉，不自轉，那麼我們是其實是能看見月球的每一面的。但如果月球繞地球一圈的時間裡，剛好自己也轉了一圈，那麼產生的結果就是——永遠只有一面對著地球。
如果想不明白的話可以自己在空地找一箇中心點，把中心點當做地球，自己當做月球，繞著這個中心點走一圈，並且在走的時候保證永遠是正面對著這個中心點的，就很容易理解了~
關於月球公轉和自轉週期相等，也涉及到一個天文學名詞——潮汐鎖定。
潮汐鎖定的出現，和地月之間的引潮力有關係，月球對地球的引潮力在地球上形成了潮汐，而地球對月球的引潮力長期作用下使月球出現了形變，成為了一個橢球體。
這時候呢，月球在自轉和公轉的過程中就會被地球“鎖定”，表現出來的結果就是，只能是月球的長軸正對地球。而一旦自轉和公轉週期有偏差，月球長軸就不在正對地球，長軸上受到的引潮力指向不同方向，在兩個力的作用下月球會發生轉動，又會轉回到原來對著地球的角度。
以上，希望我的回答能幫助到你，覺得有用的話就點個贊吧~
不吃腸的大腸
月球當然會自轉，而且自轉的週期與其公轉的週期一樣，都是28天。正因如此，月球才總是一面朝向地球。（繞一圈的過程中，一面總是朝向地球，那麼這一個面的方向一定是在不斷變化的，也就是自轉）
但更重要的問題是，為什麼月球的自轉週期和公轉週期一樣？為什麼要一直一面朝向地球？
實際上，像月球一樣一直一面朝向主星的天體可不少。水星一直是一個面朝向太陽，火衛一、火衛二、木衛十六、木衛五……它們都總是一個面朝向主星。這樣的多的例子，告訴我們：這種事情絕非偶然，而是一個很容易發生的事情。
這種現象，科學上稱為「潮汐鎖定」。我們來看看下面的這張圖就懂了：
衛星在主星的引力作用下，會發生形變，變成一個橢球。在實際上，這個形變的程度很小，上圖是為了方便看清才誇張了的。
形變成橢球之後，如果有相對於公轉的自轉，那就會產生相反的力矩（圖中F）。而這個力矩就會阻止衛星偏轉。時間長了，這個力就會一直消耗衛星的相對自轉速度，直到最終只有一個面朝向主星。這就是潮汐鎖定。
章彥博
月球的公轉跟自轉都是27.32天。為了保持只有一個面面向地球，月球必須靠自轉不斷的修正因公轉對地球造成的角度偏差，月球圍繞地球公轉如果是逆時針的，那麼月球的自轉一定也是逆時針的，因此始終保持著一個面面向著地球。那麼為什麼月球要靠自轉來修正呢？是因為地球對月球的潮汐力鎖定造成的。月球不規則凸起面總是對著地球，這就像指南針圍著圓形磁鐵旋轉總是同一個極性面對圓形磁鐵一樣，當指南針圍繞圓形磁鐵旋轉一週時，指南針自身也不知不覺自轉了一週。
散步的人——————
月亮在繞地球公轉時，自身也在自轉，如果月亮繞地球轉了三百六十度，也正好自身了一圈，這樣月球的同步自轉使它永遠一面朝著地球，另一百背對著地球。
