月の自転周期はなぜ公転周期と同じなのか？

図１ 月の公転周期と自転周期

月は表面（うさぎが餅つきをしている面）だけをいつも見せています。地球からは裏側は見えません。それは図１のように月の自転周期が月の公転周期と同じだからです。では、なぜ月の自転周期はなぜ公転周期と同じなのでしょうか。その理由について述べたいと思います。

図２の(A)図は月が誕生した時を考え、周囲の重力の影響が殆どない状態と仮定します。気体などの熱運動で外側へ拡がる圧力と上側の気体の重みによる内側への圧力（自己重力）が釣り合い、ほぼ球形になります。(B)図は、地球の重力により、地球に近い部分はより大きな力（潮汐力１）が加わり、遠い部分はより弱い力（潮汐力２）が加わるので月はわずかな楕円体になることを表しています。潮汐力による天体の膨らみを潮汐バルジ（bulge：膨らんでいる部分）と言います。

図２　地球の重力による月での潮汐力
(A) 自己重力による球形化　(B) 潮汐力に
よる楕円体化　(C) 自転速度への影響 ）

次に、公転により月の位置が移動した場合を(C)図で示します。楕円体の軸と地球と月の中心線がずれるので、バルジにかかる潮汐力１と潮汐力２の差は中心線に軸を合わせる方向に作用します。楕円体の向きや自転周期がどのような状態にあってもこれらの作用が長年にわたって続くので、少しずつではあってもやがて軸が合うようになります。すなわち自転周期が公転周期と同じ（同期自転）になります^*。このように同期が取れた状態を潮汐ロックとも呼ばれています。

火星のフォボスやダイモス、木星の４つのガリレオ衛星を始め、太陽系の惑星にあるほとんど全ての衛星は自転と公転とが同期しています。
月の地球に対する潮汐力もあり、地球の自転速度は徐々に遅くなっています。遠い将来には月の公転周期と同期するところまで遅くなって安定すると考えられています。