天秤动(libration,源自拉丁文,动词为libroare,意思为「摇摆中的平衡」,参看libra「尺度」)是从卫星环绕的天体上观察所见到的,真实或视觉上非常缓慢的振荡。
天秤动一般指月球相对于地球的视运动。由于观察时在选择一个点来平衡与对比晃动的尺度,所以天秤动现象会随平衡点的选择不同而表现不同。月球围绕地球的轨道为同步轨道,所谓的同步自转并不严格。由于月球轨道为椭圆形,当月球处于近日点时,它的自转速度便追不上公转速度,因此我们可见月球东部达其东经 98 度的地区;相反,当月球处于远日点时,自转速度比公转速度快,因此我们可见月球西部达其西经 98 度的地区。这种现象称为天秤动。
经度天秤动是月球绕著
地球公转的轨道有少许的
离心率造成的结果。当月球由
近地点向
远地点移动时轨道速度逐渐减慢,由远地点向近地点移动时速度逐渐加快,但月球的自转速度始终不变,所以月球在轨道上的位置有时超前、有时落后自转的速度。在月球赤道上每一度相当 30 公里,所以经度天秤动可以使我们在东西侧多观察到约 235 公里的月面。这虽然不是很大的地区,但是我们看见的正对地球的点将因而改变。
纬度天秤动是
月球自转轴的
法线对月球绕地球的
轨道平面有少许的倾斜造成的,其起源类似于
地球公转太阳时造成季节变化的现象。月球的
自转轴相对于白道(这里似乎应该是黄道)的
倾斜角为 1.54°,黄白两道的
交角为 5.14°,因此纬度天秤动的最大值为 ±6.7°,相当于在南北极方向约 200 公里的距离。
周日天秤动影响较小,是地球自转所造成,它使地面上的观测者从地月中心连线的西侧转至东侧,因而先多看见一些月球的东侧,然后多看见一些月球的西侧。地月的平均距离 38 万公里,
地球半径6,378 公里,地球的自转将使观测者最多能在赤道的东西侧多看见约 30 公里的区域。
不同于前面三种,这是月球真正的摆动。由于月球的三条主惯性轴长度不等﹐加上椭圆轨道造成的距离改变,在地球引力作用下﹐发生对平均位置的偏移。但是物理天秤动比几何天秤动小得多,他的摆动从未曾大于 0.04°,所以一般都忽略不予考虑。此外,月球上的“地震”也会影响到月球上正对地球的点。