O obrotach ciał niebieskich 500 lat po Koperniku mało jeszcze wiemy.
W wątku www.racjonalista.pl/forum.php/s,265446 postawiliśmy na ten temat kilka pytań.

Księżyc obraca się dokoła swojej osi dokładnie w takim samym czasie, jaki trwa jego obieg orbitalny, co powoduje, że zawsze jest on do Ziemi zwrócony tą samą stroną. Obrót Merkurego zsynchronizowany jest z obiegiem wokół Słońca w proporcji 3:2. Większość fizyków twierdzi, że "pływy", czy mają rację?
Nie. Po przyczyna synchronizacji jest inna. Masa Księżyca i Merkurego nie jest rozłożona idealnie punktowo symetrycznie w jednorodnych warstwach, ale ma powierzchniowe zagęszczenia. Podczas przygotowywania lotów załogowych na Księżyc sowiecki księżycowy orbiter Luna 10 w 1966 roku wykrył na powierzchni Księżyca koncentracje masy, które zgodnie z rosyjską tradycją językową nazwano maskony. Dla bezpieczeństwa załogowego programu Apollo dokładne badania rozkładu księżycowych maskonów prowadziły w latach sześćdziesiątych amerykańskie Lunar orbitery.
Analizując lot merkuriańskiej sondy Mariner 10 odkryto co najmniej jeden maskon na Merkurym.

Libracje
Analizując idealną niemal synchronizację ruchu obrotowego Księżyca z jego ruchem obiegowym po wokółziemskiej orbicie należy zwrócić uwagę na zjawisko libracji. (por. według Wikipedii: TINY.PL/hq6f9 )
Animacja libracji

Jak doszło do takiej synchronizacji? Aby idealnie zrównać obroty Księżyca z jego obiegiem orbitalnym i go ustabilizować musi występować zarówno czynnik wymuszający rezonans prędkości obrotów Księżyca z prędkością kątową ruchu orbitalnego jak i musi istnieć czynnik tłumiący odchylenia od obrotów rezonansowych. Jak wspomniano we wskazanym tekście libracja fizyczna Księżyca od stabilizacji rezonansowej nie przekracza ± 0,04 stopnia. Co stale tłumi odchylenia? Ale ani na Merkurym ani na Księżycu nie ma atmosfery. Nie ma na ich powierzchni płynów. Wnętrze również wydaje się być skaliste. Niektórzy twierdzą, że Księżyc wyhamowały pływy w jego bryle, kiedy wnętrze miał gorące i płynne. Taki sąd nie tłumaczy tłumienia libracji fizycznej stale wzbudzanej zarówno upadkami meteorytów jak i obracającymi się wraz z Ziemią jej maskonami. Po każdym odchyleniu Księżyc zawsze wraca do tego samego położenia.
Skoro na i w Księżycu nic teraz nie pływa, to w jaki sposób libracja fizyczna Księżyca jest stale tłumiona? Dlaczego ona zamarła do ±0,04° od położenia równowagi - chociaż istnieją oddziaływania ją wzbudzające? Jaki czynnik tłumiący powoduje zatrzymanie się wahań wokół położenia równowagi skoro na Księżycu nie istnieje żadne medium mogące podlegać pływom? Księżyc, jako ciało sztywne, powinien na orbicie zachowywać się jak wahadło, odchylając się na obie strony od położenia rezonansu. Z obserwacji wynika, że takich wahań niemal nie ma. Dlaczego?

Hamowanie ruchów libracyjnych Księżyca
Na poniższych rysunkach przedstawiono pola oddziaływań siłowych przyciągania grawitacyjnego Ziemi na orbitujący wokół niej Księżyc. Pokazane są przekroje bryły Księżyca dokonane płaszczyzną orbity Księżyca. W tej płaszczyźnie leżą środki masy zarówno Księżyca jak i Ziemi.

Pole sił grawitacyjnych

Rys. A. Pole sił grawitacyjnych działających na wnętrze masy Księżyca

Rysunek A na przekroju Księżyca płaszczyzną jego orbity pokazuje pole sił grawitacji. Każdy fragment masy Księżyca jest przyciągany przez Ziemię siłą grawitacji odwrotnie proporcjonalną do kwadratu odległości tego fragmentu Księżyca od Ziemi. Suma tych oddziaływań utrzymuje Księżyc na niemal okręgowej orbicie wokółziemskiej. Aby uwidocznić omawiany efekt, ilustrację pola grawitacji wygenerowano po znacznym zbliżeniu masy Ziemi do Księżyca. Dzięki temu zauważyć można efekt zmienności pola wektorowego grawitacji. Kolorem szarym oznaczono poglądowo objętość dwóch księżycowych maskonów.

Pole sił dośrodkowych dla utrzymania ruchu orbitalnego

Rys. B. Pole sił dośrodkowych dla utrzymania ruchu orbitalnego masy Księżyca

Wypadkowa sił grawitacji utrzymuje Księżyc na orbicie wokółziemskiej. Siły dośrodkowe potrzebne (rys B) dla utrzymania ruchu orbitalnego obracającego się synchronicznie Księżyca są wprost proporcjonalne do odległości do środka krzywizny orbity.
Z porównania tych sił wynika, że część Księżyca bliższa Ziemi jest przyciągana mocniej, a część najbardziej oddalona słabiej niż potrzeba dla orbitowania. Wypadkowe pole sił powoduje, że Księżyc jest rozciągany wzdłuż linii łączącej go z Ziemią. Rysunek C pokazuje wypadkowe pole sił działających na Księżyc powstałe z odjęcia sił dośrodkowych od sił grawitacji.

Pole naprężeń wewnętrznych bryły Księżyca

Rys. C. Różnica sił grawitacji i wymaganych sił dośrodkowych tworzy pole naprężeń wewnątrz bryły Księżyca

Istnienie maskonów powoduje powstawanie krętów ustawiających bryłę Księżyca tak, by maskony leżały jak najbliżej linii łączącej Księżyc z Ziemią (rys. C.). Dzięki temu Księżyc dąży do stale takiego samego ustawienia w stosunku do Ziemi.
Libracje wywołują zmienność kierunku pola sił. Podczas niewielkich wahań libracji fizycznej Księżyca w jego objętości wytwarza się zmienne co do kierunku pole naprężeń. Naprężenia te rozciągają objętość Księżyca wzdłuż linii łączącej go z Ziemią, która zmienia kierunek wraz z efektami libracji. Zmienne wypadkowe pole siłowe tworzy w bryle zmienne co do kierunku naprężenia. Zmienność pola naprężeń wywołuje, analogicznie do kuchenki mikrofalowej, nagrzewanie równocześnie całego wnętrza bryły Księżyca. W ten sposób wytwarzanie ciepła podczas ruchów libracyjnych Księżyca rozprasza energię mechaniczną wahań, co w rezultacie tłumi te wahania. Można wykazać, że w ten sam sposób tłumione są libracje Księżyca w długości co powoduje zmniejszanie mimośrodu jego orbity.