繞軸自轉的週期和圍繞行星公轉的週期大致相同。排除天平動的影響，月球像左圖一樣，始終以同一面朝向地球。如果月球沒有自轉，在它環繞地球公轉時，其正面和背面會交替地朝向地球，如右圖所示。兩圖皆以月球自轉軸的上方鳥瞰視角、且未依實際比例繪製]]
潮汐鎖定（或同步自轉、受俘自轉，）是指一個天體受重力梯度影響，而永遠以同一面對著另一個天體的現象。一個明顯的例子是月球因為此現象而永遠以同一面朝向著地球。潮汐鎖定的天體繞自身的軸旋轉一圈的時間跟繞著其同伴（或它們之間的質心）公轉一圈的時間大致相同。這種同步自轉導致受影響天體固定地以其中一個半球朝向其同伴。在大部份情況下，只有較小的天體（如衛星）會被所環繞的較大天體（如行星）潮汐鎖定，但兩個物理性質和質量都相近的天體會互相潮汐鎖定（例如冥王星與其最大衛星凱倫）。理論上，較小的天體也可以潮汐鎖定比自身大數倍的天體，但這個過程需時甚長，大多數情况下不會在有關天體被摧毀前完成。
人造衛星的重力梯度穩定技術是人類應用潮汐鎖定現象的一個例子。
機制
在自轉率的改變上，大的天體A將天體B潮汐鎖定，需要A的引力在B的隆起的誘導下造成扭矩。
潮汐隆起
A的引力對B造成潮汐力使得B的引力平衡受到扭曲，形狀在朝向A的軸線方向上變得細長；相反的，在垂直A軸向的維度上略有減少。這種扭曲現象被稱為潮汐隆起。當B未被潮汐鎖定時，這個隆起會在表面移动，兩個隆起之一會在靠近A在正上方的一個點。對大型的天體而言，由於本身的重力，形狀會接近球體，潮汐的扭曲會造成輕微的扁球體，也就是說一個沿著主軸方向軸對稱的橢球體。較小的天體也會經歷這種扭曲，但這些扭曲是不規則的。
隆起拖曳
物體B對潮汐力引起的周期性的重塑會施全力（Exertion）的抵抗。事實上，有時候B需要一些時間來重塑重力的平衡，但在這段時間，A-B的軸向因為B的旋轉已經改變，所以形成的隆起會與A-B軸向有一段距離。從太空中的瞭望點來看，隆起最高點的方向與指向A的方向已經有了偏差。如果B的自轉週期短於它的軌道週期，這個隆起將超前於A-B軸的指向；反過來如果B的自轉週期較長，取而代之的是隆起將落後。
扭矩的結果
由於隆起偏離了A-B軸指向的方向，A的引力將拉住這些質量而對B施加了扭矩。在面對A的隆起，扭矩的作用使B的自轉符合軌道週期，但在"背面"的隆起是遠離A的，因此起了相反的作用（維持自轉的週期）。不過，朝向A這一側的隆起比背面的隆起更靠近A大約相當於B的直徑，所以會經歷較強的引力和扭矩。來自這兩個隆起扭矩的淨效應，是永遠朝向B的自轉週期與軌道週期同步，也就是結果終將是潮汐鎖定。
軌道變化
A-B系統的總角動量在這個過中是守恆的，所以當B減慢速度和失去角動量時，軌道的角動量會提升相似的量（其中也有一些對A的自轉造成較小的影響）。這樣的結果是導致B在減緩自轉速度時，相對於A的軌道會提升。而另一種情況，當B的自轉速度太慢時，潮汐鎖定的作用會使它的自轉加速，同時使B的軌道降低。
大天體的鎖定
潮汐鎖定的效應也會發生在大天體A上，只是因為B的體積較小，引力作用也較微弱，所以需要更長的時間才能將A潮汐鎖定。例如，地球的自轉就因為月球而逐漸減緩，從一些化石在地質時間上的推移可以察覺其總量。
這個過程仍在進行中，而且已經大幅減緩了地球從誕生迄今的自轉速度。目前的估計是協助（與太陽的潮汐影響）地球的自轉從6個小時至當前的24小時。而在目前的階段，原子鐘顯示地球的一天每年大約延長15微秒。只要給予足夠的時間，就將在月球和地球創造出相互的潮汐鎖定，地球的一天會逐漸延長，而恆星月或逐漸縮短，直到兩者有著相同的時間長度。但這個過程是非常緩慢的，不能期望在太陽成為紅巨星，吞噬掉地球和月球之前就能發生。
對於大小相似的天體，這種效應在同等級規模的天體上，或許會兩者同時被潮汐鎖定。矮行星冥王星和它的衛星凱倫就是最好的例子—只有從冥王星的一個半球可以看見凱倫，反之亦然。而冥王星的年齡估計和地球與太陽系內其他的行星大致是相同的。
自轉軌道共振
最後，在軌道離心率較高的情況下，潮汐力是相對較弱的，較小的天體最終可能會產生軌道共振而不是潮汐鎖定。在這種情況下，軌道週期和自轉週期的比率是一些明確但不同於1:1的分數。一個著名的例子是水星的自轉 － 鎖定到與公轉太陽週期為3:2的共振。
許多太陽系外行星（特別是靠近母天體的那些行星）預料將會有高於1:1的自轉軌道共振。
例如，超級地球的葛利澤581 d最可能會在2:1的自轉軌道共振下，每自轉兩次繞著母星公轉一圈。
当一个行星被恆星潮汐鎖定時，行星的一側會是永恆的星光照耀，而另一側是在永恆的黑暗中。
恆星
整個宇宙的密接聯星都被認為是潮汐鎖定的，已經被發現軌道極為靠近主星的系外行星也被認為是潮汐鎖定的。一個不尋常的例子，MOST衛星已經證實右攝提二（牧夫座τ）被一顆行星潮汐鎖定著，並且幾乎可以肯定潮汐鎖定是相互的。
時間尺度
使用下列的公式可以估算一個天體被潮汐鎖定所需要的時間尺度：
:::
t_{\textrm{lock}} \approx \frac{w a^6 I Q}{3 G m_p^2 k_2 R^5}
此處
- \omega\,是初始的自轉速率（弧度每秒弧度）。
- a\,是衛星環繞行星運動的半長軸。
- I\approx 0.4 m_s R^2是衛星的轉動慣量。
- Q\,是衛星的散逸函數（消耗函數）。
- G\,是萬有引力常數。
- m_p\,是行星的質量。
- m_s\,是衛星的質量。
- k_2\,是衛星潮汐的
- R\,是衛星的半徑。
除了地球和月球的k_2/Q=0.0011之外，一般來說對Q和k_2的所知都很有限。然而，實務上都粗略的估計Q≈100（或許過於保守，會高估鎖定的時間），並且
:::
k_2 \approx \frac{1.5}{1+\frac{19\mu}{2\rho g R}},
此處
- \rho\,是衛星的密度。
- g\approx Gm_s/R^2是衛星的表面重力。
- \mu\,是鋼體的衛星。對岩石的衛星大約是3 Nm−2，對只是冰凍的衛星大約是4 Nm−2。
可以看出，即使已經知道衛星的大小和密度，依然留下了許多必需要估計的參數（特別是\omega、Q、和\mu\,），所以任何對潮汐鎖定的計算所獲得的時間都不被預期是正確的，甚至會差到10個數量級。更進一步說，在潮汐鎖定階段的軌道半徑a可能由於後續的潮汐加速，已經完全不同於當今觀測到的，而這個值在潮汐鎖定的時間上是很敏感的。
由於不確定性是如此的高，上面的公式可以簡化以避免繁瑣的計算。假設衛星是球體的，k_2\ll1\,，Q = 100，明智的做法是以12小時為間隔去猜測一個未潮汐鎖定的初始公轉週期（大多數的小行星自轉週期在2小時到2天之間）。
:::
t_{\textrm{lock}}\quad \approx\quad 6\ \frac{a^6R\mu}{m_sm_p^2}\quad \times 10^{10}\ \textrm{ years},
式中的質量單位是公斤，距離單位為米，同時μ是Nm−2。對岩石天體μ可以粗略的選擇為3 Nm−2，對冰凍天體μ是4 Nm−2。
請注意與軌道半徑a的相關性極強。
在主星和衛星都已經潮汐鎖定的狀態，例如冥王星，衛星和主星的參數可以互換。
一個結論是，其它的因素不變（像是Q和μ），在同樣軌道半徑上的大衛星將比小衛星更快的被行星潮汐鎖定，因為m_s\,的成長是衛星半徑R的三次方。在土星系統中有一個可能的例子，土衛七(Hyperion)未被潮汐鎖定，而質量較大且軌道距離較遠的土衛八(Iapetus)卻已經被鎖定。不過還必須要指出這是不明確的，因為土衛七(Hyperion)還受到鄰近的土衛六(泰坦)強大的驅動，這會使它的自轉造成混亂。
上述公式的鎖定時間尺度可能切割了數量級的順序，因為它們忽略了頻率與
k_2/Q
的依賴關係。
已知被潮汐鎖定天體列表
太陽系
被太陽鎖定
- 水星（3:2的自旋軌道共振）
被地球鎖定
- 月球
被火星鎖定
- 火衛一（Phobos）
- 火衛二（Deimos）
被木星鎖定
- 木衛十六（Metis）
- 木衛十五（Adrastea）
- 木衛五（Amalthea）
- 木衛十四（Thebe）
- 木衛一（Io）
- 木衛二（Europa）
- 木衛三（Ganymede）
- 木衛四（Callisto）
被土星鎖定
- 土衛十八（Pan）
- 土衛十五（Atlas）
- 土衛十六（Prometheus）
- 土衛十七（Pandora）
- 土衛十一（Epimetheus）
- 土衛十（Janus）
- 土衛一（Mimas）
- 土衛二（Enceladus）
- 土衛十三（Telesto）
- 土衛三（Tethys）
- 土衛十四（Calypso）
- 土衛四（Dione）
- 土衛五（Rhea）
- 土衛六（Titan）
- 土衛八（Iapetus）
被天王星鎖定
- 天衛五（Miranda）
- 天衛一（Ariel）
- 天衛二（Umbriel）
- 天衛三（Titania）
- 天衛四（Oberon）
被海王星鎖定
- 海衛八（Proteus）
- 海衛一（Triton）
與冥王星鎖定
- 冥衛一（Charon，冥王星本身也被冥衛一鎖定）
系外太陽系
- 右攝提二b（牧夫座τb）已知是因為軌道太靠近而被右攝提二（牧夫座τ）鎖定的大行星格利澤581g,格利澤581b,和格利澤581e可能被它們的母恆星格利澤581潮汐鎖定。格利澤581d幾乎可以確定被母恆星格利澤581鎖定，不是2：1共振，就是3：2共振
*比邻星b可能被它的母星比邻星潮汐锁定。
相關條目
- 角動量
*
- 軌道共振
- 行星適居性
- 洛希極限
- 同步軌道
- 潮汐加速
參考資料
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