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月球(地球天然卫星)

月球,俗称月亮,古称太阴,是环绕地球运行的一颗卫星。它是地球的一颗固态卫星,也是离地球最近的天体(与地球之间的平均距离是39万千米)。1969年尼尔·阿姆斯特朗巴兹·奥尔德林成为最先登陆月球的人类。1969年9月美国“阿波罗11号宇宙飞船返回地球,美国“阿波罗”登月计划阿波罗17号结束。

月球是被人们研究得最彻底的天体。人类至今第二个亲身到过的天体就是月球。月球的年龄大约有46亿年。月球与地球一样有壳、幔、核等分层结构。最外层的月壳平均厚度约为60-65公里。月壳下面到1000公里深度是月幔,它占了月球的大部分体积。月幔下面是月核,月核的温度约为1000度,很可能是熔融状态的。月球直径约3474.8公里,大约是地球的1/4、太阳的1/400,月球到地球的距离相当于地球到太阳的距离的1/400,所以从地球上看去月亮和太阳一样大。月球的体积大概有地球的1/49,质量约7350亿亿吨,差不多相当于地球质量的1/81左右,月球表面的重力约是地球重力的1/6。天秤动而中间可见以外,月球的背面绝大部分不能从地球看见。在没有探测器的年代,月球的背面一直是个未知的世界。月球背面的一大特色是几乎没有月海这种较暗的月面特征。而当人造探测器运行至月球背面时,它将无法与地球直接通讯。

月球27.321666天绕地球运行一周,而每小时相对背景星空移动半度,即与月面的视直径相若。与其他卫星不同,月球的轨道平面较接近黄道面,而不是在地球的赤道面附近。

相对于背景星空,月球围绕地球运行(月球公转)一周所需时间称为一个恒星月;而新月与下一个新月(或两个相同月相之间)所需的时间称为一个朔望月。朔望月较恒星月长是因为地球在月球运行期间,本身也在绕日的轨道上前进了一段距离。

严格来说,地球与月球围绕共同质心运转,共同质心距地心4700千米(即地球半径的3/4处)。由于共同质心在地球表面以下,地球围绕共同质心的运动好像是在“晃动”一般。从地球南极上空观看,地球和月球均以顺时针方向自转;而且月球也是以顺时针绕地运行;甚至地球也是以顺时针绕日公转的,形成这种现象的原因是地球、月球相对于太阳来说拥有相同的角动量,即“从一开始就是以这个方向转动”。

月球本身并不发光,只反射太阳光。月球亮度随日、月间角距离和地、月间距离的改变而变化。平均亮度为太阳亮度的1/465000,亮度变化幅度从1/630000至1/375000。满月时亮度平均为 -12.7等(见)。它给大地的照度平均为0.22勒克斯,相当于100瓦电灯在距离21米处的照度。月面不是一个良好的反光体,它的平均反照率只有7%,其余93%均被月球吸收。月海的反照率更低,约为6%。月面高地和环形山的反照率为17%,看上去山地比月海明亮。月球的亮度随月相变化而变化,满月时的亮度比上下弦要大十多倍。

由于月球上没有大气,再加上月面物质的热容量和导热率又很低,因而月球表面昼夜的温差很大。白天,在阳光垂直照射的地方温度高达127℃;夜晚,温度可降低到-183℃。这些数值,只表示月球表面的温度。用射电观测可以测定月面土壤中的温度,这种测量表明,月面土壤中较深处的温度很少变化,这正是由于月面物质导热率低造成的。

从月震波的传播了解到月球也有壳、幔、核等分层结构。最外层的月壳厚60-65公里。月壳下面到1000公里深度是月幔,占了月球大部分体积。月幔下面是月核。月核的温度约1000℃,很可能是熔融的,据推测大概是由Fe-Ni-S和榴辉岩物质构成。

在46亿年之前,地球正在孕育当中,地球上的生命更没有诞生。太阳系还处于混沌初开的太阳星云阶段。在年轻太阳的周围,庞大的气体尘埃星云中,尘埃与块状岩石不断的凝聚、碰撞、吸积,星云中的部分物质开始生成为环绕太阳的行星和卫星系统。分裂说。即有人认为在太阳系形成初期.地球和月球原是一个整体,那时地球还处于熔融状态,由于地球自转非常快,因此月球通过离心力从地壳中分裂出来了。但这要求地球的初始旋转速度太快以至难以令人置信。另一种假说是俘获说,即有人认为月球是地球通过地心引力俘获的现成天体.但这要求一个实际上不可行的扩展的地球大气层来散发穿过大气层的月球的能量。还有一种假说是同源说.即有人认为地球和月球是在最原始的吸积盘里形成的.但这无法解释月球中金属铁的剥夺。而且这些假说还不能解释地一月系统所要求的高标准角动量。

还有一种假说是碰撞说。即有人认为地-月系统是一次大碰撞的结果:一个火星大小的天体撞上刚刚形成的原始地球。爆炸的物质进入环绕地球的轨道.然后积聚形成月球。然而。陨石分析表明火星和行星这些太阳系内的天体具有与地球大不相同的氧和钨同位素组成。而地球和月球具有几乎相同的同位素组成。发表在2012年的对Apollo月球样本所作的钛同位素分析也表明月球和地球具有相同的组成。这与月球形成的碰撞说相矛盾。另外,若真的发生了这样的碰撞。则碰撞过程中所释放的巨大能量以及随后在地球轨道中发生的物质重聚将融化整个地球外壳,形成岩浆海洋。新形成的月球上也有它自己的岩浆海洋.估计海洋深度从500km到整个月球半径之长而事实并非如此。可见碰撞说也不成立。

既然月球既不是被地球俘获的一个现成天体。也不是地球与别的天体碰撞的产物.因此月球只能是地球自身的产物。但是,地球也不具有足够的转速来把与地球紧密相连的月球部分随意抛出去。因此。月球应该是在特殊力的综合作用下从地球分离出来。进入绕地球旋转的轨道,形成环地卫星。

平均轨道半径384,401千米。

轨道偏心率0.0549。

近地点距离363,300千米。

远地点距离405,500千米。

平均公转周期27.32天。

平均公转速度1.023千米/秒。轨道倾角在28.58°与18.28°之间变化。

升交点赤经125.08°。

近地点辐角318.15°。

默冬章19 年。

平均月地距离384400 千米。

交点退行周期18.61 年。

近地点运动周期8.85 年。

食年346.6 天。

沙罗周期18 年 10/11 天。

轨道与黄道的平均倾角 5°。

月球赤道与黄道的平均倾角 1°。

赤道直径 3,476.2 千米。

两极直径 3,472.0 千米。

扁率0.0012。

表面面积 3.79×10^7平方千米。

体积2.199×10^10 立方千米。

质量 7.349×10^22 千克。

平均密度水的3.350倍。

赤道重力加速度1.622 m/s2 (地球的1/6)。

逃逸速度2.38千米/秒。

自转周期 27天7小时43分11.559秒(同步自转)。

自转速度 16.655 米/秒(于赤道)。

转轴倾角在3.60°与6.69°之间变化 与黄道的交角为1.5424°。

反照率0.12满月时视星等-12.74。

表面温度(t) -233~123℃ 平均23℃。

大气压1.3×10-10 千帕。

月周期:

名称 数值(单位:天)定义

恒星月27.321 661 相对于背景恒星

朔望月29.530 588 相对于太阳(月相)

分点月27.321 582 相对于春分点

近点月27.554 550 相对于近地点

交点月27.212 220 相对于升交点

月球的直径是地球平均直径的1/4,质量只是地球的1/81。

月球表面有阴暗的部分和明亮的区域,亮区是高地,暗区是平原或盆地等低陷地带,分别被称为月陆月海。早期的天文学家在观察月球时,以为发暗的地区都有海水覆盖,因此把它们称为“海”。著名的有云海、湿海、静海等。而明亮的部分是山脉,那里层峦叠嶂,山脉纵横,到处都是星罗棋布的环形山,即月坑,这是一种环形隆起的低洼形。月球上直径大于1000米的环形山多达33 000多个。位于南极附近的贝利环形山直径295公里,可以把整个海南岛装进去。最深的山是牛顿环形山,深达8788米。除了环形山,月面上也有普通的山脉。高山和深谷叠现,别有一番风光。

月球背面的结构和正面差异较大。月海所占面积较少,而环形山则较多。地形凹凸不平,起伏悬殊最长和最短的月球半径都位于背面,有的地方比月球平均半径长4公里,有的地方则短5公里(如范德格拉夫洼地)。背面未发现“质量瘤”。背面的月壳比正面厚,最厚处达150公里,而正面月壳厚度只有60公里左右。伽利略起的。是月面的显著特征,几乎布满了整个月面。最大的环形山是南极附近的贝利环形山,直径295千米,比海南岛还大一点。小的环形山甚至可能是一个几十厘米的坑洞。直径不小于1000米的大约有33000个。占月面表面积的 7%-10%。

有个日本学者1969年提出一个环形山分类法,分为克拉维型(古老的环形山,一般都面目全非,有的环山中有山)哥白尼型(年轻的环形山,常有“辐射纹”,内壁一般带有同心圆状的段丘,中央一般有中央峰)阿基米德型(环壁较低,可能从哥白尼型演变而来)碗型和酒窝型(小型环形山,有的直径不到3米)。

环形山的形成现有两种说法:“撞击说”与“火山说”。

“撞击说”是指月球因被其他行星撞击而有现今人类所看到的环形山。

“火山说”是指月球上本有许多火山,最后火山爆发而形成了环形山。

风暴洋” 面积约五百万平方公里,差不多九个法国的面积总和。大多数月海大致呈圆形,椭圆形,且四周多为一些山脉封闭住,但也有一些海是连成一片的。除了“海”以外,还有五个地形与之类似的“湖”梦湖、死湖、夏湖、秋湖、春湖,但有的湖比海还大,比如梦湖面积7万平方千米,比汽海等还大得多。月海伸向陆地的部分称为“湾”和“沼”,都分布在正面。湾有五个:露湾、暑湾、中央湾虹湾、眉月湾;沼有三个:腐沼、疫沼、梦沼,其实沼和湾没什么区别。

月海的地势一般较低,类似地球上的盆地,月海比月球平均水准面低1-2千米,个别最低的海如雨海的东南部甚至比周围低6000米。月面的反照率(一种量度反射太阳光本领的物理量)也比较低,因而看起来显得较黑。

月海的地区称为月陆,一般比月海水准面高2-3千米,由于它返照率高,因而看来比较明亮。在月球正面,月陆的面积大致与月海相等但在月球背面,月陆的面积要比月海大得多。从同位素测定知道月陆比月海古老得多,是月球上最古老的地形特征。

在月球上,除了犬牙交差的众多环形山外,也存在着一些与地球上相似的山脉。月球上的山脉常借用地球上的山脉名,如阿尔卑斯山脉,高加索山脉等等,其中最长的山脉为亚平宁山脉,绵延1000千米,但高度不过比月海水准面高三、四千米。山脉上也有些峻岭山峰,过去对它们的高度估计偏高。如今认为大多数山峰高度与地球山峰高度相仿。1994年,美国的克莱门汀月球探测器曾得出月球最高点为8000米的结论,根据“嫦娥一号”获得的数据测算,月球上最高峰高达9840米。月面上6000米以上的山峰有6个,5000-6000米20个,3000-6000米则有80个,1000米以 上的有200个。月球上的山脉有一普遍特征:两边的坡度很不对称,向海的一边坡度甚大,有时为断崖状,另一侧则相当平缓。

除了山脉和山群外,月面上还有四座长达数百千米的峭壁悬崖。其中三座突出在月海中,这种峭壁也称“月堑”。

辐射纹”,这是一种以环形山为辐射点的向四面八方延伸的亮带,它几乎以笔直的方向穿过山系、月海和环形山。辐射纹长度和亮度不一,最引人注目的是第谷环形山的辐射纹,最长的一条长1800千米,满月时尤为壮观。其次,哥白尼开普勒两个环形山也有相当美丽的辐射 纹。据统计,具有辐射纹的环形山有50个。

形成辐射纹的原因至今未有定论。实质上,它与环形山的形成理论密切联系。许多人都倾向于陨星撞击说,认为在没有大气和引力很小的月球上,陨星撞击可能使高温碎块飞得很远。而另外一些科学家认为不能排除火山的作用,火山爆发时的喷 射也有可能形成四处飞散的辐射形状。

东非大裂谷。月面上也有这种构造----那些看来弯弯曲曲的黑色大裂缝即是月谷,它们有的绵延几百到上千千米,宽度从几千米到几十千米不等。那些较宽的月谷大多出现在月陆上较平坦的地区,而那些较窄、较小的月谷(有时又称为月溪)则到处都有。最著名的月谷是在柏拉图环形山的东南连结雨海和冷海的阿尔卑斯大月谷,它把月球上的阿尔卑斯山拦腰截断,很是壮观。从太空拍得的照片估计,它长达130千米,宽10-12千米。

2014年10月5日,科学家在月球上发现一个隐藏于地下的巨形的方形结构。这一结构宽2500公里,科学家们认为这是一条古老的裂谷系统,后来其中充填了岩浆。

月球表面的阴暗区是广阔的海洋,因此,他们称之为“mare”,这一词在拉丁语中的意思就是“大海”,当然这是错误的,这些阴暗区其实是由玄武熔岩构成的平原地带。除了玄武熔岩构造,月球的阴暗区,还存在其他火山特征。最突出的,例如蜿蜒的月面沟纹、黑色的沉积物、火山园顶和火山锥。不过,这些特征都不显著,只是月球表面火山痕迹的一小部分。

与地球火山相比,月球火山可谓老态龙钟。大部分月球火山的年龄在30-40亿年之间;典型的阴暗区平原,年龄为35亿年;最年轻的月球火山也有1亿年的历史。而在地质年代中,地球火山属于青年时期,一般年龄皆小于10万年。地球上最古老的岩层只有3.9亿年的历史,年龄最大的海底玄武岩仅有200万岁。年轻的地球火山仍然十分活跃,而月球却没有任何新近的火山和地质活动迹象,因此,天文学家称月球是“熄灭了”的星球。

地球火山多呈链状分布。例如安底斯山脉,火山链勾勒出一个岩石圈板块的边缘。夏威夷岛上的山脉链,则显示板块活动的热区。月球上没有板块构造的迹象。典型的月球火山多出现在巨大古老的冲击坑底部。因此,大部分月球阴暗区都呈圆形外观。冲击盆地的边缘往往环绕着山脉,包围着阴暗区。

月球阴暗区主要出现在月球较远的一侧。几乎覆盖了这一侧的1/3面积。而在较远一侧,阴暗区的面积仅占2%。然而,较远一侧的地势相对更高,地壳也较厚。由此可见,控制月球火山作用的主要因素是地表高度和地壳厚度。

NASA正在开发一种新型月球车用来寻找月球上的“水资源”,科学家已经发现月球两极地区存在大量的冰水物质,如果将这些“水资源”开采,或可满足未来登月以及地月轨道补给站的需求。新型月球水资源及矿物探测器将于2017年发射,可对月球风化层、表面环境、氧气以及挥发物提取并探测。月球车将采用太阳能为主要动力,但这并非最佳选择,因为冰水物质存在于月球两极的永久阴影区内,这里并月球基地将使用来自月球极区的冰冻水,也可供给地月轨道上的空间站

月球车只能充满电后进入永久阴影区,对此NASA肯尼迪航天中心前项目主管威廉拉尔森认为正常情况下需要使用核动力月球车对月球“水资源”以及挥发物进行探索,由于经费的问题只能选择太阳能,该动力更加实惠,项目预算只有2.5亿美元,其中包括了发射火箭的费用。当月球车成功登陆月球后,大约有2.5天的光照时间,并开始寻找氢,然后会进入两天的黑暗期。科学家为月球配备了钻探工具,使之可以对月球表面下大约1米的深处进行探测,提取固体样品后对其进行加热,希望能产生液态水

威廉拉尔森认为我们的主要任务是对月球冰进行勘探,是否能寻找到水资源依然是个未知数,此外,科学家还试图从月球土壤样本中提取氧气。如果月球探水计划获得成功,甚至可以建造月球“淡水厂”,将永久阴影区的冰冻水提取并供给月球基地或地月系的轨道空间站。

美国宇航局LCROSS探测器对月球南极附近的撞击坑探测发现,其中存在大约5%的冰冻水,但是月球水资源起源于何处,仍然是个迷。有研究提出月球极区永久阴影区内的冰冻水来源于彗星和小行星,加州大学洛杉矶分科学家戴维佩奇认为月球极区异常地寒冷,我们可通过发射探测器不断寻找月球水资源与矿物质的分布。

月球的地心引力仅为地球的1/6,这意味着月球火山熔岩的流动阻力,较地球更小,熔岩行进更为流畅。这就可以解释,为什么月球阴暗区的表面大都平坦而光滑。同时,流畅的熔岩流很容易扩散开,因而形成巨大的玄武岩平原。此外,地心引力小,使得喷发出的火山灰碎片能够落得更远。因此,月球火山的喷发,只形成了宽阔平坦的熔岩平原,而非类似地球形态的火山锥。这也是月球上没有发现大型火山的原因之一。

月球上没有溶解的水。月球阴暗区是完全干涸的。而水在地球熔岩中是最常见的气体,是激起地球火山强烈喷发的重要因素之一。因此,科学家认为缺乏水分,也对月球火山活动产生巨大影响。具体的说,没有水,月球火山的喷发就不会那么强烈,熔岩或许仅仅是平静流畅地涌到地面上。

克里普矿物(KREEP) 展现了岩浆海洋留下的化学线索。KREEP实际上是科学家称为“不兼容元素”的合成物--那些无法进入晶体结构的物质被留下,并浮到岩浆的表面。对研究人员来说,KREEP是个方便的线索,说明了月壳的火山运动历史,并可推测彗星或其他天体撞击的频率和时间。

月壳由多种主要元素组成,包括:铀、钍、钾、氧、硅、镁、铁、钛、钙、铝 及氢。当受到宇宙射线轰击时,每种元素会发射特定的伽玛辐射。有些元素,例如:铀、钍和钾,本身已具放射性,因此能自行发射伽玛射线。但无论成因为何,每种元素发出的伽玛射线均不相同,每种均有独特的谱线特征,而且可用光谱仪测量。人类仍未对月球元素的丰度作出面性的测量。现时太空船的测量只限于月面一部分。月海玄武岩;第二种是斜长岩,富含钾、稀土和磷等,主要分布在月球高地;第三种主要是由0.1~1毫米的岩屑颗粒组成的角砾岩。月球岩石中含有地球中全部元素和60种左右的矿物,其中6种矿物是地球没有的。

月球的矿产资源极为丰富,地球上最常见的17种元素,在月球上比比皆是。以铁为例,仅月面表层5厘米厚的沙土就含有上亿吨铁,而整个月球表面平均有10米厚的沙土。月球表层的铁不仅异常丰富,而且便于开采和冶炼。据悉,月球上的铁主要是氧化铁,只要把氧和铁分开就行;此外,科学家已研究出利用月球土壤和岩石制造水泥和玻璃的办法。在月球表层,铝的含量也十分丰富。

月球土壤中还含有丰富的氦3,利用氘和氦3进行的氦聚变可作为核电站的能源,这种聚变不产生中子,安全无污染,是容易控制的核聚变,不仅可用于地面核电站,而且特别适合宇宙航行。据悉,月球土壤中氦3的含量估计为715000吨。从月球土壤中每提取一吨氦3,可得到6300吨氢、70吨氮和1600吨碳。从分析看,由于月球的氦3蕴藏量大,对于未来能源比较紧缺的地球来说,无疑是雪中送炭。许多航天大国已将获取氦3作为开发月球的重要目标之一。

月球表面分布着22个主要的月海,除东海、莫斯科海和智海位于月球的背面(背向地球的一面)外,其他19个月海都分布在月球的正面(面向地球的一面)。在这些月海中存在着大量的月海玄武岩,22个海中所填充的玄武岩体积约1010千米,而月海玄武岩中蕴藏着丰富的钛、铁等资源。若假设月海玄武岩中钛铁矿含量为8%,或者说二氧化钛含量为4.2%,则月海玄武岩中钛铁矿的总资源量约为1.3×1015~1.9×1015,尽管这种估算带着很大的推测性与不确定性,但可以肯定的是月海玄武岩中丰富的钛铁矿是未来月球可供开发利用的最重要的矿产资源之一。

克里普岩是月球高地三大岩石类型之一,因富含钾、稀土元素和磷而得名。克里普岩在月球上分布很广泛。富含钍和铀元素的风爆洋区的克里普岩被后期月海玄武岩所覆盖,克里普岩混合并形成高灶和铀物质,其厚度估计有10~20千米。风暴洋区克里普岩中的稀土元素总资源量约为225亿至450亿吨。克里普岩中所蕴藏的丰富的钍、轴也是未来人类开发利用月球资源的重要矿产资源之一。

此外,月球还蕴藏有丰富的铬、镍、钠、镁、硅、铜等金属矿产资源

月球是距离地球最近的天体,它与地球的平均距离约为384401千米。它的平均直径约为3476千米,地球直径的3/11。月球的表面积有3800万Km,还不如亚洲的面积大。月球的质量约7350亿亿吨,相当于地球质量的1/81,月面重力则差不多相当于地球重力的1/6。月面的直径大约是地球的1/4.月球的体积大约是地球的1/49.然而,月球以每年13厘米的速度,远离地球。这就意味着,总有一天月球会离开我们,但需要几十亿年。

椭圆轨道绕地球运转。这个轨道平面在天球上截得的大圆称“白道”。白道平面不重合于天赤道,也不平行于黄道面,而且空间位置不断变化。周期173日。月球轨道(白道)对地球轨道(黄道)的平均倾角为5°09′。

月球自转

月球在绕地球公转的同时进行自转,周期27.32166日,正好是一个恒星月,所以我们看不见月球背面。这种现象我们称“同步自转”,几乎是卫星世界的普遍规律。一般认为是行星对卫星长期潮汐作用的结果。天平动是一个很奇妙的现象,它使得我们得以看到59%的月面。主要有以下原因:

⒈在椭圆轨道的不同部分,自转速度与公转角速度不匹配。

⒉白道与赤道的交角。

月球章动

月球的轨道平面(白道面)与黄道面(地球的公转轨道平面)保持着5.145 396°的夹角,而月球自转轴则与黄道面的法线成1.5424°的夹角。因为地球并非完美球形,而是在赤道较为隆起,因此白道面在不断进动(即与黄道的交点在顺时针转动),每6793.5天(18.5966年)完成一周。期间,白道面相对于地球赤道面(地球赤道面以23.45°倾斜于黄道面)的夹角会由28.60°(即23.45°+ 5.15°) 至18.30°(即23.45°- 5.15°)之间变化。同样地,月球自转轴与白道面的夹角亦会介乎6.69°(即5.15° + 1.54°)及3.60°(即5.15° - 1.54°)。月球轨道这些变化又会反过来影响地球自转轴的倾角,使它出现±0.002 56°的摆动,称为章动。

很久很久以前,昼夜温差较大,温度在水的沸点与凝点之间,不宜人类居住。然而月球其特殊影响,对地球海水的引力减慢了地球自转和公转速度,使地球自转和公转周期趋向合理,带给了我们宝贵的四季,减小了温度差,从而适宜人类居住。

地震和月球到底有没有关系?这是近百年来始终困扰科学家的问题。如今,日本防灾科学研究所和美国加州大学洛杉矶分校的研究人员组成的联合研究小组终于证实:月球引力影响海水的潮汐,在地壳发生异常变化积蓄大量能量之际,月球引力很可能是地球板块间发生地震的导火索。10月22日,著名的美国《科学》杂志发表了他们的研究成果。

海水的自然涨落现象就是人们常说的潮汐。当月亮到达离地球近处(我们称之为近地点)时,朔望大潮就比平时还要更大,这时的大潮被称为近地点朔望大潮。板块间地震中,调查了2207次被称为“逆断层型”地震发生的地点、时间等记录,以及与发生地震时月球引力的关系,结果发现:地震发生的时间,与潮汐对断层面的压力有很高的关联性,月球引力作用促使断层错位时,发生地震次数较多。

田中认为:“月球的引力只有导致地震发生的地壳发生异常变化的作用力的千分之一左右,但它的作用是不可小视的,它是地震发生的最后助力,相当于压死骆驼的最后一根稻草。”

天秤动

因为月球的自转周期和它的公转周期是完全一样的,所以地球上只能看见月球永远用同一面向着地球。自月球形成早期,地球便一直受到一个力矩的影响导致自转速度减慢,这个过程称为潮汐锁定。亦因此,部分地球自转的角动量转变为月球绕地公转的角动量,其结果是月球以每年约38毫米的速度远离地球。同时地球的自转越来越慢,一天的长度每年变长15微秒。

从地球上看月亮,看到的月球表面并不是正好它的一半,这是因为月球像天平那样摆动。地球上的观测者会觉得:在月球绕地球运行一周的时间里,月球在南北方向来回摆动,即在维度的方向像天平般的摆动,这被称为“纬天平动”,摆动的角度范围约6°57′;月球在东西方向上,即经度方向上来回摆动的现象,被称为“经天平动”,摆动角度达到7°54′。除去这两种主要的天平动,月球还有周日天平动和物理天平动,前三种天平动都并非月球在摆动,是因为观测者本身与月球之间得相对位置发生变化而产生的现象。只有物理天平动是月球自身在摆动,而且摆动得很小。

由于月球轨道为椭圆形,当月球处于近地点时,它的自转速度便追不上公转速度,因此我们可见月面东部达东经98度的地区,相反,当月处于远地点时,自转速度比公转速度快,因此我们可见月面西部达西经98度的地区。这种现象称为天秤动。又由于月球轨道倾斜于地球赤道,因此月球在星空中移动时,极区会作约7度的晃动,这种现象称为天秤动。再者,由于月球距离地球只有60地球半径之遥,若观测者从月出观测至月落,观测点便有了一个地球直径的位移,可多见月面经度1度的地区。

月球对地球所施的引力是潮汐现象的起因之一。月球围绕地球的轨道为同步轨道,所谓的同步自转并非严格。

乔治达尔文就在《太阳系中的潮汐和类似效应》一文中指出,月球本来是地球的一部分,后来由于地球转速太快,把地球上一部分物质抛了出去,这些物质脱离地球后形成了月球,而遗留在地球上的大坑,就是现在的太平洋。这一观点很快就受到了一些人的反对。他们认为,以地球的自转速度是无法将那样大的一块东西抛出去的。再说,如果月球是地球抛出去的,那么二者的物质成分就应该是一致的。可是通过对“阿波罗12号”飞船从月球上带回来的岩石样本进行化验分析,发现二者相差非常远。

俘获说

这种假设认为,月球本来只是太阳系中的一颗小行星,有一次,因为运行到地球附近,被地球的引力所俘获,从此再也没有离开过地球。还有一种接近俘获说的观点认为,地球不断把进入自己轨道的物质吸积到一起,久而久之,吸积的东西越来越多,最终形成了月球。但也有人指出,像月球这样大的星球,地球恐怕没有那么大的力量能将它俘获。

同源说

这一假设认为,地球和月球都是太阳系中浮动的星云,经过旋转和吸积,同时形成星体。在吸积过程中,地球比月球相应要快一点,成为“哥哥”。这一假设也受到了客观存在的挑战。通过对“阿波罗12号”飞船从月球上带回来的岩石样本进行化验分析,人们发现月球要比地球古老得多。有人认为,月球年龄至少应在53亿年左右。

碰撞说

这一假设认为,太阳系演化早期,在星际空间曾形成大量的“星子”,先形成了一个相当于地球质量0.14倍的天体星子,星子通过互相碰撞、吸积而长合并形成一个原始地球。这两个天体在各自演化过程中,分别形成了以铁为主的金属核和由硅酸盐构成的幔和壳。由于这两个天体相距不远,因此相遇的机会就很大。一次偶然的机会,那个小的天体以每秒5千米左右的速度撞向地球。剧烈的碰撞不仅改变了地球的运动状态,使地轴倾斜,而且还使那个小的天体被撞击破裂,硅酸盐壳和幔受热蒸发,膨胀的气体以极大的速度携带大量粉碎了的尘埃飞离地球。这些飞离地球的物质,主要有碰撞体的幔组成,也有少部分地球上的物质,比例大致为0.85:0.15。在撞击体破裂时与幔分离的金属核,因受膨胀飞离的气体所阻而减速,大约在4小时内被吸积到地球上。飞离地球的气体和尘埃,并没有完全脱离地球的引力控制,通过相互吸积而结合起来,形成全部熔融的月球,或者是先形成几个分离的小月球,在逐渐吸积形成一个部分熔融的大月球。

月食现象

月食是一种特殊的天文现象。指当月球行至地球的阴影后时,太阳光被地球遮住。所以每当农历15日前后可能就会出现月食。

也就是说,此时的太阳、地球、月球恰好(或几乎)在同一条直线,因此从太阳照射到月球的光线,会被地球所掩盖。

以地球而言,当月食发生的时候,太阳和月球的方向会相差180°,所以月食必定发生在“望”(即农历15日前后)。要注意的是,由于太阳和月球在天空的轨道(称为黄道和白道)并不在同一个平面上,而是有约5°的交角,所以只有太阳和月球分别位于黄道和白道的两个交点附近,才有机会连成一条直线,产生月食。

月全食两种。当月球只有部分进入地球的本影时,就会出现月偏食;而当整个月球进入地球的本影之时,就会出现月全食。至于半影月食,是指月球只是掠过地球的半影区,造成月面亮度极轻微的减弱,很难用肉眼看出差别,因此不为人们所注意。

月球直径约为3476千米,地球的直径大约是月球的4倍。在月球轨道处,地球的本影的直径仍相当于月球的2.5倍。所以当地球和月亮的中心大致在同一条直线上,月亮就会完全进入地球的本影,而产生月全食。而如果月球始终只有部分为地球本影遮住时,即只有部分月亮进入地球的本影,就发生月偏食。月球上并不会出现月环食,因为月球的体积比地球小的多。月球背面

地球上之所以看到月球的半面,这是因为月球的自转周期和公转周期严格相等?那这到底是巧合还是有着内在的联系呢?

让我们来看看太阳系其它行星的卫星的状况,我们可以发现绝大多数的卫星的自转周期和公转周期严格相等,看来这似乎是存在什么内在联系的。

月球在地球的引力的长期的作用下,月球的质心已经不在它的几何中心,而是在靠近地球的一边,这样的话,月球相对于地球的引力势能就最小,在月球绕地球公转的过程中,月球的质心永远朝向地球的一边,就好像地球用一根绳子将月球绑住了一样。太阳系的其他卫星也存在这样的情况,所以卫星的自转周期和公转周期相等不是什么巧合,而是有着内在的因素。

月球磁场

早期的月球专家表示,月球的磁场很弱或根本没有磁场,而月岩的样品显示它们被很强的磁场磁化了。这对NASA的科学家们又是一次冲击。因为他们以前总是假设月岩是没有磁性的。这些科学家后来发现了月球曾有过磁场,但没有了。

在对美国阿波罗号宇航员从月球上带回的岩石的研究中,科学家们发现,月球周围的磁场强度不及地球磁场强度的1/1000, 月球几乎不存在磁场。但是,研究表明,月球曾经有过磁场,后来消失了。

月球磁场从其诞生之后的5-10亿年开始,直至36-39亿年期间,是有磁场的。但是,当它出现了6-9亿年之后,磁场却突然消失了。地球的磁场起源于地球内部的地核,科学家认为,地核分为内核和外核,内核是固态的,外核是液态的。它的粘滞系数很小,能够迅速流动,产生感应电流,从而产生磁场。也就是说,所有的行星其磁场都是通过感应电流作用才产生的。

对月球表面岩石的分析结果,月球不存在可以产生感应电流作用的内核。相反,所有的证据表明,月球的表面是一个已经溶解的外壳,是由流动的熔岩流体形成的“海”,后来因冷却变成了如今这副模样。最初,几乎所有的天文学者都以为人类在月球上找到了海,其实月球上发暗的部分,正是熔岩流体冷却形成的。那么,磁场到底是从哪里产生的呢?美国加利福尼亚大学地球行星系的思德克曼教授率领的物理学专家组针对这一专题进行了三维模拟试验。经试验,他们终于得出了结论。据该小组介绍:体轻且流动的岩石,形成了熔岩的“海洋”,它们在从下面漂向月球表面的时候,在其表面之下残留了大量的类似钍和铀一样的重放射性元素。这些元素在崩溃时放出大量的热,这些热量就像电热毯一样,加热了月球的内核。被加热的物质与月球的表面形成对流,从而产生了感应电流作用。此时,也就产生了月球磁场。但是,当放射性元素崩溃超越一定时点时,对流现象中止,于是感应电流作用也随之消失。正是由于这样的变化,才最终导致月球磁场的消失。

忒伊亚和月球

太阳系内曾经还有一颗行星,它的名字叫做“忒伊亚”(Theia),在《地球的力量》;纪录片中被译为《提亚》科学家推测称这颗行星与地球发生碰撞才形成现今的月球。美国宇航局发射的两个宇宙探测器计划搜寻忒伊亚的残骸物质,进而揭示月球的神秘起源之谜。

人类登月

第一个到达月球的人造物体是前苏联的无人登陆器月球2号”,它于1959年9月14日撞向月面。“月球2号”在同年10月7日拍摄了月球背面的照片。“月球9号”则是第一艘在月球软着陆的登陆器,它于1966年2月3日传回由月面上拍摄的照片。“月球10号”于1966年3月31日成功入轨,成为月球第一颗人造卫星

在冷战期间,美国和前苏联一直希望在太空科技领先对方。这场太空竞赛在1969年7月19日第一名人类登陆月球时进入高潮。美利坚合众国阿波罗11号”的指令长尼尔阿姆斯特朗是踏足月球的第一人,“阿波罗11号”的太空人留下了一块9英寸乘7英寸的不锈钢牌匾在月球表面,以纪念这次登陆及为有可能发现它的其他生物提供一些资料。尤金塞尔南则是最后一个站立在月球上的人,他是1972年12月“阿波罗17号”任务的成员。

6次的阿波罗号任务及3次无人月球号任务(月球16、20、24号)把月球上的岩石及土壤样本带回地球。

在2004年2月,美国总统乔治沃克布什提出于2020年前派人重新登月欧洲航天局及中国亦有计划发射探测器前往月球。欧洲的“Smart 1”探测器于2003年9月27日升空,并于2004年11月15日进入绕月轨道。它将会勘察月球环境及制作月面X射线地图。

中华人民共和国亦积极开展探月计划,并寻求开采月球资源的可行性,尤其是氦同位素氦-3这种有望成为未来地球能源的元素。有关中华人民共和国探月计划,见嫦娥工程条目。

日本及印度亦不甘人后。日本已初步订出未来探月的任务。日本的宇宙航空研究开发机构甚至已着手计划的有人的月球基地。印度则会先发射无人绕月探测器“Chandrayan”。

欧洲希望在月球上建立一个“诺亚方舟”,将地球物种的基因存储起来,当地球遭遇核战争危机或小行星撞击时,人类的生命可以得到延续。欧航局将在2020年前分4个阶段进行月球探测,计划在2012年将宇航员送上月球,2025年完成永久性月球基地建设。计划耗资:约890亿元人民币。

第一个登月的人

尼尔奥尔登阿姆斯特朗(Neil Alden Armstrong) 1930年8月5日生于俄亥俄州瓦帕科内塔。1955年获珀杜大学航空工程专业理学硕士学位。1949-1952年在美国海军服役(飞行驾驶员)。1955年进入国家航空技术顾问委员会(即后来的国家航空和航天局)刘易斯飞行推进实验室工作,后在委员会设在加利福尼亚的爱德华兹高速飞行站任试飞员。1962年至1970年在休斯敦国家航空和航天局载人宇宙飞船中心任宇航员。1966年3月为“双子星座-8”号宇宙飞船特级驾驶员。

广寒宫前的桂树生长繁茂,有五百多丈高,下边有一个人常在砍伐它,但是每次砍下去之后,被砍的地方又立即合拢了。几千年来,就这样随砍随合,这棵桂树永远也不能被砍光。据说这个砍树的人名叫吴刚,是汉朝西河人,曾跟随仙人修道,到了天界,但是他犯了错误,仙人就把他贬谪到月宫,做这种徒劳无功的苦差使,以示惩处。李白诗中有“欲斫月中桂,持为寒者薪”的记载。

太古时代,天上有两个太阳,轮流的在天空照射大地,致使大地没有昼夜之分,炙热的天气,让人类的生活十分不便。有一对夫妇勤奋的在耕地工作,将睡着的婴儿稳稳放在树荫底下的石堆旁,并用棕叶遮蔽妥当。不料仍然被残酷的太阳活活晒死,变成蜥蜴躲进石堆缝里去。父亲知道这件事情,十分悲愤,发誓将太阳射下为孩子报仇。踏上旅途之前,父亲事先在住家门口种了橘子树,就出发前往太阳上升之处,准备在太阳升空之前将它封死,射术精准的父亲果然射中太阳的一只眼睛,太阳的光芒顿时消失变成月亮,月亮闭着双眼,胡乱的伸手抓人,由于手掌太大,父亲从指缝中挣脱逃跑。由于一个太阳被人射伤成月亮,另一个太阳怕的不敢升空照耀大地,于是大地陷入一片漆黑,大家无法出外工作,更寻不到食物,生活非常的困苦。如果族人不得已一定要出门,都必须先投掷石头,由石头落地的声音判断前方是路还是深渊,一只出外觅食的山羌,被人们丢出去的石头击中头部,血流如注,山羌受不住疼痛,发出生气的吼叫声,这时奇怪的事情发生了,躲藏的太阳竟然被山羌的吼叫声,吓到空中重新照耀大地,人们又恢复正常的起居,但是山羌的额头从此留下一个美丽的疤痕。后来,月亮传授射日的父亲各种祭典的仪式及禁忌,例如:狩猎察及播种祭时不可贪吃甜食,否则会有荒年或打射不中猎物等;月圆时候要举行孩童祭,否则孩童会生病、死亡。父亲返回部落之后,开始教导族人办理祭祀事宜,当大家学会所有得祭典仪式,那棵橘子树已经长成大树。所以布农族有几个社群在进行祭典仪式的时候,都会以橘子树叶作为祭器。

妈妈再见了。”这些情节清楚呈现这些族群认为日月与星辰是人所变成的。

泰雅族传说

许多族群的射日神话均将月亮视为太阳被射中后所变成的。譬如泰雅族的月亮故事

故事叙述昔日天上有两个太阳,天地无日夜之分,人类生活极苦,故此选出三青年分别背负婴儿踏上遥远的射日旅途,后来,所背婴儿皆已成年,才到射日之地;一人射箭,命中太阳,太阳淌血,逐渐失去光热,成为月亮,黑影即为箭伤的痕迹。邹族的神话与此类似而又更进一步说地上看见的红色石头,就是太阳流下来的血染成的。部份族群的故事有一些变动,其内容是过去只有月亮,而月亮并非日日出现,加上月亮上有黑影,每到夜晚,大地一片晦暗,草木无法生长,人们也极感不便,于是派遣二名年轻勇士,前往射月,数十年后,其中一名以箭射中月亮,除去黑影,于是大地才有正常的光亮。

吉普赛传说

从前有位吉普赛女子,和先生结婚多年都没有生下孩子。某天夜里她向月亮祈祷,祈求月亮能赐给她一个孩子。不久之后她如愿怀孕,但是,当小孩生下时,他们发现这孩子没有吉普赛人的黝黑肤色与深褐色眼睛,竟是灰色的眼睛与银白色的肌肤,吉普赛男子非常生气,认为是妻子背叛了他,决心要杀掉这个孩子。

吉普赛女子不忍,便将小孩子带到山上,遗弃了他。月亮于是从此照顾起这个孩子。每当月圆之际,就是这个孩子行为良好,而每当月亮转亏为新月,便是这个孩子哭泣,月亮为他做了个摇篮、哄他停止哭泣。

广寒宫、嫦娥、玉羊等。

玉兔(著意登楼瞻玉兔,何人张幕遮银阙辛弃疾);

夜光(夜光何德,死则又育?屈原);

素娥(素娥即月亮之别称《幼学琼林》);

冰轮(玉钩定谁挂,冰轮了无辙陆游);

玉轮(玉轮轧露湿团光,鸾佩相逢桂香陌李贺);

玉蟾(凉宵烟霭外,三五玉蟾秋方干);

桂魄(桂魄飞来光射处,冷浸一天秋碧苏轼);

蟾蜍(闽国扬帆去,蟾蜍亏复团贾岛);

顾兔(阳鸟未出谷,顾兔半藏身李白);

婵娟(但愿人长久,千里共婵娟苏轼);

玉盘(小时不识月,呼作白玉盘李白);三十晚上盼月亮没指望。

上弦的月亮两头奸(尖)。

十五的月亮完美无缺

月亮跟着太阳转借光。

八月十五的月亮光明正大。

月亮跟着日头走惜光

宇航员上月球破跳高世界纪录

坐火箭上月球 远走高飞

1969年7月20日,美国东部时间22时56分,“阿波罗11号”成功登月,宇航员阿姆斯特朗成为人类历史上第一个踏上月球的地球人。

在令全世界沸腾的电视直播中,人们突然听到宇航员阿姆斯特朗说了一句:“……难以置信!……这里有其他宇宙飞船……他们正注视着我们!”此后信号突然中断,美国宇航局对此从未做出任何解释。不久之后,美国政府宣布终止一切登月计划,这一决定背后的原因至今仍是人类航天史上终极秘密。

阿姆斯特朗说那句话的时候在月球上遭遇了什么?包括阿姆斯特朗在内的数位美国登月宇航员,屡屡在各种场合发表自己“曾在月球上与外星人有过接触”的言论,引发国际轩然大波。

麻省理工学院的研究人员称,根据理论,天体的内核应该有大量液态金属物质。如同地球的内部,液态金属在高温高压的环境下循环,产生的能量转换为地球磁场

证据显示,大约在35.6至42亿年前,月球的内核是一种熔融状态,创造了持续近10亿年的磁场,而比现在地球的磁场强烈。

此前在阿波罗登月时,宇航员月球表面带回了岩石样本。天文学家对样本进行分析后推测,月球核心应该存在一个能生成磁场的超级“发电机”。

但是,科学家依旧不能解释如此强大的月球磁场是如何逐渐消失的。如果能解开这一秘密,或许能预测地球磁场的未来发展。

2015年4月17日,中国科学家通过“玉兔”月球车的探测范围在月球表面雨海盆地,研究了稀土和放射性元素的分布,填补了美俄对月球地质研究的空白。熔岩管道”。项研究表示,宽度1公里的月球熔岩管道结构非常稳定,可以当作地下永久基地。美国宇航局(NASA)发布了一则前所未有的月球反面全景视频,图像由月球勘测轨道飞行器的机器人飞船所拍摄。

月球勘测轨道飞行器自2009年来一直在绘制月球表面图像,并实时传送给美国宇航局的科学家。

美国宇航局在视频里说,“很多人已经看过NASA的年度月球图片和视频,有人曾要求看看月球的另一面是什么样子,这个视频回答了这一要求。”月球2号苏联1959/9/13撞击第一次撞击月球表面徘徊者7号美国1964/7/31撞击第一次拍摄了月球表面徘徊者8号美国1965/2/20撞击拍摄了7137张质量优良的照片月球9号苏联1966/2/3着陆器第一次在月球表面软着陆探测者1号美国1966/6/2着陆器测量了月球表面的雷达反射率月球13号苏联1966/12/24着陆器成功使用了机械化土壤探测器探测者3号美国1967/4/20着陆器拍摄了月球12号的着陆点阿波罗11号美国1969/7/20载人宇航员第一次登月阿波罗12号美国1969/11/19载人第一次精确定点着陆月球16号苏联1970/9/20着陆器第一次自动返回月球样本月球17号苏联1970/11/17月面车携带有第一辆月面车阿波罗14号美国1971/2/5载人携带有用于采样的“月球人力车”阿波罗15号美国1971/7/30载人携带有第一辆载人月面车月球20号苏联1972/2/21着陆器自动返回月球样本阿波罗16号美国1972/4/21载人探索了中部高原阿波罗17号美国1972/12/11载人在月球上停留最长时间(75小时)月球21号苏联1973/1/15月面车探索了波希多尼(Posidonius)环形山月球24号苏联1976/8/14着陆器从危海带回了样本飞天号日本1993/4/10撞击在弗(Furnerius)地区撞月月球勘探者号美国1999/7/31撞击轨道器在南极附近受控撞月,以搜寻水存在的证据SMART-1欧洲空间局2006/11/14撞击撞月时模拟了一次陨星撞击月船2号印度2008/11/14撞击找到了水存在的证据嫦娥1号中国2009/3/1撞击绘制了月球表面的三维图月球陨坑与遥感卫星美国2009/10/9撞击找到了水分存在的证据


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