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单词 月球
释义

【月球】
 

拼译:moon
 

俗称月亮,是地球唯一的固态天然卫星。月球本身不发光,有周期性的朔望位相变化,该周期称朔望月,长约29.53d。月面平均反照率为0.07,满月的亮度相当于-12.7星等,在地面上的照度为0.22Lx,但上、下弦半月时的亮度只有满月的7%~8%。月球的直径3476km,质量为7.35×1022kg,平均密度3340kg/m,表面重力加速度1.62m/s2,分别相当于地球的27.3%、1.23%、60%及16.5%。除陨星、流星外,它是离地球最近的天体,平均距离为384401±1km,因其公转轨道是椭圆,月地距离有11%的变幅。在潮汐摩擦的长期作用下,它的自转周期与绕地球的公转周期相同(称为恒星月),约为27.32d,这使地球上始终只能见到它的正面半球。但由于一些力学及物理原因造成的天平动,使地面上实际可见月表的59%左右。

1609年意大利伽利略(G.Galileo)首先用自制的望远镜观测月球,成为见到月球实际地貌的第1人,他还画下了人类第1张月面图。此后,赫维留(J.Hevelius)、施罗特尔(J.H.Schröter)、洛尔曼(W.G.Lohrmann)和穆尔(J.H.Moore)等人先后利用大望远镜及照相等方法,绘制了350多幅更加详尽、准确的月面图,其中最大的直径达7.5m。1959年10月,前苏联“月球”3号探测器首次拍摄到月球背面的照片,使人类对整个月面有了全面的了解。60到70年代,美苏两国发射了几十枚各类月球探测器,实施了逼近飞行、绕月飞行、硬着陆、软着陆等计划,美国还成功地完成了“阿波罗”探月工程,让21名宇航员作了绕月飞行,其中12人先后6次登上月球表面。他们在月面上挖沟钻洞,采集岩石,土壤标本,安置科学仪器,进行了包括制造人工月震、发射月球子卫星等几十项科学试验,拍摄了1.5万多张高清晰度的月球近距照片,长达几十千米的电影胶卷,带回数百千克的月岩和月土,使人类对月球的研究达到了空前的程度。

月面上最显著的特征是星罗棋布、重重迭迭、大小不一的环形山,其外形酷似地球上的火山口或陨星坑,但在它圆形山壁的底部还常有一个小小的中央峰。大环形山的直径可超过200km,最大的达295km,小的只是一个个浅坑。直径在1000m以上的环形山有3.3万个,约占月球表面积的7%~10%。一般认为它们大多是因陨星轰击造成的。环形山多以科学家名为名,较著名的有哥白尼、开普勒、第谷等,在月背面有5座直径几十千米的环形山以中国古代科学家命名:石申、张衡、祖冲之、郭守敬、万户。月面上也有类似地球上的高山和山脉,且常借用地球山之名,如阿尔卑斯山、高加索山等。最高的月山高9000m,与珠峰相当。有些月山还形成了长达数百千米的悬崖峭壁——月堑。月面上大片暗黑的区域称为“海”,实际是根本没有水的大盆地,可能是由早期月球火山活动的熔岩形成的。月海共有22个,其中15个在正面,4个跨占正、背两半球,月背仅有3个较小的海。最大的海称为风暴洋,面积达500km2。另一个月面特征是壮观的辐射纹,这是以环形山为辐射点,呈放射状向四方延伸的亮带。如第谷环形山有12条长亮带,其中最长的达1800km。

月球上没有大气层,仅有极微量的氦、氩等原子,其数密度为3×107~6×1010个/m3,比地球大气至少稀1万亿倍。因此月面上没有任何风云雨雪等气象现象,即使在阳光普照的白天,黝黑的天空中万千恒星依然十分明亮。月球上没有空气、没有水,当然不会有生命,是个死寂的世界。没有大气不会有散射光,所以月面上黑白反差特别强烈。月面表层物质的导热率很低。60年代佩底特(E.Pettit)和尼科尔森(S.B.Nicholson)用雷达测得月食前后其表面温度从71℃很快降至-79℃。月球上一昼夜长达1朔望月,故白天、黑夜都长达2星期多,因而白天在阳光直射下的月面上,温度可高达130~140℃,而到深夜,则会骤降至-150~-180℃!

月球内部自外向内可分成壳、幔、核三大层。月壳平均厚65km,比地壳几乎厚1倍,月背面的壳层更厚,最厚处达150km,平均为80km。月岩主要有3类:富铝的斜长岩、富铁的玄武岩及含放射性元素和难熔微量元素的苏长岩,前2种分别是月陆和月海的主要成份,后者的分布较广。已发现的月矿有80多种,其中有6种矿物是地球上没有的。1968年美国的月球轨道探测器在绕月飞行时发现在月球内部有12个“月瘤”,又称“质量瘤”,实际是重力异常区,它们无一例外均位于正面的月海区域。月核较小,半径约700km,中心温度约1600℃,可能由半熔融的硅酸盐和硫化铁组成。处于中间的月幔呈刚性,因此月球没有地球那样的板块构造。登月宇航员的实测表明,月球没有明显的磁场,因而不存在磁层和辐射带。这也说明月球内部没有金属核心,但从月岩中有些剩磁可以认为,在月球形成后的某段时期,它也曾有过磁场。

10多亿年来,月球总体上并无多大变化。但50年代英、苏两国天文学家先后证实,月面上至今仍有一些局部的变化与活动。英国穆尔(P.Moore)将此命名为“月面暂现现象”(TLP),它包括:短暂的奇异辉光、突发的少量气雾、局部地区的色彩变幻、环形山的直径变化、突然出现或消失等。最早的记录可追溯到1178年。英国威廉·赫歇耳(F.W.Herschel)1783、1787年的两次观测报告使它引起广泛注意,1958年前苏联科兹洛夫(В.В.Кoзлoв)成功地拍得了月面辉光的光谱。1969年7月.第1个登月的阿姆斯特朗(N.Armstrong)在登月前作绕月飞行时也曾见到阿里斯塔克环形山区域正在发出淡淡的荧光。多数人认为月面辉光可能是地球的潮汐力所致,而环形山的变化则与陨星的轰击有关。关于月球起源现已有4种理论:(1)潮汐分裂说。1880年英国乔治·达尔文(G.Darwin)提出了第1个月球起源假说,认为地球最早时的自转速度是现在的6倍,在太阳潮汐力和地球自转离心力的共同作用下,在现太平洋赤道区域分裂出一大块物质,它在空中慢慢形成了今天的月球。后来许多人进一步丰富、充实他的理论,如1936年怀斯(D.U.Wise)、1970年奥基夫(J.A.O’keefe)等详细描绘了整个分裂过程,作了半定量计算,并推算出分裂物的初始质量为地球质量的10%。(2)俘获说。尽管具体的俘获机制、过程各不相同,但中心思想是,月球本是一个独立天体,只是在偶尔接近地球时才被俘获而成为地球的卫星。俘获说最早是格斯腾孔(H.Gerstenkorn)于1955年提出的,而目前最有代表性的则是瑞典电磁理论家阿尔文(H.Alfven)60年代提出的、70年代完善的理论。他认为,月球原来形成于火星区域,在7亿多年前,它运动到离地球17万km(相当于地球半径26倍)处时,由于共振作用而改变轨道,成为地球卫星,再逐渐演化为今天的月球。(3)共同形成说。现代太阳系起源星云说都认为地球和月球是同一块行星尘埃云凝聚而成的,但也有许多不同的流派,较有影响的有奥·尤·施米特(O.Ю.ЩмидТ)、鲁斯科尔(E.U.Ruskol)、奥罗万(E.Orowan)、灵伍德(A.E.Ringwood)、卡梅伦(A.G.W.Cameron)等。(4)大冲撞说。由于上述3种假设虽然都能说明不少问题,但也都有其难以逾越的困难,从1975年起开始出现了新的观点,经过10多年的发展日趋成熟,1986年由美国本兹(W.Bens)、斯莱特里(W.L.Slattery)及卡梅伦等共同提出,认为在45亿前地球刚形成不久,一颗质量大约为地球14%的大星子以5~12km/s的速度与地球猛烈相撞,这不仅使原始地球的自转轴发生倾斜,也使大星子完全破裂,不少物质逃逸到太空,也有许多物质落向地球,而留于周围的物质则形成气体尘埃云,并进而凝聚成月球。由于这种理论可以比较满意地解释许多地、月特征,因而得到了越来越多人的支持。

【参考文献】:

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2 Pasachoff J , et al. University .Astronomy. W. B. Saunders Company, 1978 , 383~398

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5 Whipple F L. Orbiting the Sun. Combridge, Mass, Harrard University Pr, 1981,133~139.301~303

6 Beatty J K,et al. The New Solar System. Sky Publishing Corporation, 1982,71 ~ 82

7 戴文赛,胡中为,等.太阳系演化学(下册).上海:上海科学出版社,1986,46~67

8 Benz W,et al.Icarus,1986,66(3):515~535

9 张明昌,肖耐园.天文学教程(上册).北京:高等教育出版社,1987.206~225

10 Maley P D.Icarus,1991,90(2):326~327

(南京炮兵学院张明昌教授撰;宣焕灿审)

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