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第16章 地球的卫星——美丽的月球(1)

月球是地球唯一的卫星,你知道它是怎样形成的吗?月球真的像神话传说中的那么美丽吗?月亮每天的形状都不相同,这又是为什么呢?听说月球正在远离地球,是谁在吸引着它离开呢?如果它走得越来越远,那又会给对地球造成什么样的影响呢?我们看见的月亮都是暖黄色,为什么又有人说月亮有红色和蓝色另两种颜色呢?

地球的卫士——月球之概况

月亮是地球的卫星,它像忠实的卫士,始终围绕着地球旋转。它自身不会发光,我们看到的明亮的月光是月球反射太阳光的结果。除月亮外,其他卫星用肉眼是看不到的。

到月球上去当大力士

月球通称月亮,是地球唯一的天然卫星。月球是我们肉眼能见到的最美丽的天体,也是人们最喜爱的一颗星球。谈到与地球的亲近关系时,除了太阳就数月球了。月球离地球38.44万千米;直径3476.4千米,约为地球的1/4;引力只有地球的1/6,到了月球上,每个人都可以变成“大力士”。其实,月球一点儿也不像人们想象的那么充满诗情画意。月球是个大“麻脸”,表面凹凸不平,布满了大大小小的环形山和辽阔平原。月球上没有空气和水分,更没有嫦娥和玉兔。月球本身不发光只能反射太阳光,太阳直射到的地方明亮刺眼,温度高达摄氏127度,没有日光照射的地方漆黑一片,温度低到摄氏零下183度。由于没有空气无法传递声音,月球上是一个寂静的世界。由于没有大气层的保护,月球经常遭受陨石的撞击。

同步自转

月球在绕地球旋转的同时,也在自转。有趣的是,月球自转的周期正好与公转周期相同,称为同步自转。就像骡子拉磨盘一样,月球始终以同一侧对着地球。因此,在地球上是永远看不见月球另一面的。不过,我们通过多次登月发回的照片看到,月球的另一面与我们看到的一面差别不是很大。月球上的环形山都是以科学家的名字来命名的。在月球上的另一面有5座环形山是以中国古代科学家或官职名字命名的,他们是石申、张衡、祖冲之、郭守敬和万户(中国古代官职)。

当地球运行到太阳和月亮之间时,阳光正好被地球挡住,不能射到月球上,月球上就出现黑影,这就是月食。月食的发生很有规律,可以精确计算出发生时间。发生月食必须是满月,而那时地球又正好位于太阳和月球之间,且在同一个平面上。当月球全部进入地球的影子时就出现月全食,要是月球只有一部分进入地球的影子,出现的就是月偏食。

宇航员们在月面上看到的最美丽的天体就是地球,它像一幅赏心悦目的名画高挂在月空中:黄棕色的陆地镶嵌在蔚蓝色的海洋之中,还不时有几朵美丽的云彩在上面飘荡。难怪那些月球探险者们赞美它是“漂浮于广阔宇宙空间中的最美丽的绿洲”。

地球与月球间的相互作用

地球与月球相对地绕着对方转。那么,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。海水的自然涨落现象就是人们常说的潮汐。当月亮到达离地球最近处(我们称为近地点)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。科学家已经就潮汐对地震的影响猜测了很长的时间,但到目前为止还没有人论证过它对全球范围的影响效果。以前只发现在海底或火山附近,地震与潮汐才呈现出比较清楚的联系。研究者发现,地震的发生与断面层潮汐压力高度密切相关,猛烈的潮汐在浅断面层施加了足够的压力,从而会引发地震。

月亮也可人造吗

也许在不久的将来,当我们仰望星空时,会看到两个“月亮”:一个是洁白明晰的月球,另一个则是美国发射的“气球卫星”。“气球卫星”是美国研究人员于1980年1月在旧金山举行的科学发展年会上提出来的。它是一颗特殊的卫星,将在地球大气的平流层中环绕地球运转,离地面仅30千米左右。从地面看上去,它明亮如月。

这颗环绕平流层运转的“月亮”与众不同。它的球壁是双层的,用极其轻便的材料制成,球壁之间充满着摄氏26度的空气。其直径达1800米,空重6000吨,有效载重也是6000吨,大约为飞船载重的200倍,而造价仅15亿美元。宇航员在球体里工作,不用穿复杂的宇航服,只需穿一件高空侦察机飞行员的装备就可以了。

然而,发射这颗“气球卫星”的目的并不是为了照明。它是一颗用途广泛的“万能”卫星。

首先,它可以用作通信卫星。相比之下,它的覆盖范围虽然没有同步轨道上的通信卫星大,但是它所需的功率却比其他卫星小得多。人造“月亮”同时也是最理想的空间观测站、气象观察站和科学实验站。以气象观察为例,它可以连带向地面发送气象参数,提供海水温度、海面风速、海浪高度和长度等有关资料。它还能用来探测平流层的污染情况,甚至帮助我们获得流落地面的微生物、细菌和病毒等有关情报。

“气球卫星”究竟是圆的还是方呢?目前,多数人希望造一个六边形的人造“月亮”。尽管它的样子还未正式定下来,但人们普遍认为,这种卫星只能到平流层去充气,否则,要把这样一个庞大的气球直接从地面送上平流层又谈何容易。

“类地行星”包括水星、金星、地球和火星,其特点之一是卫星较少。而这一特点纯粹是针对地球而言的,因为除地球有一个“卫星”——月球外,严格地说其他类地行星都没有卫星,但地球的这一特殊现象并没有科学解释。大量观测表明,月球并没有绕地球旋转,而是伴着地球对转。天文学家们经研究发现,月球作为地球的伴星,两者在太阳引力作用下,沿着共同的轨道——地月轨道围绕着太阳运转,地月轨道是两者的质量中心,地球质量大于月球,这个中心轨道就离地球近。

月球形成之谜

月亮像一个温柔可爱的小姑娘,为人们的生活平添了无穷的诗情画意。如果没有了月亮,即使在最晴朗的夜晚,我们也只有微弱的星光作伴,月亮带给我们的乐趣与情感是无可取代的。

月亮是如何形成的

1969年,美国“阿波罗11号”飞船实现了人类历史上首次成功登月,探测队在月球表面进行探查,带回了月球上的岩石和土。尽管离地球很近,但是关于月球我们依然有许多不解之谜。其中讨论得尤为激烈的,还是有关月球形成的问题。

对于月球的起源,科学家提出三种理论,虽然它们全都有缺陷,但是“阿波罗”计划却有助于证明其中的最佳理论。有些科学家认为,月球是和地球一起于46亿年以前从一团宇宙尘埃中生成的。另一种理论认为月球是地球的“孩子”,也许是从太平洋“抠”出去的。然而“阿波罗”登月探险的结果表明,地球和月球的结构成分差别很大,有一些科学家提出了另一种假说,即“俘获说”。他们认为,月亮是偶然闯入地球引力场而被锁定在目前的轨道上的。可是,要从理论上解释这一过程的机制,难度相当大。因此,上述三种理论都难以站得住脚。

形成之“大碰撞说”

最近,一种新的说法吸引了许多人的目光,那就是“大碰撞说”。这种学说认为,在地球刚形成的时候,曾与一类似火星大小的天体(原始行星)相撞,碰撞所抛出的碎片又重聚集在一起形成了月球。基于这种学说的计算机模拟实验表明,月球的形成仅仅需用一个月。这与经过一千万年才完全形成并稳定下来的太阳系相比,只不过是短暂的一瞬。

令人惊异的是,从月球带回的石标本,经分析发现大部分月球上岩石的年龄要比地球上岩石的年龄更加长。阿姆斯特朗在“寂静海”(月球)降落后拣起第一块岩石的年龄是36亿岁。其他一些岩石的年龄为43亿岁、46亿岁和45亿岁——它几乎和地球及太阳系本身的年龄一样大,地球上最古老的岩石是37亿岁。1973年,世界月球研讨会上曾测定一块月球岩石年龄为53亿岁。更令人不解的是,这些古老的岩石都采自科学家认为是月球上最年轻的区域。根据这些证据,有些科学家提出,月球在地球形成之前很久很久便已在星际空间形成了。

月球古老的岩石已经让科学家一筹莫展。然而,和这些岩石周围的土壤相比,岩石还算是年轻的。据分析,土壤的年龄至少比岩石大10亿年。乍一听来,这是不可能的,因为科学家认为这些土壤是岩石粉碎后形成的。但是,测定了岩石和土壤的化学成分之后,科学家发现,这些土壤与岩石无关,似乎是从别处来的。

而月球表面上古老的高地构造特征,证明月球在40亿~46亿年间曾遭受过强烈的陨击;当然对地球来说也可能如此。此外,我们不能排除,在46亿年以前的演化时期,地月系统曾遭受到强烈陨击作用的可能性。因此,在整个天文演化进程中,地月系统所可能发生的巨大陨击体的撞击与俘获,对地月系的运动状态和本身结构状态会造成重大影响。

月球会消失吗

最新研究指出,在过去10亿年间,随着月球的内部降温收缩,月球的外壳上已经形成了裂缝,也就是说,月表也在收缩。不过,我们不用太担心,因为它收缩的速度非常缓慢,即使你一直盯着它看,也无法注意到这一变化,而且它并不会在短期内消失。

科学家目前已经在月球表面确定了14处被称做瓣状陡坡的地形。以前人们也注意到月球赤道附近的瓣状陡坡,但这是首次证明其他地方也存在这种地形的案例,这说明它们是一种行星生命周期演化的结果。瓣状陡坡的大小,说明月球的大小已收缩了大约100米,这一变化用肉眼还无法发现。这些瓣状陡坡高达10米,有几千米长。与之相比,水星的瓣状陡坡更大,这说明这颗行星收缩的速度更快。但月球不会消失,它的收缩也不会对地球产生任何影响。

月球正在离我们的地球越来越远。在10多亿年前,地球的一天只有18小时,地球自转越来越慢,今天的一天是24小时,据科学家估算,在遥远的未来,地球上的一天将会是960小时!而10亿年前,月球离地球更近,那时一个月才20天。目前,月球仍以每年4厘米的距离远离地球!

神话与现实——揭开月球的真面目

每逢农历八月十五的夜晚,就有一轮圆月挂在天空,显得特别明亮。千百年来,这个光色清丽柔和、存在了40多亿年、距离地球38万多千米的小星球,曾引起人们无穷的遐思和猜想。那么,月亮到底是什么样的呢?

月球像传说中的美丽吗

随着时代的发展和科技的进步,神话最终变成了现实。1969年7月21日,美国“阿波罗11号”宇宙飞船,载着两名宇航员经过100多个小时的飞行,在月球上着陆,实现了人类登上月球的伟大理想。不过并不像神话传说中说的那样,没有一个月宫仙女出来欢迎,也看不到什么玉宇琼楼,出现在眼前的是一个荒凉、坎坷、寂静、没有生命的星球。而从月球的质量和半径的数据算出月球的重力只有地球表面重力的1/6,地球上一个体重60千克的人,到月球上只有10千克重。并且,月球的自转周期同它的公转周期大致相等,约等于地球的一个月。它的白天和黑夜各持续两个星期,真可谓“度日如月”。

无声的黑暗世界

月球微弱的重力使它不能留住大气层。虽然从月球表面下会不时有小股气体飘出,但月球只能挽留住像氙、氪那样分子质量相对较大的气体,但这些元素非常稀少。月球大气的密度小于地球海平面上大气密度的万分之一。因此可以说,月球几乎没有大气,更没有大气层,因此在月球上不像在地球上那样有大气分子帮助散射阳光,让白天和黑夜之间有着晨曦和黄昏之分。没有大气层的月球,白天和黑夜交替没有过渡,而且明暗分界线十分明显;没有大气层的月球既看不到美丽的朝霞和晚霞,也看不到蓝天,即使在阳光普照的白昼,月球上的天空,仍然是一团漆黑;黑色的天空中镶嵌着耀眼的太阳和数不清的星星,这些星星格外明亮却不会闪烁,因为没有大气层;在月球表面,声波不能传播,人在月球上听不到任何声响,真正是万籁俱寂,而这也是因为没有大气层的缘故。

在月球上看到的地球几乎是静止不动地悬在天空,而太阳和星星缓慢地自东向西巡行。由于没有大气层保温和传导热量,月面上昼夜温度差别非常大。白天受阳光照射的地方,温度可高达摄氏130~150度,而夜间和阳光照射不到的阴暗处,温度会下降到摄氏零下180~零下160度。月食的时候,月球表面会迅速冷却,两小时内温度可下降250度,说明月球表面的导热性非常小。由于没有大气圈的保护,月球经常受到小的陨星体、彗星、彗星碎块的频繁轰击以及太阳风粒子和其他射线的强烈辐射,这些“打击”让月球表面变得百孔千疮、坑洼不平。同时,由于月球表面温度变化幅度大、速度快,加上陨石的轰击和太阳的辐射,月表岩石会发生强烈的机械破碎作用。这一系列作用导致月球表面被一层厚度不等的尘埃、岩屑和岩块物质所覆盖,比地球上的沙漠还要荒凉。

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