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關(guān)于月球的一些介紹

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時(shí)間:2024-08-17 11:26:01
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關(guān)于月球的一些介紹【專(zhuān)家解說(shuō)】:月球是離地球最近一個(gè)天體,相距有38.4萬(wàn)千米。天文學(xué)家早已用望遠(yuǎn)鏡詳細(xì)地觀察了月球,對(duì)月球地形幾乎是了如指掌。月球上有山脈和平原,有累累坑穴和縱橫

【專(zhuān)家解說(shuō)】:月球是離地球最近一個(gè)天體,相距有38.4萬(wàn)千米。天文學(xué)家早已用望遠(yuǎn)鏡詳細(xì)地觀察了月球,對(duì)月球地形幾乎是了如指掌。月球上有山脈和平原,有累累坑穴和縱橫溝壑,但沒(méi)有水和空氣,晝夜之間溫差懸珠,一片死寂和荒涼。盡管巨型望遠(yuǎn)鏡能分辨出月球上50米左右的目標(biāo),但仍不如實(shí)地考察那樣清楚。因此,人類(lèi)派出使者最先探訪的地外天體仍選擇了月球。 美國(guó)最早于1958年8月18日發(fā)射月球探測(cè)器,但由于第一級(jí)火箭升空爆炸,半途夭折了。隨后又相繼發(fā)射3個(gè)先鋒號(hào)探測(cè)器,均告失敗。1959年1月2日,前蘇聯(lián)發(fā)射月球1號(hào)探測(cè)器,途中飛行順利,1月4日從距月球表面7500千米的地方通過(guò),遺憾的是未能命中月球。這個(gè)探測(cè)器重361.3千克,上面裝有當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的通信,探測(cè)設(shè)備。它在9個(gè)月后成為第一顆人造行星飛往太空深處。月球1號(hào)發(fā)射兩個(gè)月后的3月3日,美國(guó)發(fā)射的先鋒4號(hào)探測(cè)器,從距月面59000千米的地方飛過(guò),也未擊中月球。 月球號(hào)探測(cè)器 從1958年至1976年,前蘇聯(lián)發(fā)射24個(gè)月球號(hào)探測(cè)器,其中18個(gè)完成探測(cè)月球的任務(wù)。1959年9月12日發(fā)射的月球2號(hào),兩天后飛抵月球,在月球表面的澄海硬著陸,成為到達(dá)月球的第一位使者,首次實(shí)現(xiàn)了從地球到另一個(gè)天體的飛行。它載的科學(xué)儀器艙內(nèi)的無(wú)線電通信裝置,在撞擊月球后便停止了工作。同年10月4日月球3號(hào)探測(cè)器飛往月球,3天后環(huán)繞到月球背面,拍攝了第一張?jiān)虑虮趁娴恼掌?,讓人們首次看全了月球的面貌。世界上率先在月球軟著陸的探測(cè)器,是1966年1月31日發(fā)射的月球9號(hào)。它經(jīng)過(guò)79小時(shí)的長(zhǎng)途飛行之后,在月球的風(fēng)暴洋附近著陸,用攝像機(jī)拍攝了月面照片。這個(gè)探測(cè)器重1583千克,在到達(dá)距月面75千米時(shí),重100千克的著陸艙與探測(cè)器本體分離,靠裝在外面的自動(dòng)充氣氣球緩慢著陸成功。1970年9月12日發(fā)射的月球16號(hào),9月20日在月面豐富海軟著陸,第一次使用鉆頭采集了120克月巖樣口 ,裝入回收艙的密封容器里,于24日帶回地球。1970年11月10日,月球17號(hào)載著世界上第一輛自動(dòng)月球車(chē)上天。17日在月面雨海著陸后,月球車(chē)1號(hào)下到月面進(jìn)行了10個(gè)半月的科學(xué)考察。這輛月球車(chē)重756千克,長(zhǎng)2.2米,寬1.6米,裝有電視攝像機(jī)和核能源裝置。它在月球上行程10540米,考察了8千平方米月面地域,拍攝了200幅月球全景照片和20000多張?jiān)旅嬲掌?,直?971年10月4日核能耗盡才停止工作。1973年1月8日發(fā)射月球21號(hào),把月球車(chē)2號(hào)送上月面考察取得更多成果。最后一個(gè)月球24號(hào)探測(cè)器于1976年8月9日發(fā)射,8月18日在月面危海軟著陸,鉆采并帶回170克月巖樣品。至此,前蘇聯(lián)對(duì)月球的無(wú)人探測(cè)宣告完成,人們對(duì)月球的認(rèn)識(shí)更加豐富和完整了。 徘徊者,勘測(cè)者探測(cè)器 美國(guó)繼前蘇聯(lián)之后,先后發(fā)射了9個(gè)徘徊者號(hào)和7個(gè)勘測(cè)者號(hào)月球探測(cè)器。徘徊者探測(cè)器樣子像個(gè)大蜻蜓,長(zhǎng)3米,兩翼太陽(yáng)能電池板展開(kāi)4.75米。探測(cè)儀器裝在前部,電視攝像機(jī)放在尾部??睖y(cè)者探測(cè)器有3只腳,總重達(dá)1噸,裝有當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的探測(cè)設(shè)備。最初5個(gè)徘徊者探測(cè)器均無(wú)建樹(shù),直到1964年1月30日發(fā)射的徘徊者6號(hào)才在月面靜海地區(qū)著陸。但由于電視攝像機(jī)出現(xiàn)故障,沒(méi)有能夠拍回照片。同年7月28日徘徊者7號(hào)發(fā)射成功,在月面云海著陸,拍攝到4308張?jiān)旅嫣貙?xiě)照片。隨后1965年2月17日發(fā)射的徘徊者8號(hào)和3月24日發(fā)射的徘徊者9號(hào),都在月球上著陸成功,并分別拍回7137張和5814張?jiān)旅娼罢掌?966年5月30日發(fā)射勘測(cè)者1號(hào)新型探測(cè)器,經(jīng)過(guò)64小時(shí)的飛行,在月面風(fēng)暴洋軟著陸,向地面發(fā)回11150張?jiān)旅嬲掌?。?968年1月1日發(fā)射的7個(gè)勘測(cè)者探測(cè)器中,有2個(gè)失敗,5個(gè)成功。后來(lái),美國(guó)又發(fā)射了5個(gè)月球軌道環(huán)行器,為阿波羅載人登月選擇著陸地點(diǎn)提供探測(cè)數(shù)據(jù)。經(jīng)過(guò)這一系列的無(wú)人探測(cè)之后,月球的廬山真面目顯露出來(lái)了。 月球俗稱(chēng)月亮,也稱(chēng)太陰,是地球的唯一的天然衛(wèi)星,也是離地球最近的天體。 月球距離地球平均為384,401公里。這段距離約為地球赤道周長(zhǎng)的10倍。月球軌道呈橢圓形,近地點(diǎn)平均距離為363300公里,遠(yuǎn)地點(diǎn)平均距離為405500公里。月球直徑為3476公里,約為地球直徑的3/11。月球表面面積大約是地球表面面積的1/14,比亞洲面積稍小。月球的體積只相當(dāng)于地球體積的1/49。月球質(zhì)量約等于地球質(zhì)量的1/81.3。月球物質(zhì)的平均密度為每立方厘米3.34克,只相當(dāng)于地球密度的3/5。月面上自由落體的重力加速度地球上表面重力加速度的1/6。月球上的逃逸速度約為每秒2.4公里,為地球上的逃逸速度的1/5左右。 月球在環(huán)繞地球作橢圓運(yùn)動(dòng)的同時(shí),也伴隨地球圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn),每年一周。月球不但處于地球引力作用下,同時(shí)也受到來(lái)自太陽(yáng)引力的影響,所以具有十分復(fù)雜的軌道運(yùn)動(dòng)。月球本身不發(fā)光也不透明,但能反射太陽(yáng)光。由于日、地、月三者的相對(duì)位置不斷變化,因此,地球上的觀測(cè)者所見(jiàn)到的月球被照這部分也在不斷變化,從而產(chǎn)生不同的視形狀。這叫月相。月相的變化是有規(guī)律的。月相變化的周期性,給人們提供了一種計(jì)量時(shí)間的尺度。陰歷或農(nóng)歷月就是以月相為基礎(chǔ),星期也是由此演化而來(lái)。 自古以來(lái)人們就知道,月球總以相同的一面向著地球。這是由于月球自轉(zhuǎn)周期恰好和月球繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的周期相等造成的,而這兩個(gè)周期相同則是潮汐長(zhǎng)期作用的結(jié)果。 月球赤道面同它的軌道面有6度41分的傾角。因?yàn)檫@一傾角的存在和月球繞轉(zhuǎn)速度的不均勻等原因,在月球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,地面上某一點(diǎn)的觀測(cè)者多少還能看出月面邊沿有前后的擺動(dòng)。從地面觀測(cè),不止看到月球的半面,而且能看到月球的59%,其余41%則不能直接看到。 月球形狀也是南北極稍扁、赤道稍許隆起的扁球。它的平均極半徑比赤道半徑短500米。南北極區(qū)也不對(duì)稱(chēng),北極區(qū)隆起,南極區(qū)洼陷約400米。月球重心和幾何中心并不重合,重心偏向地球2公里。這一結(jié)論已為"阿波羅號(hào)"登月獲得的資料所證實(shí)。 月面上山嶺起伏,峰巒密布。此外,還有洋、海、灣、湖等各種特征名稱(chēng)。其實(shí),月面上并沒(méi)有水。只是早年觀測(cè)者憑借想象,借用地球上的名稱(chēng)而已,最多不過(guò)有某些形態(tài)上的相似罷了。 月面上的最明顯的特征是環(huán)形山,通常指碗狀凹坑結(jié)構(gòu)。其中大的直徑可超過(guò)100公里,小的不過(guò)是些凹坑。直徑大于1公里的環(huán)形山總數(shù)3萬(wàn)多個(gè),占月球表面積的 7~10%。環(huán)形山大多以著名天文學(xué)家或其他學(xué)者的名字命名,月球背面有4座環(huán)形山,分別以中國(guó)古代天文學(xué)家石申、張衡、祖沖之、郭守敬命名。月面最大的幾個(gè)環(huán)形山是:南極附近的貝利環(huán)形山,直徑295公里;克拉維環(huán)形山,直徑233公里;牛頓環(huán)形山,直徑230公里。許多環(huán)形山的中心區(qū)有中央峰或中央峰群,高達(dá)2.5公里。 肉眼所看到的月面上的暗淡黑斑叫“月?!保鼈兪菑V闊的平原。在月球正面,月海面積約占整個(gè)半球表面的一半。已知月海共22個(gè)(包括背面),其中最大的叫風(fēng)暴洋,面積約500萬(wàn)平方公里。雨海面積約90萬(wàn)平方公里。月面中央的靜海面積約26萬(wàn)平方公里。此外,較大的還有澄海、豐富海、危海、云海等。月海大多具有圓形封閉的特點(diǎn),四周是山脈。有些月海伸向陸地稱(chēng)為灣,小的月海則稱(chēng)為湖。 月陸是月面上高出月海的地區(qū),一般高出2~3公里。月陸主要由淺色的斜長(zhǎng)巖組成,其反照率較高。月球正面的月陸與月海面積大致相等,而背面則月陸面積大些。月陸形成的年代經(jīng)同位素年齡測(cè)定為46億年,比月海要早。月球上也存在一些山脈,大多以地球上的山名命名,如亞平寧山脈、高加索山脈、阿爾卑斯山脈等。最長(zhǎng)的山脈長(zhǎng)達(dá)1000公里,往往高出月海3~4公里。最高的山峰在月球南極附近,高達(dá)9000米,比地球上最高的珠穆朗瑪峰還高。除山脈外,還有長(zhǎng)達(dá)數(shù)百公里的峭壁,最長(zhǎng)的是阿爾泰峭壁。 月面上有一些輻射紋, 典型的有第谷環(huán)形山和哥白尼環(huán)形山周?chē)妮椛浼y。第谷環(huán)形山有輻射紋12條,從環(huán)形山周?chē)史派錉钕蛲庋由欤铋L(zhǎng)的達(dá)1800公里,滿(mǎn)月時(shí)看得最清楚。其成因尚無(wú)定論:有人說(shuō)是火山爆發(fā)形成的;也有人認(rèn)為是隕石轟擊月面造成的。 長(zhǎng)期天文觀測(cè)與登月的直接考察證實(shí),月球周?chē)鷽](méi)有明顯的磁場(chǎng)。月球磁場(chǎng)強(qiáng)度不及地球磁場(chǎng)的1/1000。月球上更沒(méi)有像地球和木星那樣的輻射帶。月球上不存在任何形態(tài)的水,完全沒(méi)有大氣,幾乎接近真空狀態(tài)。通過(guò)月球火箭探測(cè)查明:月球正面有稱(chēng)為"重力瘤"或"質(zhì)量瘤"的重力異常區(qū),達(dá)12處之多;月球表面大部分地區(qū)為一層厚度不等的月塵和巖屑所覆蓋。 月球沒(méi)有像地球大氣那樣的保護(hù)層,月面直接受到流星體的猛烈沖擊,因此在一定程度上會(huì)影響到月巖的化學(xué)成分、巖屑大小、玻璃含量以及再結(jié)晶的程度。月球早期廣泛發(fā)生火山爆發(fā),噴出大量熔漿,從而形成月面上廣闊的熔巖平原。 月球本身并不發(fā)光,只反射太陽(yáng)光。它的亮度隨日、月間角距離和地、月間距離的改變而變化。它的平均亮度為太陽(yáng)亮度的1/465000,亮度變化幅度從1/630000至1/375000。滿(mǎn)月時(shí)亮度平均為 -12.7等。它給大地的照度平均相當(dāng)于100瓦電燈在距離21米處的照度。月面不是一個(gè)良好的反光體,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,約為 6%。月面高地和環(huán)形山的反照率為17%,看上去山地比月海明亮。 由于月球上沒(méi)有大氣,再加上月面物質(zhì)的熱容量和導(dǎo)熱率又很低,因而月球表面晝夜的溫差很大。白天,在陽(yáng)光垂直照射的地方溫度高達(dá)127攝氏度;夜晚,溫度可降低到零下183攝氏度。這些數(shù)值,只表示月球表面的溫度。用射電觀測(cè)可以測(cè)定月面土壤中的溫度,而且所用的射電波的波長(zhǎng)愈長(zhǎng),愈能探測(cè)到月面土壤中較深處的溫度。這種測(cè)量表明,月面土壤中較深處的溫度很少變化,這正是由于月面物質(zhì)導(dǎo)熱率低造成的。 從月震波的傳播了解到月球也有殼、幔、核等分層結(jié)構(gòu)。最外層的月殼厚60~65公里。月殼下面到 1000公里深度是月幔,它占了月球大部分體積。月幔下面是月核。月核的溫度約1000攝氏度,很可能是熔融的。 月球背面的結(jié)構(gòu)和正面差異較大。月海所占面積較少,而環(huán)形山則較多。地形凹凸不平,起伏懸殊。最長(zhǎng)和最短的月球半徑都位于背面,有的地方比月球平均半徑長(zhǎng)4公里,有的地方則短5公里(如范德格拉夫洼地)。背面未發(fā)現(xiàn)"質(zhì)量瘤"。背面的月殼比正面厚,最厚處達(dá)150公里,而正面月殼厚度只有60公里左右。 關(guān)于月球的成因,眾說(shuō)紛紜,主要有三種假說(shuō),即俘獲說(shuō)、分裂說(shuō)和同源說(shuō)。 俘獲說(shuō): 月球可能是在地球軌道附近運(yùn)行的一個(gè)小行星,后來(lái)被地球所俘獲而成為地球的衛(wèi)星。因?yàn)樵虑蚝偷厍虻钠骄芏认嗖詈艽螅瘜W(xué)組成又十分不同,所以,它們可能是由太陽(yáng)原始星云中不同部位的不同物質(zhì)形成的。另一方面,月球的平均密度卻與隕石、小行星十分接近。因此,很可能是小行星在圍繞太陽(yáng)運(yùn)行中,由于接近地球,地球的引力使它脫離原來(lái)的軌道而被地球所俘獲。有人認(rèn)為,這個(gè)事件發(fā)生在35億年前,整個(gè)過(guò)程經(jīng)歷5億年。在月球被地球俘獲后,月球由于受到地球的起潮力,噴發(fā)出大量巖漿,形成月海玄武巖。 分裂說(shuō):在太陽(yáng)系形成的初期,地球和月球原是一個(gè)整體,那時(shí)地球還處于熔融狀態(tài),自轉(zhuǎn)非常快,自轉(zhuǎn)周期只有4小時(shí)左右。因此,這時(shí)太陽(yáng)對(duì)地球的潮汐作用的周期為 2小時(shí)。這個(gè)周期恰與地球自由擺動(dòng)周期相等,從而產(chǎn)生共振,于是在赤道面上形成一串細(xì)長(zhǎng)的膨脹體,終于分裂而形成月球。太平洋就是月球分裂出去時(shí)留下的遺跡。根據(jù)計(jì)算,地月系統(tǒng)現(xiàn)有的角動(dòng)量總和,即使再加上幾十億年的角動(dòng)量損耗,也不足使地球和月球分裂。而且月球的位置又不在地球赤道面上。這些事實(shí)是分裂說(shuō)很難加以解釋的。 同源說(shuō):地球和月球是由同一塊行星塵埃云所形成。它們的平均密度和化學(xué)成分不同,是由于原始星云中的金屬粒子在形成行星之前早已凝聚。地球在形成行星時(shí),一開(kāi)始便以鐵為主要成分,并以鐵作為核心。而月球則是在地球形成后,由殘余在地球周?chē)姆墙饘傥镔|(zhì)聚集而成。月球形成的這三種假說(shuō),都能或多或少地解釋月球的成分、密度、結(jié)構(gòu)、軌道及其他基本事實(shí)。除分裂說(shuō)一般認(rèn)為難以成立外,俘獲說(shuō)和同源說(shuō)這兩種假說(shuō)究竟哪一種更加合理,目前尚無(wú)定論。 根據(jù)對(duì)月球各種熱歷史模型的研究,整個(gè)月球曾發(fā)生過(guò)多次局部熔融。在月球形成的初期,月球的大部分溫度曾達(dá)到1000攝氏度。距今41億年前,月球發(fā)生過(guò)一次規(guī)模較大的巖漿運(yùn)動(dòng),在巖漿的分離過(guò)程中,形成了斜長(zhǎng)巖成分的月殼,殘留部分成為月表的高地。月球表層固結(jié)后又在較深的部位發(fā)生局部熔融,產(chǎn)生蘇長(zhǎng)巖成分的熔體。大約距今40億年前,形成了富含放射性元素、難熔元素的非月海玄武巖。斜長(zhǎng)巖高地長(zhǎng)期裸露在月表,不斷受到隕星物質(zhì)的撞擊,因而被削低了1.5~2公里,在高地上發(fā)育著大量古老的沖擊月坑。后期,高地為一系列的斷裂所切割和破壞。距今41~39億年前,月球比較集中地遭受到各種大型隕星的撞擊,使月表出現(xiàn)許多月海盆地,即大型的環(huán)形構(gòu)造,最典型的是雨海事件。月球上的月海大致都是在相近的時(shí)期內(nèi)形成的。月海生成的大致次序是:酒海、澄海、濕海、危海、雨?!?。雨海紀(jì)形成的各個(gè)月海大約在距今39~31億年間,被后期噴發(fā)的玄武巖所充填和覆蓋。根據(jù)同位素年齡的測(cè)定,大致充填的時(shí)間次序是雨海西、雨海東、濕海、危海、雨海、靜海、豐富海、澄海和風(fēng)暴洋。此后月表的輪廓基本形成,31億年以來(lái),月球內(nèi)部的演化已處于"停滯"狀態(tài),外力作用在月球的演化史中占有主導(dǎo)地位。隕星沖擊月表,使月坑繼續(xù)形成和增多。愛(ài)拉托遜紀(jì)形成的輻射月坑,其輻射紋受月表的各種作用,或者變得不明顯,或者消失;而哥白尼紀(jì)形成的月坑,則具有明顯的輻射紋。