月球知多少?

【专家解说】：月球或月亮是指环绕地球运行的一颗卫星。它是目前人类已知的唯一一颗地球天然卫星和离地球最近的天体。月球与地球之间的平均距离是384,400千米. 平均轨道半径 384,400千米 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天7小时43分11.559秒 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 (与黄道面的交角为5.145°) 升交点赤经 125.08° 近地点辐角 318.15° 物理特征 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 3.976×107平方千米 扁率 0.0012 体积 2.199×1010立方千米 质量 7.349×1022千克 平均密度 水的3.350倍 赤道重力加速度 1.62 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) 自转轴倾角 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℃) 大气层 大气压 1.3×10-10 千帕 月球的两面 月球是一颗 同步卫星。因此，月球的正面永远向着地球。另一方面，除了在月面边沿附近的区域因天秤动而间中可见以外，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它几乎没有月海这种较暗的月面特征。而当探测器运行至月球背面时，它将无法与地球直接通讯。 月球的周期 名称 Value (d) 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 月球轨道的其它特征 名称 数值 (d) 定义 默冬章 (repeat phase/day) 19 年 平均月地距离 ~384 400 千米 近地点距离 ~364 397 千米 远地点距离 ~406 731 千米 轨道平均偏心率 0.0549003 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 (repeat eclipses) 18 年 10/11 天 轨道与黄道的平均倾角 5°9' 月球赤道与黄道的平均倾角 1°32' 月球的起源 月球的起源问题非常古老，也是科学界争论不休的题目。 最早的一种假说可以称之为“同源说”，认为月球和地球有相同的起源，但是现在一般都认为月球轨道的倾角表明它不太可能与地球同期形成或于后期被掳获。另外一个早期的推测认为在太阳系形成初期，地球处于熔融状态，由于地球的转速很快，月球因地球自转的离心力分离而成，甚至有人认为太平洋就是这个分出去后的疤痕。但要满足此一说法，地球初始转速必须很大。亦有人认为月球在别处形成，后来被地球掳获。 其他理论包括共生理论或称为凝聚理论，指地球和月球于相同的时间自吸积盘形成。此理论无法解释月球为何缺少铁。又有一些理论认为月球由围绕地球的大堆碎屑(因小行星或行星间的碰撞)形成。哈喇 现时较为人接受的理论称为大撞击理论，该理论认为月球由呈半融熔状态的地球和火星般大小的天体(有些人给它起名叫Theia)碰撞后的碎片形成。 月球的地质年代由几次重大的撞击事件定义。 潮汐力使早期呈熔融状态的月球变成一个以长轴指向地球的椭球体。 成分 45亿年前,月球表面仍然是液体岩浆海洋。科学家认为组成月球的矿物克里普矿物(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，来明暸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。 直至现在，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。例如:1992年伽利略号曾于飞掠月球时测量过元素丰度。[2] 表面地理 月球表面有上万个直径超过1千米的环形山.他们大部分都有上亿年的历史;缺少大気层和气象活动以及缺乏近期地质活动保证了它们大部分永久性的保持原样. [月球上最大的环形山，也是太阳系内已知最大的，形成了South Pole-Aitken basin. 这环形山位于月球的背面，接近南极的地方，直径约2，240 公里，深13 公里。 那些暗色和较少特征的月球平原叫“月海”，这是由于古代的天文学家认为上面是海洋的缘故。事实上，月海由巨大陨石撞击后从月幔流出并覆盖表面的玄武岩岩浆形成。较浅色的高地叫“月陆”。几乎只有面向地球的月面才有月海，月球背面的月海寥寥可数。天文学家相信这是因为月球的质心比形心更靠近地球所导致的(详请参见月海)。 在月壳上是一层表面呈尘埃状的岩石层，称为月壤，月壤并不是土壤。月壳和月壤在月面的分布并不均匀。月壳的厚度由60公里(月球正面)至100公里(月球背面)不等，月壤则由约5米(月海)至十多米(月陆)。 在2004年，Johns Hopkins University的Ben Bussey博士率领的小组从克莱门汀任务拍摄得来的照片中，发现月球北极Peary crater边沿的4个区域经常受到日照(南极却没有发现类似区域)。这些终年日照区的产生是由于月球的自转轴倾角很小，同样道理，有很多位于两极的陨石坑底经常没有光照。 水的存在 自古以来，彗星和陨星不断地撞击月球。这些物体中的大部分都含有水分。来自阳光的能量将这些大部分的水分分解回组成它的元素，氢和氧。两者通常都会立即飞离月球。但是，有科学家提出假说，认为还有相当含量的水在月球之上，例如在表面或深藏在月壳里。美国克莱门汀任务显示，一些细小的水冰冰块(含水彗星撞击后的碎片)可能藏在永久无日照区域的月壳里未被融化。虽然这些冰块很小，但总水量却可能相当可观(约有1立方公里) 而有些水分子，亦可能在月面弹跳其间掉进陨石坑而藏于其中。由于月球自转轴相对于黄道面法线有1.5度的轻微倾斜，部分极区的陨石坑底部从来没有受阳光照射，处于永久的影子中。克莱门汀任务曾测量月球南极这些陨石坑([3])并绘制成地图([4]) 。科学家期望可在此类陨石坑中找到水冰，并开采及利用太阳能电力或核能来电解成氢和氧。月球上可用的水量大大影响了人类在月球上居住的成本，因为从地球运送水(或氢和氧)昂贵得不切实际。 由阿波罗号上的太空人在月球赤道附近收集的岩石并不含任何水分。月球勘探者号或其他近期研究(例如:史密森学会)均没有找到液态水、冰或水蒸汽的直接证据。然而，月球勘探者号的结果指出在永久无日照区有氢，并可能以水冰的形式存在。 磁场 与地球相比，月球的磁场非常弱. 部分地区上的磁场相信是来自月球本身的(例如在Sirsalis月溪上的月壳)，但与其他天体碰撞亦可能令它的磁场改变。而无大气层的天体是否能透过彗星和小行星撞击而获得磁场，是行星科学里一个历久常新的问题。测量月球磁场更可提供月核大小及导电率等资料，对科学家暸解月球起源有很大帮助。若月核比地球含有较多磁性物质(例如:铁)，则月球的撞击起源说便较不可信(不过科学家已从另外一些角度来解释为甚么月核含较小的铁) 大气 月球只有微不足道稀薄的大气. 这些大气的来源之一是除气作用-气体的释放, 例如月球表面的氡气原先就是深藏于月球内部的. 有时，太阳风也会被月球的引力掳获，成为气体的另一重要来源。