关于月球的一些介绍

【专家解说】：月球是离地球最近一个天体，相距有38.4万千米。天文学家早已用望远镜详细地观察了月球，对月球地形几乎是了如指掌。月球上有山脉和平原，有累累坑穴和纵横沟壑，但没有水和空气，昼夜之间温差悬珠，一片死寂和荒凉。尽管巨型望远镜能分辨出月球上50米左右的目标，但仍不如实地考察那样清楚。因此，人类派出使者最先探访的地外天体仍选择了月球。 美国最早于1958年8月18日发射月球探测器，但由于第一级火箭升空爆炸，半途夭折了。随后又相继发射3个先锋号探测器，均告失败。1959年1月2日，前苏联发射月球1号探测器，途中飞行顺利，1月4日从距月球表面7500千米的地方通过，遗憾的是未能命中月球。这个探测器重361.3千克，上面装有当时最先进的通信，探测设备。它在9个月后成为第一颗人造行星飞往太空深处。月球1号发射两个月后的3月3日，美国发射的先锋4号探测器，从距月面59000千米的地方飞过，也未击中月球。 月球号探测器 从1958年至1976年，前苏联发射24个月球号探测器，其中18个完成探测月球的任务。1959年9月12日发射的月球2号，两天后飞抵月球，在月球表面的澄海硬着陆，成为到达月球的第一位使者，首次实现了从地球到另一个天体的飞行。它载的科学仪器舱内的无线电通信装置，在撞击月球后便停止了工作。同年10月4日月球3号探测器飞往月球，3天后环绕到月球背面，拍摄了第一张月球背面的照片，让人们首次看全了月球的面貌。世界上率先在月球软着陆的探测器，是1966年1月31日发射的月球9号。它经过79小时的长途飞行之后，在月球的风暴洋附近着陆，用摄像机拍摄了月面照片。这个探测器重1583千克，在到达距月面75千米时，重100千克的着陆舱与探测器本体分离，靠装在外面的自动充气气球缓慢着陆成功。1970年9月12日发射的月球16号，9月20日在月面丰富海软着陆，第一次使用钻头采集了120克月岩样口 ，装入回收舱的密封容器里，于24日带回地球。1970年11月10日，月球17号载着世界上第一辆自动月球车上天。17日在月面雨海着陆后，月球车1号下到月面进行了10个半月的科学考察。这辆月球车重756千克，长2.2米，宽1.6米，装有电视摄像机和核能源装置。它在月球上行程10540米，考察了8千平方米月面地域，拍摄了200幅月球全景照片和20000多张月面照片，直到1971年10月4日核能耗尽才停止工作。1973年1月8日发射月球21号，把月球车2号送上月面考察取得更多成果。最后一个月球24号探测器于1976年8月9日发射，8月18日在月面危海软着陆，钻采并带回170克月岩样品。至此，前苏联对月球的无人探测宣告完成，人们对月球的认识更加丰富和完整了。 徘徊者，勘测者探测器 美国继前苏联之后，先后发射了9个徘徊者号和7个勘测者号月球探测器。徘徊者探测器样子像个大蜻蜓，长3米，两翼太阳能电池板展开4.75米。探测仪器装在前部，电视摄像机放在尾部。勘测者探测器有3只脚，总重达1吨，装有当时最先进的探测设备。最初5个徘徊者探测器均无建树，直到1964年1月30日发射的徘徊者6号才在月面静海地区着陆。但由于电视摄像机出现故障，没有能够拍回照片。同年7月28日徘徊者7号发射成功，在月面云海着陆，拍摄到4308张月面特写照片。随后1965年2月17日发射的徘徊者8号和3月24日发射的徘徊者9号，都在月球上着陆成功，并分别拍回7137张和5814张月面近景照片。1966年5月30日发射勘测者1号新型探测器，经过64小时的飞行，在月面风暴洋软着陆，向地面发回11150张月面照片。到1968年1月1日发射的7个勘测者探测器中，有2个失败，5个成功。后来，美国又发射了5个月球轨道环行器，为阿波罗载人登月选择着陆地点提供探测数据。经过这一系列的无人探测之后，月球的庐山真面目显露出来了。 月球俗称月亮，也称太阴，是地球的唯一的天然卫星，也是离地球最近的天体。 月球距离地球平均为384,401公里。这段距离约为地球赤道周长的10倍。月球轨道呈椭圆形，近地点平均距离为363300公里,远地点平均距离为405500公里。月球直径为3476公里,约为地球直径的3/11。月球表面面积大约是地球表面面积的1/14，比亚洲面积稍小。月球的体积只相当于地球体积的1/49。月球质量约等于地球质量的1／81.3。月球物质的平均密度为每立方厘米3.34克,只相当于地球密度的3/5。月面上自由落体的重力加速度地球上表面重力加速度的1/6。月球上的逃逸速度约为每秒2.4公里,为地球上的逃逸速度的1/5左右。 月球在环绕地球作椭圆运动的同时，也伴随地球围绕太阳公转，每年一周。月球不但处于地球引力作用下，同时也受到来自太阳引力的影响，所以具有十分复杂的轨道运动。月球本身不发光也不透明，但能反射太阳光。由于日、地、月三者的相对位置不断变化，因此，地球上的观测者所见到的月球被照这部分也在不断变化，从而产生不同的视形状。这叫月相。月相的变化是有规律的。月相变化的周期性，给人们提供了一种计量时间的尺度。阴历或农历月就是以月相为基础，星期也是由此演化而来。 自古以来人们就知道，月球总以相同的一面向着地球。这是由于月球自转周期恰好和月球绕地球转动的周期相等造成的，而这两个周期相同则是潮汐长期作用的结果。 月球赤道面同它的轨道面有6度41分的倾角。因为这一倾角的存在和月球绕转速度的不均匀等原因，在月球运动过程中，地面上某一点的观测者多少还能看出月面边沿有前后的摆动。从地面观测，不止看到月球的半面，而且能看到月球的59％，其余41％则不能直接看到。 月球形状也是南北极稍扁、赤道稍许隆起的扁球。它的平均极半径比赤道半径短500米。南北极区也不对称，北极区隆起,南极区洼陷约400米。月球重心和几何中心并不重合,重心偏向地球2公里。这一结论已为"阿波罗号"登月获得的资料所证实。 月面上山岭起伏，峰峦密布。此外，还有洋、海、湾、湖等各种特征名称。其实，月面上并没有水。只是早年观测者凭借想象，借用地球上的名称而已，最多不过有某些形态上的相似罢了。 月面上的最明显的特征是环形山，通常指碗状凹坑结构。其中大的直径可超过100公里,小的不过是些凹坑。直径大于1公里的环形山总数3万多个,占月球表面积的 7～10％。环形山大多以著名天文学家或其他学者的名字命名,月球背面有4座环形山，分别以中国古代天文学家石申、张衡、祖冲之、郭守敬命名。月面最大的几个环形山是：南极附近的贝利环形山，直径295公里；克拉维环形山，直径233公里；牛顿环形山,直径230公里。许多环形山的中心区有中央峰或中央峰群，高达2.5公里。 肉眼所看到的月面上的暗淡黑斑叫“月海”，它们是广阔的平原。在月球正面，月海面积约占整个半球表面的一半。已知月海共22个（包括背面），其中最大的叫风暴洋,面积约500万平方公里。雨海面积约90万平方公里。月面中央的静海面积约26万平方公里。此外，较大的还有澄海、丰富海、危海、云海等。月海大多具有圆形封闭的特点，四周是山脉。有些月海伸向陆地称为湾，小的月海则称为湖。 月陆是月面上高出月海的地区，一般高出2～3公里。月陆主要由浅色的斜长岩组成，其反照率较高。月球正面的月陆与月海面积大致相等，而背面则月陆面积大些。月陆形成的年代经同位素年龄测定为46亿年，比月海要早。月球上也存在一些山脉，大多以地球上的山名命名，如亚平宁山脉、高加索山脉、阿尔卑斯山脉等。最长的山脉长达1000公里,往往高出月海3～4公里。最高的山峰在月球南极附近,高达9000米，比地球上最高的珠穆朗玛峰还高。除山脉外，还有长达数百公里的峭壁，最长的是阿尔泰峭壁。 月面上有一些辐射纹， 典型的有第谷环形山和哥白尼环形山周围的辐射纹。第谷环形山有辐射纹12条，从环形山周围呈放射状向外延伸，最长的达1800公里,满月时看得最清楚。其成因尚无定论:有人说是火山爆发形成的；也有人认为是陨石轰击月面造成的。 长期天文观测与登月的直接考察证实，月球周围没有明显的磁场。月球磁场强度不及地球磁场的1/1000。月球上更没有像地球和木星那样的辐射带。月球上不存在任何形态的水,完全没有大气,几乎接近真空状态。通过月球火箭探测查明：月球正面有称为"重力瘤"或"质量瘤"的重力异常区，达12处之多；月球表面大部分地区为一层厚度不等的月尘和岩屑所覆盖。 月球没有像地球大气那样的保护层，月面直接受到流星体的猛烈冲击，因此在一定程度上会影响到月岩的化学成分、岩屑大小、玻璃含量以及再结晶的程度。月球早期广泛发生火山爆发，喷出大量熔浆，从而形成月面上广阔的熔岩平原。 月球本身并不发光，只反射太阳光。它的亮度随日、月间角距离和地、月间距离的改变而变化。它的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。它给大地的照度平均相当于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。 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摄氏度；夜晚，温度可降低到零下183摄氏度。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，而且所用的射电波的波长愈长，愈能探测到月面土壤中较深处的温度。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，它占了月球大部分体积。月幔下面是月核。月核的温度约1000摄氏度，很可能是熔融的。 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。 关于月球的成因，众说纷纭，主要有三种假说，即俘获说、分裂说和同源说。 俘获说： 月球可能是在地球轨道附近运行的一个小行星，后来被地球所俘获而成为地球的卫星。因为月球和地球的平均密度相差很大，而化学组成又十分不同，所以，它们可能是由太阳原始星云中不同部位的不同物质形成的。另一方面，月球的平均密度却与陨石、小行星十分接近。因此，很可能是小行星在围绕太阳运行中，由于接近地球，地球的引力使它脱离原来的轨道而被地球所俘获。有人认为，这个事件发生在35亿年前，整个过程经历5亿年。在月球被地球俘获后,月球由于受到地球的起潮力，喷发出大量岩浆，形成月海玄武岩。 分裂说：在太阳系形成的初期，地球和月球原是一个整体，那时地球还处于熔融状态，自转非常快，自转周期只有4小时左右。因此,这时太阳对地球的潮汐作用的周期为 2小时。这个周期恰与地球自由摆动周期相等，从而产生共振，于是在赤道面上形成一串细长的膨胀体，终于分裂而形成月球。太平洋就是月球分裂出去时留下的遗迹。根据计算，地月系统现有的角动量总和，即使再加上几十亿年的角动量损耗，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。这些事实是分裂说很难加以解释的。 同源说：地球和月球是由同一块行星尘埃云所形成。它们的平均密度和化学成分不同，是由于原始星云中的金属粒子在形成行星之前早已凝聚。地球在形成行星时，一开始便以铁为主要成分，并以铁作为核心。而月球则是在地球形成后，由残余在地球周围的非金属物质聚集而成。月球形成的这三种假说，都能或多或少地解释月球的成分、密度、结构、轨道及其他基本事实。除分裂说一般认为难以成立外，俘获说和同源说这两种假说究竟哪一种更加合理，目前尚无定论。 根据对月球各种热历史模型的研究，整个月球曾发生过多次局部熔融。在月球形成的初期，月球的大部分温度曾达到1000摄氏度。距今41亿年前,月球发生过一次规模较大的岩浆运动,在岩浆的分离过程中,形成了斜长岩成分的月壳，残留部分成为月表的高地。月球表层固结后又在较深的部位发生局部熔融，产生苏长岩成分的熔体。大约距今40亿年前，形成了富含放射性元素、难熔元素的非月海玄武岩。斜长岩高地长期裸露在月表，不断受到陨星物质的撞击，因而被削低了1.5～2公里，在高地上发育着大量古老的冲击月坑。后期，高地为一系列的断裂所切割和破坏。距今41～39亿年前，月球比较集中地遭受到各种大型陨星的撞击，使月表出现许多月海盆地,即大型的环形构造,最典型的是雨海事件。月球上的月海大致都是在相近的时期内形成的。月海生成的大致次序是：酒海、澄海、湿海、危海、雨海……。雨海纪形成的各个月海大约在距今39～31亿年间，被后期喷发的玄武岩所充填和覆盖。根据同位素年龄的测定，大致充填的时间次序是雨海西、雨海东、湿海、危海、雨海、静海、丰富海、澄海和风暴洋。此后月表的轮廓基本形成,31亿年以来,月球内部的演化已处于"停滞"状态，外力作用在月球的演化史中占有主导地位。陨星冲击月表，使月坑继续形成和增多。爱拉托逊纪形成的辐射月坑，其辐射纹受月表的各种作用，或者变得不明显，或者消失；而哥白尼纪形成的月坑，则具有明显的辐射纹。