但是,月球是神秘的,它的许多现象还等待人们去探索:月球究竟从何而来?月球土壤能杀菌吗?
月球真面目
月球是地球的唯一卫星,它的平均直径为3476千米,比地球直径的1/4稍大些。月球表面面积有3800万平方千米,略小于亚洲的面积。月球的质量约735×1019吨,相当于地球质量的1/81。像这种个头在太阳系中可以称得上大卫星了。
在太阳系中,木星有4颗大卫星,其中有2颗比月球大,另外,土星和海王星也各有1颗比月球大的卫星。然而,木星、土星和海王星都是巨行星,而像地球这样小的行星居然也有如此大的卫星,这就非常令人惊奇了。就地球之小和月球之大而言,地球和月球似乎共同组成了一对双行星。另一个将地球和月球看做是双行星的原因是其他行星还有质量更小的卫星,而月球只是地球唯一的卫星。
神奇的月球还好,1978年发现遥远的冥王星也有一颗相对较大的卫星。冥王星比月球还要小,它的卫星卡戎就更小了,不过它的大小达到了冥王星的1/10。在是否是双行星这点上,地球和月球的地位仅次于冥王星和卡戎。
月球以102千米/秒的速度在稍扁的轨道上绕地球公转,离地球最近时距离363300千米,最远时达405500千米,公转一周的时间是27日7小时43分115秒,为一个恒星月。像地球一样,月球也在自转,由于月球自转与公转同步,即月球自转1周的时间恰好等于公转1周的时间,所以月球总以同一面对着地球。有人说,这是月中嫦娥眷恋亲人,自己舍不得转向,也不肯让月亮转过脸去。
月面的重力差不多相当于地球重力的1/6,地球上一个60千克重的人,到了月球就只有10千克重了。由于月球上的引力小,因而它不容易吸住空气和水汽。月球是个荒漠和死寂的世界,没有人,没有任何生命,没有风雨变幻,甚至听不到一点声音。白天是一片刺眼的阳光,晚上是一片漆黑,没有黎明和黄昏,太阳刚一落山,就是一片黑暗。
由于月球的自转周期长,它的昼夜也比地球上的长得多,在经过2个星期漫漫长夜以后,紧接着就是2个星期的烈日当空。由于没有大气的调节作用,因此,那里的白天酷热无比,温度高达127摄氏度,夜里又奇寒无比,温度降至零下183摄氏度,温差竟达310摄氏度,如果月球上真的有人,也是无法生活下去的。
如果月球真是地球的姊妹,那两姐妹可真是一个天上,另一个在地下。
月球上是一个无大气、无水、无生命、冷热剧变的寂静世界。根据月面的地形特征(山、海、陆地、溪、谷、沟、湖、湾、沼、丘陵、坑或盆地及辐射纹等)可粗略地划分为3类:高地(月陆)、月海撞击坑和火山地形。月球上没有水,上述水域的名称是借用地球上的术语。
月球正面
月球正面是永远朝地球的一面,其显著地貌为深色的月海,早期宇航员以为真的是海洋。当熔解的岩石从月球外壳渗出,填满陨星撞击留下的洼地处,这些注满熔岩的盆地就形成了。在月面上即使是最大的风暴洋也比地中海小。月球表面密密麻麻布满了坑洞,包括环绕它们的月海和山脉。到目前为止,所有登月宇宙飞船都是在月球的正面着陆的。
月球背面
月球背面总是背向地球。在1959年10月4日前苏联发射的太空探测器“月球3”号运行到月球背后并发回第一批照片之前,月球背面的地貌始终是个谜。
月球背面的高地和海与月球正面的相比差异很大。月球背面分布着深深的撞击坑,而月海很少。月球背面的表面起伏比正面大得多,月球正面从最深的撞击坑底部到最高的中央峰顶部高度变化大约5千米;而在背面,表面高度变化达到16千米,这相当于从地球最深的海沟底部到珠穆朗玛峰的距离。
无所不在的环形山和撞击坑
在明亮的月球表面分布着一些阴影,古人把这些阴影想象成月球上的人影;伽利略认为月面上的阴暗部分可能是广大的水域。
然而,事实并非如此,那些黑灰色的大斑块是月面上广阔的平原,最早的观察者称它们为“海”,并且起了许多新奇的名字,如“静海”、“风暴洋”等,只不过月球上的“海”里根本没有水,只是一些光秃秃的盆地。“海”的面积约占月球总表面的30%,其余星罗棋布的白色高地,便是环形山。
月球上直径超过1000米的环形山有33000多个,直径小于1000米的则不计其数。最大的环形山是贝利环形山,直径达295千米。一般直径大于160千米的环形山,用普通小天文望远镜就可看到。大型环形山都冠以著名学者的名字,我国的石申、张衡、祖冲之、郭守敬和万户名列其中。
环形山有的相当高,最高的环形山是牛顿环形山,高达8788米。为什么月球上能有那么高的山脉呢?这是由于那里没有流水、冰河、风沙及雨雪侵蚀和风化的缘故。
陨星与月球相撞瞬间月球环形山是怎样形成的?为什么月球背面的环形山和正面的环形山大不一样?对于这一问题,目前比较流行的解释是月球环形山是由陨星碰撞和火山作用形成的。
绝大多数月球环形山是由陨星碰撞形成的。这一说法认为,陨星击中月球表面,产生冲击波,形成一个深坑,同时抛出圆锥形的大片巨石及其他碎片,它们随后坠落回表面;巨石回落产生了几个较小的环形山,它们环绕着第一个环形山,而较细小的碎片回落后形成地毯状覆盖物。一旦碰撞发生,陨星就被环形山吞噬,或者说被月球吸收,就好像水滴落入池塘时发生的现象一样。碰撞中心的物质会反弹,随后冻结起来。
另一些月球环形山是由火山作用形成的,这一说法认为:在月球内部熔岩和气体压力的作用下,部分月面向上凸起;气体和熔岩被喷发出来,冲出月面射向天空,如此一来,来自下面的压力就减小了,表面塌陷成环形山。这种火山型环形山不同于陨星型环形山。火山型环形山的四周没有辐射状条纹,邻近没有较小的环形山,中心也没有“山峰”。火山型环形山的存在,说明月球可能曾经具有非常活跃而灼热的内部区域。
月球自形成以来,碰撞一直就没有停止过。当太阳系在大约46亿年前形成时,空间中漂浮着大量的残骸,而且它们不时地轰击月球,之后撞击的势头才逐渐减弱。大约39亿年前一个称为晚期大轰击的时期,撞击频率再次增加。这种暴风骤雨般的轰击在比较短的时间里使月球伤痕累累,大约385亿年前晚期大轰击结束了,碰撞的频率即降至很低的水平,这种状态一直持续到今天。
月球的表面人类多次月球探测结果的统计表明,月面上直径大于1千米的环形山总数多达33000个以上。而直径在1~1000米间的撞击坑和小环形山约有3000亿个,此外还有无数个难于估计的直径小于1米的小撞击坑。
由于月球表面没有大气,小天体可以毫无阻挡地撞向月面,在撞击的瞬间,动能转化为热能。温度急剧升高并产生爆炸,形成一个比撞击体大得多的撞击坑。同时,爆炸时物质向四面八方飞溅,散落后堆积成环形山四周的隆起物。很多环形山中间凹陷的体积大致等于四周岩壁的体积,正说明了这些环形山是由撞击形成的。而撞击坑的中央山峰或环形凸起是因特别猛烈的撞击引起地层反弹造成的。
相对月球背面,月球正面月海多,环形山少,而且大多为火山型环形山。为什么月球正面发生过如此多的火山活动,又为什么月球背面发生过如此多的陨星撞击事件?有科学家推测,也许是因为地球在一定程度上阻碍了陨星与月球正面的碰撞,所以月球背面发生的陨星撞击事件相对较多;而月球正面有较多的火山爆发则可能是由于地球对月球地表下气体和熔岩的吸引造成的。但究竟如何,科学家们还不十分清楚。月球上没有空气,因此不能传播声音,如果你想与同伴说话,只能采用专门的通信设备。若偶尔有一颗小陨石撞到月球,能掀起万丈尘埃,却听不到一点声音。
月球表面因为没有水,没有任何生命,也就没有地球上的风化、氧化和水的腐蚀过程,月面一直保持着几十亿年前形成的地貌特征。
月球上的白天和黑夜的长度都相当于145个地球日,从日出到下一个日出,平均有约29个地球日。月球表面昼夜温差非常大,白天受阳光照射的地方,温度可高达约130摄氏度,比沸水还热:而夜间和阳光照射不到的阴暗处,温度会下降到约-180摄氏度。由于没有大气的阻隔,使得月面上日光强度比地球上强1/3左右。
月球直径是3476千米,大约等于地球直径的3/11。像地球一样,月球也是南北极稍扁,赤道稍隆起的扁球。它的平均极半径比赤道半径短500米,南北极也不对称,北极区隆起,南极区凹陷约400米。月亮的表面面积大约是地球表面积的1/14,比亚洲的面积还稍小一些;其体积是地球的1/49。换句话说,地球里面可装下49个月球。月球上的引力只有地球1/6,人在月面上走身体显得很轻松,稍稍一使劲就可以跳起来,航天员认为在月面上像袋鼠那样双脚跳跃着轻飘飘地会更容易前进。
知识点月球环形山的分类
环形山的构造十分复杂,种类也多。但是按它们形成的先后顺序来划分,基本上可分为古老型与年轻型两类。古老的环形山很不规则,大多已经坍塌,而在它的上面重叠着圆形的小环形山及其中央峰。这些高高在上的环形山都是比较年轻的山。它有单个的,有重叠的,有大有小。有个日本学者1969年提出一个环形山分类法,分为克拉维型(古老的环形山,一般都面目全非,有的还山中有山)、哥白尼型(年轻的环形山,常有“辐射纹”,内壁一般带有同心圆状的段丘,中央一般有中央峰)、阿基米德型(环壁较低,可能从哥白尼型演变而来)、碗型和酒窝型(小型环形山,有的直径不到1米)。
还原月球表面
月海是海吗
我们在地球上用肉眼就能看到的月球正面上的暗黑色斑块就是月海,它实际上是宽广的平原,一滴水也没有。这是由于早期的月球观察者在无法看清月面的情况下,只能凭借丰富的想象力,根据它们的外貌特征,用地球上的名字给它们取名。
月球上有20多个月海,如危海、丰富海、澄海、酒海、冷海、雨海、云海、湿海、风暴洋等。它们绝大多数分布在月球向着地球的一面,只有东海、莫斯科海和智海在月球背面。最大的月海叫风暴洋,面积达500万平方千米,相当于我国陆地面积的1/2。
月海
月海的地势相当低。静海和澄海比月球平均水准面低1700米,湿海低5200米,最低的是雨海东南部,“海底”竟在月球平均水准面之下6000多米。
月海是几百万年前熔岩从月球内部涌出并荡涤表面,由巨大的熔岩流形成的。因为在月海表面没有由于宇宙残骸撞击而形成的环形山,所以它们肯定是在月球表面受到石雨点般袭击之后形成的。月海中广泛分布着一种玄武质熔岩的岩石,地质学中称为玄武岩。玄武岩是由玄武岩岩浆沿着火山道喷到月球表面迅速冷却凝固而形成的。由于玄武岩岩浆中的钛、铁含量较高,冷却结晶时生成丰富的钛铁矿、橄榄石等暗色矿物,这导致它对阳光的反射率较低(只有7%~10%),所以该区域看起来就比较阴暗。
月湾、月沼与月湖
月湾清晰可见月海伸向月陆的部分称为月湾、月沼。有一些小的月海,即月面上较小的暗黑区域则称为月湖。
月湾有暑湾、中央湾、虹湾、眉月湾等。月球正面最大的湾是露湾,位于风暴洋的最北部。它的面积比危海还要大。月球正面中央的暑湾和中央湾,属于风暴洋东部延伸进高地的部分,面积约为3万~4万平方千米。
月面上已知的月沼有3个,即雨海东部的腐沼、云海南部的疫沼和静海东部的梦沼,其面积均在2万~3万平方千米。
月球表面的月湖为数不多,面积最大的是梦湖,约7万平方千米。其他有死湖、春湖、夏湖、秋湖等。
月谷、月溪
月谷月球表面不少地区有一些暗色的大裂缝,弯弯曲曲绵延数百千米,宽度达几千米到几十千米,很像地球上的峡谷,于是把月面较宽的峡谷称为月谷,较窄的沟谷则称为月溪。最著名的月谷是阿尔卑斯大月谷,它长达130千米,宽约12千米,连接雨海和冷海,把月面上的阿尔卑斯山脉拦腰截断,很是壮观。月谷多出现在高地的较平坦区域,而月溪在高地和月海均有发现,在月面上是相当普遍的。其中著名的月溪就有二三十条之多。例如靠近静海的阿利亚代乌斯月溪长约250千米。
有些月谷和月溪是因火山爆发产生熔岩流的流动而形成的,有些是小天体撞击月面时形成的辐射纹的残余,个别月谷与月溪甚至是月面上许多小环形山和撞击坑成排分布形成的裂缝。
月球表面的辐射纹辐射纹是以环形山为辐射点向四面八方延伸的亮带,目前已发现有50多个较大的环形山具有辐射纹,其中以第谷环形山和哥白尼环形山辐射纹特别醒目。位于南极附近的第谷环形山直径85千米,高4850千米,它的辐射纹特别美丽,12条向外延伸的辐射纹,有如“五爪金龙”匍匐的月面上,似在喘息,又似在跃起前的瞬间。其中最长的一条辐射纹长1800千米,在满月时尤为壮观,用双筒望远镜就可以看到。
位于风暴洋一侧的哥白尼环形山直径90千米,高3000多米,中心区有3座小山。它的辐射纹也十分清晰,其中最长的一条伸至1200千米之外。
科学家们认为,辐射纹是由降落到月面上的小天体猛烈撞击引起的,它与中心的环形山应同时生成。辐射纹可能是从撞击区以极低角度溅射出去的明亮物质和暗色物质的混合物。保留辐射纹的环形山应比较年轻,布鲁诺环形山形成至今大概只有几亿年,而大多数的环形山是在十几亿年甚至几十亿年前生成的,它们的辐射纹在后期的撞击事件和太阳风等的作用下会逐渐变暗,难于保留至今。月球上山峰的阴影是由于太阳照射形成的月球的背面,展现的是另一番景象。
丰富的矿产资源
月球有着极其丰富的矿产资源,目前月球上已知有100多种矿物,其中有5种是地球上没有的。
月球是一个庞大无比的金属仓库。以铁为例,根据对月球物质的化验,月面最表层的5厘米厚的沙土里就含有400亿吨铁,而整个月球表面有平均10米厚的沙土。这样,月面表层里的铁的总含量就将是400亿吨的200倍,而且是一种比较单纯的铁矿物,既便于开采,又易于冶炼。
在月球广泛分布的岩石中,蕴藏有丰富的钛、铁、铀、钍、稀土、镁、磷、硅、钠、钾、镍、铬、锰等矿物。仅月海玄武岩中,可开采利用的钛金属至少就有100万亿吨。月壤中有丰富的铝、铁、硅等,可用来直接生产建筑材料。
月球风暴洋
月球风暴洋中玄武岩上面覆盖着一层厚度达10~20千米的克里普岩,该岩石含有丰富的稀土元素,并富含铀、钍等放射性元素。根据专家的估算,在月球风暴洋区的克里普岩中,稀土元素高达2250亿~4500亿吨。
月球高地的斜长岩,是所有月球岩石中分布最广、最为丰富的一类岩石,其中富含硅、铝、钙等资源,储量更为可观。
在月球上还发现有多种自然金属,如含钴的镍金属、铁金属和镍铁金属,而在地球上很少会存在自然状态的金属(尤其是铁),只能存在于各种形式的氧化物矿物中。科学家在月球岩石样品中发现了一层很薄的未被氧化的纯铁薄膜,他们原以为这种铁在地球条件下会立即氧化生锈。可是,经过试验发现,这种铁并没有被氧化,这是因为其纯度非常高。如此高纯度的铁,对人类非常有用,而在地球上根本冶炼不出来。
另外,俄罗斯科学院矿床地质学、岩石学、矿物学和地球化学研究所的科研人员在对月球土壤样品研究中惊异地发现,月球土壤中含有3种天然金属元素:铈、铼、锌。
陨石据悉,科研人员研究的月球土壤样品是1976年前苏联月球自动探测器“月球24”号从月球表面取回的,总量有324克。
研究人员借助扫描电子显微镜,采用新的方法对样品进行了仔细研究。被研究的样品呈颗粒状,大小约74微米,是细碎的岩石。
研究者惊异地发现,样品含有天然金属铈,颗粒大小25微米左右,亮度很高。除铈金属外,研究人员还在月球土壤中找到了两种大小分别约为5微米和9微米且相对比较亮的金属铼颗粒,并发现了微米级的天然锌颗粒。后来在陨石AIIende中也曾发现过。
研究人员认为,铼也是由撞击月球的陨石带进月球的。
科研人员还指出,在地球上天然锌一般会含在铂金或金砂矿中。月球表层土壤中的锌可能是在月球火山发生爆发时形成的,因为月球里面含有锌,火山爆发时锌就被岩浆带到了月球表层。
现在,科研人员肯定了这项发现的真实性,并否定了月球土壤样品被外来物污染的可能性。因为在过去20多年的时间里科研人员采取非常安全可靠的保管措施,样品不可能被污染。
这一发现对月球形成在太阳系之外的假设提供了有力证据。
地月距离到底多远
美国科学家将采用一种长达2390000英里(约385000千米)的新型光学“卷尺”对月球和地球之间的距离进行测量,此种方法测量的误差将在毫米之内。
孤星伴月据天文学家此前的测量结果,月心与地心间的距离约为238700英里(384000多千米)。早在20世纪70年代,经过科学家们的努力,月地距离的误差仅为25厘米,随着科学技术的发展,到80年代中期这一误差再次缩短到了不到2厘米。美国西雅图大学的一个研究小组希望通过其努力,能够将这一数字限定在毫米范围之内。
这次测量中,科学家们计划使用的工具包括1个天文望远镜、1束光柱和此前登月行动中留在月球之上的一些反射体。这一方法将会为人们提供一个目前为止精确的月地距离数字。
美国的一个研究小组将在新墨西哥州阿帕奇角的一个直径为3.5米的天文望远镜上安装一个可以发送10亿瓦特的激光发射器,数个“激光子弹”将通过发射器射向月球表面的一个“反射器”。这个反射器是由“阿波罗”航天飞机和前苏联无人航天飞机分别通过3次和2次登月活动在月球表面安装的,由100~300个具有反射功能的棱柱组成。科学家们通过对光柱往返月球和地球之间的时间进行测量就可以计算出准确的月地距离。
尽管此次发射的激光将有极大的能量,但是当它到达月球表面时的直径也将会有2千米之大。再经过反射回到地球的光柱,直径很有可能达到大约15千米(93英里)。
目前,科学家已经确认地月距离为38万千米,然而2007年阴历正月十五元宵节的月亮看起来要比往常偏小10%左右,原因是什么,其实是地月距离发生变化了。天文学家介绍说,月球在正月十二到达距离地球最远的远地点,月地距离为406万千米。到元宵节当天,月球稍微靠近地球,但月地距离仍有40万千米左右,因此这天晚上所见的月亮会显得小了不少。另据了解,还有另一天文奇观,正月十五晚月亮从狮子星座最亮的恒星“轩辕十四”北边仅3度(角距离)的地方通过,肉眼可见“轩辕十四”,此种天象被称为“孤星伴月”。
月球是如何形成的
月球的起源是个十分古老的问题,但直到现在仍没人能作出正确解释。将18世纪以来的月球起源假说归纳起来,可以分为3类,即同源说、分裂说和俘获说。
同源说也叫同根兄弟说。这一理论认为,地球和月球均是在宇宙大爆炸后由同一块星云形成的,由于天体力场的作用,两者没有聚合形成一个整体,反而被扯成两块,各自形成现在的地球和月球,由于地球体积和重量远大于月球,所以后来月球在地球引力的作用下,逐渐成为地球的一颗卫星,这对“同根兄弟”遥遥相伴苍穹已达几十亿年。
分裂说可以比喻为慈母游子说。这一理论认为,地球由于受到外来行星的冲击而向太空中抛出了大量的物质,冷却后形成尘埃,这些尘埃在地球引力和太阳系其他星体引力的作用之下形成了后来的月球。同源说示意图这一理论也就是“大冲撞”假说。有人还曾拿月球的体积与大西洋的体积作了比较,认为两者体积相差无几,说不定,几十亿年前,月球只是地球“妈妈”腹中的一个“小宝宝”,不料,飞来横祸,母子分离,永难再互相依偎,“母亲”只落得满腹“苦水”。
有人将俘获说形容为苦命鸳鸯说。这一理论认为,月球此前可能是太阳系或外星系的一颗行星,后来不幸落入地球和太阳的力场中,逐渐为地球所“征服”,成为地球的一颗卫星。但这对“夫妻”自从“相识”并相邻而居以来,就从来没有亲密地接触过,它们相互间的排斥力使它们只能“相视”,而无法“牵手”,几十亿年来,只能默默地忍受上天的残酷安排。
这三种理论都难以自圆其说。同源说是最早出现的一种月球起源假说,它认为月球和地球具有相同的起源,在这种情况下,地球和月球应该拥有相同的物质构成,但是月岩显示的情况并非如此;分裂说则认为在太阳系形成初期,地球还处于熔融状态时,旋转得非常快,以致有一部分物质被甩出去后形成了月球,然而,地球的旋转从未有快到能发生这样的事情之时;继同源说和分裂说之后提出的俘获说似乎也太巧合了,理由也不充分。
20世纪80年代中期,一位美国天文学家提出了一个崭新的月球成因假说。他认为,在太阳系早期,大约在相当于目前地月系统存在的空间范围内,形成了一个原始地球和一个火星般大小的天体,它们在各自的演化中均形成了以铁为主的金属核和以硅酸盐为主的幔及壳。一个偶然的机会这两个天体撞在了一起,地球被撞出了轨道,火星大小的天体也碎裂了,飞离的气体、尘埃受地球的引力落在地球的周围,最后滚雪球般地形成了月球。这种假说得到了一些地质化学、地质物理学实验的支持,但还没有被最终确认。
几年以前,科学家们又提出了一种新理论,用来说明地球和其他星球形成以后,月球是如何形成的。他们假设有一颗约有地球1/10大小的星球经过地球附近,而又未被地球的引力所俘获,此时这颗星球就有可能斜向重撞在地球上,并在撞下地球的一块后自行离开。科学家们设计了一种计算机程序,它可以显示如果这样的星球果真撞击了地球,会有什么现象发生。结果表明将会形成像月球般大小的天体,这一天体由地球的外层物质构成,而不含有地球的内层物质,这就既解释了月球的成因,又可以解释为什么月球不具有和地球相同的成分。
发现水的踪迹
自1976年前苏联向月球发射了最后一颗探测器后,在很长一段时间里,人类没有再对月球进行过“专访”。但这并不表明人类放弃了月球,科学家和月球发烧友们一直对月球心驰神往。
1990年1月24日,日本发射了名为“飞天”号的月球探测器,成为继苏、美之后第三个向月球轨道发射航天器的国家。
1994年1月21日,美国用“大力神”号火箭从范登堡空军基地发射了由美国和美国国防部联合研制的、用以试验导弹跟踪和“星球大战”传感器技术的“克莱门汀1”号探测器。在绕月运行过程中,该探测器详细测绘了月球表面图像,测量了月面40多处盆地的地貌、月球引力分布情况以及环形山壁层之间的变化,从而使科学家们进一步了解了月球构造的形成。最令人惊喜的是,在用雷达信号测量月球陨石坑深度时,“克莱门汀1”号意外地发现了一个小的湖状冰块,它处于月球南极背阴面一个面积为塞浦路斯共和国的两倍、深12000米(这一深度远远超过地球最高峰——珠穆朗玛峰的高度)的巨大陨石坑——艾特肯盆地的底部。这些冰是凝固的水冰,而不是其他一些液体或气体凝固成的“冰”。
月球上发现了水的踪迹!这一消息立即引起了科学家们的极大兴趣,也引起了人们的广泛关注。为了证实月球上是否真的有水源,1998年1月6日,“雅典娜2”号运载火箭从卡纳维拉尔角发射场升空,把月球“勘测者”号探测器送入了飞向月球的轨道。该探测器同时还担负着测绘月球地貌,发现其中的矿藏,并研究其地质构造的任务。这是自1972年12月“阿波罗17”号的航天员在月面上最后一次登陆以来,美国第一次向月球发射航天器对其进行全面考察。
月球“勘测者”号探测器的外观呈圆筒状,高12米,直径14米,重295千克。它上面携带了中子光谱仪、γ射线光谱仪、α粒子光谱仪等先进的探测仪器。其中中子光谱仪用来回答月球是否有水这一人们最关心,也最为重要的问题。
飞过了地月间38万千米的距离后,月球“勘测者”号于1998年1月13日进入环月轨道,开始在距月球100千米的上空进行考察。月球“勘测者”号果然不负众望,它用所探测到的数据为月球上水的存在提供了较为确凿的证据。这些数据表明,在月球的北极和南极阴冷的地区很可能有水冰存在。
月球“勘测者”号的发现间接地证实了“克莱门汀1”号探测器1994年的探测结果。不过,月球上的冰并不是人们原来想象的那样以厚厚的极地冰盖形式存在,而是以非常低的密度和月球尘土混杂在一起,贮存在南北两极大量的陨石坑的底部,大约有60亿吨。
根据设计,月球“勘测者”号的燃料会在1999年8月1日消耗殆尽,但科学家们不想让它白白等死,而是为它设计了一个轰轰烈烈的结局——在人类可能对其失去控制的前一天令它撞向月面。
科学家们把撞月时机选在7月31日凌晨6时左右,因为此时正好是天空最为洁净的时刻,而且地面和地球轨道上的各观测点都相对集中在较佳的观测区内。撞击点在月球南极一座环形山的内侧,是科学家们经过仔细计算和对比后筛选出来的。该环形山的直径大约为80千米,大小较为适中。山口内部非常深,有大片阳光永远照射不到的阴影区,而山口顶部的突出部分又较为平缓低矮,使月球“勘测者”号能够以极高的速度和极小的角度直接撞击山口内侧的阴影区。
虽然月球“勘测者”号经过一年半的运行燃料已基本耗尽,质量只剩下161千克,但它撞月一瞬间的速度却超过6100千米/小时,所产生的撞击力相当于一辆时速1800千米、重2吨的汽车,或者一架全速飞行的大型喷气式客机所产生的撞击力,可以形成山崩地裂、岩石飞溅的壮观景象。根据科学家们的预测,如果被撞区域确有水冰的话,月球“勘测者”号撞击产生的高温将使游离于月壤和月岩中的水立即汽化,以蒸汽的形式挥发出来,并随着崩裂的月岩碎片抛射到半空中,形成一片短暂存在的极其稀薄的“云”,总质量大约为40千克。此时,这些已亿万年“不见天日”的水分子在毫无掩蔽的强烈阳光的直接照射下,将立即分解成氢离子和氢氧根离子。大约4秒后,早已将焦点对准撞击区的、位于地球轨道上的“哈勃”空间望远镜以及地面上美国得克萨斯大学麦克唐纳实验室的天文望远镜等10多个观测点将立即对从月面迸射出的物质进行观测。这其中,最重要的就是要捕捉到氢氧根离子形成的紫外光,此外还将拍摄能够显示水汽存在的红外线照片。如果迸射出的物质中确实存在水蒸气或是其氢氧根衍生物,那么就证明此前有关月球上存在水冰的论断是正确的。而且地面和地球轨道上的各观测点都相对集中在较佳的观测区内。撞击点在月球南极一座环形山的内侧,是科学家们经过仔细计算和对比后筛选出来的。
令人遗憾的是,当月球“勘测者”号按计划准确地一头撞进那座无名环形山的山口后,地面上的观测点却未能观测到撞击后迸射而出的任何物质。但这并不表明月球上不存在水,科学家们还将设计类似的卫星撞月计划。
知识点月球最冷的地方
美国宇航局科学家说,月球南极终年不见阳光的月球坑可能是太阳系最冷的地方,那里比太阳系边缘的冥王星还要冷。
科学家们根据月球勘测轨道飞行器发回的数据得出这个结论。数据显示,月球南极永久阴影区温度约为零下240摄氏度,略低于冥王星表面温度,足以将潜在的水冰或者氢封存。
美国宇航局科学家戴维·佩奇说,月球上最寒冷的地方通常是那些更加不见天日的“坑中坑”。探测器在福斯蒂尼、休梅克、霍沃思这三个月球坑都探测到极低温度。
月球对地球的影响
月球与地球构成了天体系统的最基本的单元——地月系(天体层次:地月系—太阳系—银河系—总星系),与地球可以说得上是形影相随,关系非同寻常。它对地球的影响比较明显,主要表现在以下2个方面:①地球上夜晚的自然照明,大家都知道主要是靠月亮。否则的话,地球上的夜晚将是漆黑的,是无法想象的。②地球表面各处所受的月球和太阳的吸引力不同,因而地球上的水体产生了相应的明显潮汐现象(在我国古代,人们把早晨的海水涨落情况称之为潮,晚上的海水的涨落情况称之为汐,两者合称潮汐现象。海面周期性升降的潮汐现象,主要是月球、太阳对地球各处引力不同造成的)。
潮汐
地月系引力关系图与地球对月球的产生引力一样,月球对地球也有引力,这使得地球略呈椭圆形,这种变形对坚固的陆地几乎构不成什么影响,不过使沿海岸线产生潮汐。潮汐反过来又影响地球自转的速度以及和月球之间的距离。
当地球表面进入和退出月球引力所造成的海洋膨胀区时,海洋表面每天要有两次涨潮与落潮。潮汐的实际高度取决于月球在公转轨道上的位置,也取决于当地的地形。
潮汐的起因
在地球上,距离月球最近的海水对月球的引力感觉最明显;相反,地球背面的海水受到月球的引力最小。月球围绕地球公转时,两个潮汐高潮形成,并随月球在地球表面运行。地球的自转导致潮汐略早于地球,而非与地球在一条直线上。
大潮与小潮
满月和新月时,太阳、地球与月球正好处于一条直线上。太阳的引力和月球的潮汐力结合起来产生了最高的涨潮和最低的落潮,这就是大潮。当月相出现上弦月和下弦月时,太阳与月球之间形成直角。太阳的引力部分地抵消了月球的潮汐力,导致了小潮。
月球引潮力
美国宇航局的科学家谢鲁·皮尔逊博士研究指出,在太阳系最初形成时,月球即受到地球的牵引而为它的卫星,而月球在被扯到靠近地球的过程中,曾经对地球产生了极大的影响。
月球对地球具有引潮力的作用。科学家们已经研究证实,月球引力潮有如下作用:
月球对地球具有引潮力的作用(1)月球引潮力能使地球自转轴的倾斜角保持稳定,从而使地球的气候相对稳定。如大家所知,月球和地球作为两个不同的天体,相互之间具有引力作用,现在地球自转轴的倾斜角变化在5度以内。但是如果没有月球,地球自转轴的倾斜角会以数百万年为一周期发生0度~50度的变化,地球气候因而也会因此发生大幅度变化,最终将使地球成为生物无法生存的环境。
(2)月球引潮力还会掀动大气,形成所谓的“气潮”。“气潮”可以影响气压和天气,比如满月时的气压就往往较低。有关研究也发现,全美国最厉害的暴风雨发生在新月后1~3天或月圆后的3~5天。因此,有人主张在预报天气时应考虑月相。
(3)月圆之夜地球还会稍许变暖。这是美国亚利桑那州立大学的气候学专家罗伯特·巴林和兰德尔·塞维尼通过分析气象卫星的观测结果后发现的。在过去的15年间,气象卫星精确测定了月光照射后产生的地球表面温度的细微变化,结果发现满月时地球的平均气温上升了0017摄氏度。
月扰人体
人与月球的关系也十分密切,精神病学家指出,人体约有80%是液体,月球引力也能像引起海洋潮汐般对人体中的液体产生作用,造成人体的“生物高潮”和“生物低潮”。满月的时候,生物潮处于高峰,月亮对人的行为影响比较强烈,这时人的头部和胸部的电势差比较大,人容易激动,情绪最不稳定,最易出事。日本救火会统计,每当月满之夜,火警要比平时多25%~30%;韦伯在《月球的影响》一书中写道:“1970年9月,当海潮高涨时,美国迈阿密市的凶杀案和住精神病院人数比平时增加。”比如青年人喜欢在月夜谈情说爱,而嗜酒者和精神不太正常的人常在月夜发作。美国伊利诺伊州立大学教授毛雷斯甚至指出,人类的谋杀、毒害、抑郁和心脏病等与月亮的盈亏也有一定关系。
美国的一位医生,曾调查了1000多例在手术台上的病人,发现病人的出血与月亮的运行有关。调查资料显示,其中82%的病人在月亮1/4上弦和1/4下弦之间的时候发生出血危机,而月亮圆时出血的病人最危险。所以,许多医生最忌在月圆之夜为病人动手术。
美国医学会收集了20年间50万份婴儿的出生表,发现多数婴儿出生在亏月(下弦月);荷兰沿海一带的产妇大多数是在潮水高涨的时候分娩。其秘密就在于月亮影响子宫的收缩。
月诱地震
当太阳和月球作用于地球的引力
最大时,就往往容易发生地震地震按成因一般可分为构造地震和火山地震。对绝大多数的构造地震来说,地震的发生主要取决于那里的地壳岩层是否濒于断裂。朔(农历初一)、望(农历十五、十六日)时,日、月、地三个天体接近一条直线,这时太阳与月球的引潮力合在一起,对地球的引潮力较平时大得多。这种引力不但使海水发生潮汐现象,而且也使地壳发生类似像涨潮、落潮的变化,形成“固体潮”,可触发即将断裂的地壳,诱发地震。美国地震学者研究认为,当太阳和月球作用于地球的引力最大时,就往往容易发生地震。据统计,20世纪以来发生的7级以上大地震13次。发现地震发生时间处在望时的2次;发震时间距朔、望1天的2次;发震时间距朔、望1~2天的5次,共计达9次,占统计总数13次的692%。这也足以说明,朔、望及其前后2~4天,引力大,易发生地震。
知识点上弦月和下弦月
上弦月和下弦月相貌差不多,但它们出现的时间、位置及亮面的朝向是不同的。上弦月出现前半夜的西边天空,它们的“脸”是朝西的,即西半边亮;下弦月分别出现在后半夜的东边天空,它们的“脸”是朝东的,即东半边亮。由于我国农历日期是根据月相排定的,所以我国古代的劳动人民有时靠它来判断农历日期及夜间的大致时间。
月球的运行轨道
月球以椭圆轨道绕地球运转,这个轨道平面在天球上截得的大圆称“白道”。白道平面不重合于天赤道,也不平行于黄道面,而且空间位置不断变化,周期约合地球上的173天。月球轨道(白道)对地球轨道(黄道)的平均倾角为5度09分。
月球运动示意图月球在绕地球公转的同时进行自转,周期为2732166日,正好是1个恒星月,所以我们看不见月球背面。这种现象我们称“同步自转”,这种现象几乎是卫星世界的普遍规律。一般认为是行星对卫星长期潮汐作用的结果。天体平动是一个很奇妙的现象,它使得我们得以看到59%的月面。主要有以下原因:①在椭圆轨道的不同部分,自转速度与公转角速度不匹配;②白道与赤道的交角。月球绕地球转动的周期,朔望月2953059日,恒星月2732166日。
知识点朔望月和恒星月
朔望月,又称“太阴月”。月球绕地球公转相对于太阳的平均周期。为月相盈亏的周期。以从朔到下一次朔或从望到下一次望的时间间隔为长度,平均为2953059天。
月亮与某一恒星两次同时中天的时间间隔叫做“恒星月”,恒星月是月亮绕地球运动的真正周期。朔望月比恒星月长,道理与太阳日比恒星日长是一样的。恒星月与日常生活关系不大,而朔望月却因为是月亮圆缺变化的周期,与地球上涨潮落潮有关,与航海、捕鱼有密切的关系,对人们夜间的活动有较大的影响,同时在宗教上月相也占有重要位置,所以人们自然地以朔望月作为比日更长的计时单位。
令人困惑的谜团
月球岩石年龄之谜
在实施“阿波罗”计划过程中,从美国航天员带回的月球岩石标本,经分析发现月球岩石99%的年龄要比地球上90%年龄最大的岩石历史更悠久。阿姆斯特朗在静海降落后拣起的第一块岩石的年龄是36亿岁,其他一些岩石的年龄为43亿岁和46亿岁,几乎和地球及太阳系本身的年龄一样大,而地球上最古老的岩石是37亿岁。
不可思议的是,“阿波罗11”号飞船带回的月面土壤标本据测定历史已长达46亿年。46亿年前正是太阳系形成的时候。这种月球土壤显然比它周围的岩石还要“年长”。
前苏联的无人月球探测器也获得了与此相同的结论。根据对从月海带回的月球岩石的研究分析结果,月球至少与太阳一样古老,是46亿年前形成的。
月球中厚度为129千米的表层具有放射性,经分析发现,其中含有大量放射性物质铀、铊和钚,可是这些放射性物质是从哪里来的呢?假如它们来自月心,那么它们怎么会来到月球表面?
月球上水汽团之谜
最初几次月球探险表明,月球是个干燥的天体。一位科学家曾断言,它比戈壁大沙漠要干燥100万倍。“阿波罗”计划的最初几次都未在月球表面发现任何水的踪迹。可是通过“阿波罗15”号,科学家却探测到月球表面有一处面积达259平方千米的水汽团。科学家们争辩说,这是美国航天员废弃在月球上的两个小水箱漏水造成的。可是这么小的水箱怎能产生这样一大片水汽?看来这些水汽可能来自月球内部。
月球表面的一些玻璃状物质之谜
“阿波罗”号飞船的航天员们发现,月球表面有许多地方覆盖着一层玻璃状的物质,正如一位科学家所指出的:月亮上铺着玻璃。这表明,月球表面似乎被炽热的火球烧灼过。专家的分析证明,这层玻璃状物质并不是巨大的陨星的撞击产生的,那么它是怎样形成的呢?
月球磁场之谜
探测表明,月球几乎没有磁场,可是对月球岩石的分析却证明它有过强大的磁场。这一现象令科学家大惑不解,如果月球曾经有过磁场,那么它就应该有个铁质的核心。据可靠的证据显示,月球不可能有这样一个核心,而且月球也不可能从别的天体如地球获得磁场,因为假如真是那样的话,它就必须离地球很近,这时它会被地球引力撕得粉碎。
月球内部“质量瘤”之谜
1966年8月至1967年8月,美国为了登月积极做准备,先后发射了5个月球轨道器飞船。它们航行到月球后,成为环绕月球运行人造月球卫星,实现对月球近距离全面考察。围绕月球飞行的探测器首次显示,月球的表层下存在着物质聚集结构——“质量瘤”。当宇宙飞船飞越这些结构上空时,由于它们的巨大引力,飞船的飞行会稍稍低于规定的轨道,而当飞船离开这些结构上空时,它又会稍稍加速,这清楚地表明这种“质量瘤”结构的存在,它们有巨大的质量,而且不止一个。科学家们认为,“质量瘤”由重元素构成,隐藏在月球表面月海的下面。可是月球怎么会长“瘤子”呢?
月球尘埃之谜
美国“阿波罗”计划登陆月球的航天员发现,在月球上尘埃是普遍的,它无法避免,月尘摸起来很柔软,像雪一样,闻起来却有一股像火药的气味。
宇航员在月球上行走这些细小的粉状颗粒无孔不入,它们钻进物品器具里,塞住螺栓孔。弄脏了工具,沾染在防护罩外层。在月球表面活动时,月尘成为航天员们工作的一个最大的麻烦。他们必须经常停下手边的工作,用大刷子清理照相器材和设备。刚登上月球时,航天员穿的航天服都是白色的,要不了多久,月尘就能把它们变成灰色,航天员们没有办法把它拍掉。每次舱外活动结束后,月尘都会沾满航天员的靴子、手套和其他暴露在外面的部位。而且,这些细小的颗粒还可能穿透航天服缝处的封条,进入航天服内部。返回登月舱前,无论航天员们如何用刷子清洁,都会不可避免把一些尘埃带进舱内,一旦他们脱掉头盔和手套,舱内就会弥漫着月尘的气味。
“阿波罗”系列飞船的航天员们先后从月球上带回4种月球尘土,在科学家检验过程中,它们给人们制造了一个又一个谜团。科学家把月尘撒在细菌上做试验:第一种、第二种、第三种尘土撒到细菌上,细菌一点变化也没有;第四种尘土撒到细菌上之后,细菌一下子都死了。第四种尘土是美国“阿波罗12”号飞船从月球表土的下层取回来的。
用植物做试验时结果是,把玉米种在月尘里,它的生长与地球土壤里没有明显的不同。可是,水藻碰到月尘就会长得特别鲜嫩、青翠。
月尘是一种奇妙的尘埃,它的每颗尘粒都被一层厚度仅有数百纳米的玻璃镀膜包裹着,直径大概是人的头发直径的1/100。研究人员用显微镜检视了这层玻璃镀膜,发现有数百万个微小的铁斑悬浮在玻璃膜上,宛如天空中的繁星一般。
环形山被整修过吗
月球表面的环形山仿佛记载着特殊智慧的秘密。美国“阿波罗”登月计划执行讨程中,宇航员曾拍下一些月面环形山的照片。照片透露了一个惊人的信息,环形山上分明有人工改造过的痕迹。例如在戈克莱纽斯环形山的内部有一个直角很规整,每个边长为25千米,同时在地面及环壁上,可以看出明显的整修痕迹。
月球形状之谜
现在的月球自转和公转周期相同,所以它的一面总是朝向地球。科学家估计,和现在约38万千米的距离不同,早期的月地距离可能只有约26万千米。由于天体运行轨道半径与天体转速有关,按照这一假设,1∶1的自转公转周期比可以解释当前月球形状不规则的现象。
还有一些科学家假设,月球形成初期的自转公转周期比为3∶2,也就是公转2周期间自转3周,这种情况至多持续了几亿年,最后因为潮汐力而自转降速,自转公转比稳定为现在的1∶1。计算结果表明,这段自转比公转快的时期可能提供足够的力,为月球形成目前的形状准备工条件。
早在18世纪末,法国数学家皮埃尔·西蒙·拉普拉斯就注意到,形状不规则的月球自转时会发生“颤抖”,现在美国麻省理工学院地球物理学与行星科学教授玛丽亚·T·朱伯告诉《纽约时报》记者,当时并不知道为什么。
20世纪六七十年代,太空探测器发现,处于月球与地球地心连线上的月球半径被拉长,也就是说,如果沿赤道把月球分成两半,截面不是正圆,而是像橄榄球一样的椭圆,“球尖”指向地球。但迄今无人能就月球当前形状的成因给出完全令人信服的解释。
月球形状的另一个谜团是,月球面对地球一面在物质构成及外貌方面与背对地球一面差异很大:朝向地球的月面地壳比背向地球的月面地壳薄许多,朝向地球的月面拥有由玄武岩构成的广阔平原,这平原被称为月海,这是很久以前月球表面火山喷发的结果。背对地球的一面月壳厚很多,陨石坑相对较多,几乎没有月海。
在一定程度上,月海中密度较高的玄武岩使月球的质量中心不在几何中心,偏离了约16千米。但是,迁移的发生过程尚不清楚。
月球不是规则球形,而是极直径略小于月球赤道直径的天体。仔细观臻月球形状,我们会发现它好像被人用拇指和食指捏住两极“挤”过一样。
对这一现象,有科学家认为在月球形成初期,月球自转产生的离心力可能使岩浆尚未冷却的月球赤道地区“鼓”出一块。然而,这只是关于月球形状的种种假设之一,尽管人类已经登上月球,但众多的月球之谜仍待科学家一一破解。
月球土壤能杀菌吗
把细菌撒在从月球带回来的尘土上,细菌一下子都死了,难道这些尘土有杀菌的本领吗?
月球上的土壤
再看看用植物做实验的结果:把玉米种在月球的尘土里,和在地球土壤里生长没有明显不同。可是,水藻一旦放进月球尘土,水藻就长得特别鲜嫩青绿。
这一连串试验结果是多么令人费解啊!
月球表面存在地球信息吗
人们通过研究发现,在很多行星中存在很多人们想不到的内容,其中月球的表面上就存在地球的信息。特别是人们对月球研究发现,月球的表面高低不平的地理状态呈现了地球空间地图,这就给科学家提出一个令人费解的问题:如果说月球是人造的,那么是谁将地球的表面信息拿到月球上去的?如果说月球是自然造就的,是什么力量将地球表面的信息转移到了月球?
按宏观科学的理论,一切物质都是具体存在的,要想理解这是为什么,几乎是不可能的,没有什么力量能将地球的外表形象转移到了月球,就是说月球上的面相和地球的形象很相像,只能用“巧合”两个字给予说明。但是很多现象说的巧合多了,自然没有人相信了,特别是人们研究发现,如果将南极洲的外形和北冰洋的轮廓比较,竟有许多相似之处,甚至有人做了大胆的想象,如果将南极洲拿来补到北冰洋去,刚好把地球填平,那么是什么力量,是谁将北冰洋的物质搬到南极去了?这又是一个当代物理、天文等科学不能解释的问题。
科学家经研究发现在物体辐射的光子信息中包含物体的所有信息,其中就有物体的光子信息强度。物体的光子信息中还包含物体的形状,让另一个物体吸收这种光子信息后,就会知道物体的各种信息。时间久了,在这个吸收光子信息的物体内部就会储存原来的物体信息特征,存在发出光子信息的所有信息,也就是说会存在发出光子信息物体的宏观信息特征。根据此理论是否可以解释地球地貌与月球地貌相似之谜?月球与地球相伴数十亿年的时间,地球光子信息应该说更强,必然让月球吸收之后有所作为,改变自己的结构,改变自己的形状,就是说地球的光子信息在月球上有所体现。不过这里需要说明的是,吸收的光子信息能量多,可能不是凸出来,而是凹下去,因为吸收的光子信息的能量越多,受到光子信息支配的能力越强,并且会在月球的另一面有所体现,就是说月球的另一面体现地球的外貌更合适。
相对应的,地球的外貌也是与宇宙的其他光子信息相联系的,特别是在地球的北方,一定存在让北冰洋凹下去的信息,就是说地球吸收了这个光子信息以后,使北冰洋凹下去,同时这物质就会在南极体现出来,更多的理由是地球的外貌体现了宇宙光子信息在地球内部的传递,月球外貌也是体现了地球光子信息在月球内部的传递。所以月球的外形就会自然地体现地球的信息,这是非常正常的事。在光子是物质的基本粒子理论中,是应该存在的现象,不仅如此,地球上的所有生命都会具有地球的结构特征,因为在生命内部存在地球信息的传递过程。
弄懂这些道理之后,人们再来理解月球上存在地球信息,北冰洋的轮廓与南极的外貌很相像,就容易了。特别是在地球上的文化,应该具有轴对称性,就是说在中国具有的各种文明中,有部分文明现象或类型,应该在中国的另一面被发现,因为光子信息可能直线传递,让那里人接收以后,得到同样的文明。也就是说地球的同一类文明应该有两处,一处是从宇宙来的时候,在地球表面上产生的文明,另一处是地球光子信息离开地球时,在地球表面上产生的文明。
不仅在月球上存在地球上的光子信息,就是在地球上也同时存在其他星球上的信息,就是在地球上的任何一块石头内都存在宇宙的信息。
知识点拉普拉斯简介
月球,俗称月亮,是离地球最近的天体。在古代,由于受限于科学技术,人类对月球是陌生的,人们不知道月球的真面目,并给予了丰富的想象。实际上,月球是一个没有空气、没有生命的寂静世界。月球是环绕地球运行的一颗卫星,也是地球唯一的一颗天然卫星,其本身并不发光,只反射太阳光。月球亮度随日、月间角距离和地、月间距离的改变而变化。月球对地球有着很大的影响,比如潮汐现象就是其中之一。
拉普拉斯,法国数学家、天文学家,法国科学院院士,是天体力学的主要奠基人、天体演化学的创立者之一,他还是分析概率论的创始人,因此可以说他是应用数学的先驱。
拉普拉斯1749年3月23日生于法国,曾任巴黎军事学院数学教授。1795年任巴黎综合工科学校教授,后又在高等师范学校任教授。1799年他还担任过法国经度局局长,并在拿破仑政府中任过6个星期的内政部长。1816年被选为法兰西学院院士,1817年任该院院长。1827年3月5日卒于巴黎。
拉普拉斯在研究天体问题的过程中,创造和发展了许多数学的方法,以他的名字命名的拉普拉斯变换、拉普拉斯定理和拉普拉斯方程,在科学技术的各个领域有着广泛的应用。
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