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月亮 (天體名稱)

簡介

月亮

月球,天體名稱,人類肉眼所見稱為月亮,古時又稱太陰、玄兔、嬋娟、玉盤,是地球的衛星,並且是太陽系中第五大的衛星。月球直徑大約是地球的四分之一,質量大約是地球的八十一分之一。月球是地球已知的質量最大的衛星,月球表面布滿了由小天體撞擊形成的撞擊坑。月球與地球的平均距離約38.44萬千米,大約是地球直徑的30倍。

2019年5月16日,中國科學院國家天文台宣布,由該台研究員李春來領導的研究團隊利用嫦娥四號探測數據,證明了月球背面南極-艾特肯盆地存在以橄欖石和低鈣輝石為主的深部物質。國際學術期刊《自然》(Nature)在線發布了這一重大發現。

基本信息

中文名 月球 外文名 The Moon
別   稱 月亮、地衛一、太陰 分   類 衛星
發現者 原始人類 發現時間 史前時代
質   量 7.349×10²²千克 平均密度 3.35(水=1)
直   徑 3476.28千米 表面溫度 月球表面為超高真空,白天最高160℃,夜間最低-180℃
逃逸速度 2.4千米/秒 反照率 9%
視星等 滿月時-13等 絕對星等 不適用
自轉周期 27.32天(自西向東逆時針方向自轉) 距地距離 363300千米-405493千米
半長軸 384403千米 離心率 0.0549
公轉周期 27.32天【和自轉一樣】 軌道傾角 18.28°~28.58°
升交點經度 125.08° 表面積 3.79×10^7平方千米
大氣壓 1.3×10⁻¹⁰ 千帕 運動方向 圍繞地球自西向東逆時針方向旋轉
反射率 58%

月球可能形成於約45億年前,在地球形成後不久,有關它的起源有幾種假說,得到更多事實證據支持的說法是它形成於地球與火星般大小的天體-「忒伊亞」之間一次巨大撞擊所產生的碎片,在地球外圍聚集而形成的「大碰撞起源說」。

月球正面大量分布着由暗色的火山噴出的玄武岩熔岩流充填的巨大撞擊坑,形成了廣闊的平原,稱為「月海」,實際上「月海」中一滴水也沒有。月海的外圍和月海之間夾雜着明亮的、古老的斜長岩高地和顯目的撞擊坑。它是天空中除太陽之外最亮的天體,儘管它呈現非常明亮的白色,但其表面實際很暗,反射率僅略高於舊瀝青。由於月球在天空中非常顯眼,再加上規律性的月相變化,自古以來就對人類文化如神話傳說、宗教信仰、哲學思想、曆法編制、文學藝術和風俗傳統等產生重大影響。

月球的自轉與公轉的周期相等(稱為潮汐鎖定),因此月球始終以同一面朝向着地球。地球海洋潮汐的產生主要是由於月球引力的作用。由於地球海洋的潮汐作用力與地球自轉的方向相反,地球的自轉總是受到一個極其微弱的作用力在給地球自轉「剎車」,長期積累下來,有充分的證據表明,地球的自轉周期越來越慢,一天的時間極其緩慢地增長,大約幾年增加1秒;由於地球的反作用力,使月球緩慢地距離地球越來越遠,每一年遠離地球大約3.8厘米。月球與太陽的大小比率與距離的比率相近,使得它的視大小與太陽幾乎相同,在日食時月球可以完全遮蔽太陽而形成日全食。

月球是第一個人類曾經登陸過的地外天體。1958年美國和前蘇聯發射的月球探測器都宣告失敗。1959年前蘇聯和美國分別成功發射了「月球號」和「先驅者號」月球探測器。1969年美國的阿波羅-11號實現了人類首次載人登月,相繼阿波羅-12、14、15、16和17號實現載人登月,一共有12名美國宇航員登上月球開展科學考察、採集月球樣品和埋設長期探測月球的科學儀器,共帶回地球381.7千克月球樣品,大大增長了人類對月球起源、演化的認識。迄今為止人類只有這12名美國宇航員登上了地球以外的天體。

2018年4月,NASA公布了一段由月球軌道探測器收集的數據製作而成的視頻。這段視頻中的數據由月球勘測軌道飛行器(LRO)歷時九年收集而成。該探測器自2009年6月以來,一直在距月表上方50公里處對月球展開觀察,捕捉月球表面前所未見的細節。

2019年1月3日10點26分,由於「嫦娥四號」探測器在月球背面東經177.6度、南緯45.5度附近的預選着陸區成功着陸,世界第一張近距離拍攝的月背影像圖通過「鵲橋」中繼星傳回地球,這揭開了古老月背的神秘面紗。

2019年1月3日,嫦娥四號月球車被命名為「玉兔二號」。

月球的基礎知識

軌道數據

平均軌道半徑:384,403千米; 軌道偏心率:0.0549; 近地點距離:363,300千米; 遠地點距離: 405,493千米; 平均公轉周期:27.32天; 平均公轉速度 :1.023千米/秒; 軌道傾角在28.58°與18.28°之間變化; 升交點赤經:125.08°; 近地點輻角 :318.15°; 默冬章:19 年; 平均月地距離:384400 千米; 交點退行周期: 18.61 年; 近地點運動周期:8.85 年; 食年:346.6 天; 沙羅周期18 年 10/11 天; 軌道與黃道的平均傾角 4°; 月球赤道與黃道的平均傾角 1° 赤道直徑 3,476.2 千米; 兩極直徑 3,472.0 千米; 扁率0.0012; 表面面積 3.79×10⁷平方千米; 體積2.199×10¹⁰ 立方千米; 質量 7.349×10²² 千克; 平均密度為水的3.350倍; 赤道重力加速度1.622 m/s²(地球的1/6); 逃逸速度2.4千米/秒; 自轉周期 27天7小時43分11.559秒(27.32天,同步自轉); 自轉速度4.6267 米/秒(月球赤道); 自轉軸傾角在3.60°與6.69°之間變化 與黃道的交角為1.5424°; 反照率0.12; 滿月時視星等-13等; 表面溫度(t) -233~123℃ 平均23℃; 大氣壓1.3×10⁻¹⁰ 千帕。

月周期

名稱 數值(單位:天) 定義 恆星月27.321 661 相對於背景恆星 朔望月29.530 588 相對於太陽(月相) 分點月27.321 582 相對於春分點 近點月27.554 550 相對於近地點 交點月27.212 220 相對於升交點 月球的直徑是地球平均直徑的1/4,質量只是地球的1/81,引力是地球的1/6。

月球的軌道運動

月球的軌道運動

月球公轉

月球以橢圓軌道繞地球運轉。這個軌道平面在天球上截得的大圓稱「白道」。白道平面不重合於天赤道,也不平行於黃道面,而且空間位置不斷變化。周期27.32日。月球軌道(白道)對地球軌道(黃道)的平均傾角為5°09′。但是已知月球平均每年以3.8cm的速度逐漸與地球離去。

月球自轉

月球在繞地球公轉的同時進行自轉,周期27.32166日,正好是一個恆星月,所以我們看不見月球背面。這種現象我們稱「同步自轉」,或「潮汐鎖定」,幾乎是太陽系衛星世界的普遍規律。一般認為是衛星對行星長期潮汐作用的結果。天平動是一個很奇妙的現象,它使得我們得以看到59%的月面。主要有以下原因:

⒈在橢圓軌道的不同部分,自轉速度與公轉角速度不匹配。

⒉白道與赤道的交角。

月球每小時相對背景星空移動半度,即與月面的視直徑相若。與其他衛星不同,月球的軌道平面較接近黃道面,而不是在地球的赤道面附近。相對於背景星空,月球圍繞地球運行(月球公轉)一周所需時間稱為一個恆星月;而新月與下一個新月(或兩個相同月相之間)所需的時間稱為一個朔望月。朔望月較恆星月長是因為地球在月球運行期間,本身也在繞日的軌道上前進了一段距離。

月球章動

月球的軌道平面(白道面)與黃道面(地球的公轉軌道平面)保持着5.145 396°的夾角,而月球自轉軸則與黃道面的法線成1.5424°的夾角。因為地球並非完全球形,而是在赤道較為隆起,因此白道面在不斷進動(即與黃道的交點在順時針轉動),每6793.5天(18.5966年)完成一周。期間,白道面相對於地球赤道面(地球赤道面以23.45°傾斜於黃道面)的夾角會由28.60°(即23.45°+5.15°) 至18.30°(即23.45°-5.15°)之間變化。同樣地,月球自轉軸與白道面的夾角亦會介乎6.69°(即5.15°+1.54°)及3.60°(即5.15°-1.54°)。月球軌道這些變化又會反過來影響地球自轉軸的傾角,使它出現±0.002 56°的擺動,稱為章動。

天秤動

因為月球的自轉周期和它的公轉周期是完全一樣的,所以地球上只能看見月球永遠用同一面向着地球。自月球形成早期,地球便一直受到一個力矩的影響導致自轉速度減慢,這個過程稱為潮汐鎖定。亦因此,部分地球自轉的角動量轉變為月球繞地公轉的角動量,其結果是月球以每年約38毫米的速度遠離地球。同時地球的自轉越來越慢,一天的長度每年變長15微秒。

從地球上看月亮,看到的月球表面並不是正好它的一半,這是因為月球像天平那樣擺動。地球上的觀測者會覺得:在月球繞地球運行一周的時間裡,月球在南北方向來回擺動,即在維度的方向像天平般的擺動,這被稱為「緯天平動」,擺動的角度範圍約6°57′;月球在東西方向上,即經度方向上來回擺動的現象,被稱為「經天平動」,擺動角度達到7°54′。除去這兩種主要的天平動,月球還有周日天平動和物理天平動,前三種天平動都並非月球在擺動,是因為觀測者本身與月球之間得相對位置發生變化而產生的現象。只有物理天平動是月球自身在擺動,而且擺動得很小。

由於月球軌道為橢圓形,當月球處於近地點時,它的自轉速度便追不上公轉速度,因此我們可見月面東部達東經98度的地區,相反,當月處於遠地點時,自轉速度比公轉速度快,因此我們可見月面西部達西經98度的地區。這種現象稱為天秤動。又由於月球軌道傾斜於地球赤道,因此月球在星空中移動時,極區會作約7度的晃動,這種現象稱為天秤動。再者,由於月球距離地球只有60地球半徑之遙,若觀測者從月出觀測至月落,觀測點便有了一個地球直徑的位移,可多見月面經度1度的地區。

月球對地球所施的引力是潮汐現象的起因之一。月球圍繞地球的軌道為同步軌道,所謂的同步自轉並非嚴格。

嚴格來說,地球與月球圍繞共同質心運轉,共同質心距地心4700千米(即地球半徑的3/4處)。由於共同質心在地球表面以下,地球圍繞共同質心的運動好像是在「晃動」一般。從地球南極上空觀看,地球和月球均以順時針方向自轉;而且月球也是以順時針繞地運行;甚至地球也是以順時針繞日公轉的,形成這種現象的原因是地球、月球相對於太陽來說擁有相同的角動量,即「從一開始就是以這個方向轉動」。

月球誕生

月球的誕生

成因探討

月球的起源莫衷一是。對月球的起源,歷史上大致有三大派。而後期則在各種說法的基礎上,結合新的研究結果而新形成了「大碰撞說」。

分裂說

這是最早解釋月球起源的一種假設。早在1898年,著名生物學家達爾文的兒子喬治·達爾文就在《太陽系中的潮汐和類似效應》一文中指出,月球本來是地球的一部分,後來由於地球轉速太快,把地球上一部分物質拋了出去,這些物質脫離地球後形成了月球,而遺留在地球上的大坑,就是太平洋。

這一觀點很快就受到了一些人的反對。他們認為,以地球的自轉速度是無法將那樣大的一塊東西拋出去的。再說,如果月球是地球拋出去的,那麼二者的物質成分就應該是一致的。可是通過對「阿波羅12號」飛船從月球上帶回來的岩石樣本進行化驗分析,發現二者相差非常遠。月球表面岩石的年齡極其古老,全月球表面岩石的年齡介於30--42億年之間,地球表面最古老的岩石年齡,只限於個別地區出露的38億年的古老變質岩,而太平洋洋底岩石的年齡極其年輕,完全與「分裂說」的理論相違背。

俘獲說

這種假設認為,月球本來只是太陽系中的一顆月球大小的小行星,有一次,因為運行到地球附近,被地球的引力所俘獲,從此再也沒有離開過地球。還有一種接近俘獲說的觀點認為,地球不斷把進入自己軌道的物質吸積到一起,久而久之,吸積的東西越來越多,最終形成了月球。但也有人指出,像月球這樣大的星球,地球恐怕沒有那麼大的力量能將它俘獲。

同源說

這一假設認為,地球和月球都是太陽系中瀰漫的星雲物質,幾乎在同一個太陽星雲的區域經過旋轉和吸積,同時形成大小不同的天體。在吸積過程中,地球比月球相應要快一點,成為「哥哥」。這一假設也受到了客觀事實的挑戰。通過對「阿波羅」飛船從月球上帶回來的岩石樣本進行化驗分析,地球和月球的平均化學成分差別很大,人們發現月球的岩石也要比地球的岩石古老得多。

碰撞說

這一假設認為,太陽系演化早期,在太陽系空間曾形成大量的「星子」,先形成了一個相當於地球質量0.14倍的天體星子,星子通過互相碰撞、吸積而長合併形成一個原始地球。這兩個天體在各自演化過程中,分別形成了以鐵為主的金屬核和由硅酸鹽構成的幔和殼。由於這兩個天體相距不遠,因此相遇的機會就很大。

一次偶然的機會,那個小的天體以每秒5千米左右的速度撞向地球。劇烈的碰撞不僅改變了地球的運動狀態,使地球的自轉軸傾斜,而且還使那個小的天體被撞擊破裂,硅酸鹽殼和幔受熱蒸發,膨脹的氣體以極大的速度攜帶大量粉碎了的塵埃飛離地球。這些飛離地球的物質,主要由碰撞體的幔組成。受到巨大撞擊的地球,絕大部分也是地幔和地殼物質受熱蒸發,膨脹的氣體以極大的速度攜帶大量粉碎了的塵埃飛離地球。在撞擊體破裂時與幔分離的金屬核,因受膨脹飛離的氣體所阻而減速,大約在4小時內被吸積到地球上。飛離地球的氣體和塵埃,並沒有完全脫離地球的引力控制,通過相互吸積而結合起來,形成幾乎熔融的月球,或者是先形成一個環,在逐漸吸積形成一個部分熔融的大月球。這個版本被普遍認可。

這個模型清晰地解釋了,月球的平均成分與地球的平均成分相比較,月球相對貧鐵、貧揮發分,月球的密度比地球低。具有地球和月球「基因」對比特徵的某些元素的同位素組成,如氧、鉻、鈦、鐵、鎢、硅等的同位素組成,月球與地球的測定值在誤差範圍內相一致,表明月球是地球的「女兒。」45億年來,地球一直攜帶着自己的女兒在身邊,而月球也一直伴隨着自己的母親,共同經歷了45億年漫長而荒古的年代。

結構特徵

亮度

月球本身並不發光,只反射太陽光。月球亮度隨日月間角距離和地月間距離的改變而變化,滿月時的亮度比上下弦要大十多倍。

月球平均亮度為太陽亮度的1/465000,亮度變化幅度從1/630000至1/375000。滿月時亮度平均為 -12.7等。它給大地的照度平均為0.22勒克斯,相當於100瓦電燈在距離21米處的照度。月面不是一個良好的反光體,它的平均反照率只有9%,其餘91%均被月球吸收。月海的反照率更低,約為7%。月面高地和環形山的反照率為17%,看上去山地比月海明亮。

月球到地球的距離大約相當於地球到太陽的距離的1/400,所以從地球上看月亮和太陽一樣大。

大氣環境

由於月球上沒有大氣,再加上月面物質的熱容量和導熱率又很低,因而月球表面晝夜的溫差很大。白天,月球表面在陽光垂直照射的地方溫度高達127℃;夜晚,其表面溫度可降低到-183℃。用射電觀測可以測定月面土壤中的溫度,這種測量表明,月面土壤中較深處的溫度很少變化,這正是由於月面物質導熱率低造成的。

分層結構

月球分層結構圖

從月震波的傳播了解到月球也有殼、幔、核等分層結構。最外層的月殼平均厚度約為60-64.7公里。月殼下面到1000公里深度是月幔,它占了月球的大部分體積。

月幔下面是月核,月核的溫度約為1000~1500℃,所以很可能是熔融狀態的據推測大概是由Fe-Ni-S和榴輝岩物質構成。

地月關係

地球與月球互相繞着對方轉,兩個天體繞着地表以下1600千米處的共同引力中心旋轉。月球的誕生,為地球增加了很多的新事物。

月球繞着地球公轉的同時,其特殊引力吸引着地球上的水,同其共同運動,形成了潮汐。潮汐為地球早期水生生物,走向陸地,幫了很大的忙。

地球很久很久以前,晝夜溫差較大,溫度在水的沸點與凝點之間,不宜人類居住。然而月球其特殊影響,對地球海水的引力減慢了地球自轉,使地球自轉和公轉周期趨向合理,帶給了我們寶貴的四季,減小了溫度差,從而適宜人類居住。

地球上之所以看到月球的半面,這是因為月球的自轉周期和公轉周期嚴格相等,這到底是巧合還是有着內在的聯繫呢?讓我們來看看太陽系其它行星的衛星的狀況,我們可以發現絕大多數的衛星的自轉周期和公轉周期嚴格相等,看來這似乎是存在什麼內在聯繫的。 月球在地球引力長期的作用下,它的質心已經不在其幾何中心,而是在靠近地球的一邊,因此月球相對於地球的引力勢能就變得最小,在月球繞地球公轉的過程中,月球的質心永遠朝向地球的一邊,就好像地球用一根繩子將月球綁住了一樣。太陽系的其他衛星也存在這樣的情況,所以衛星的自轉周期和公轉周期相等不是什麼巧合,而是有着內在的因素。

地震和月球到底有沒有關係?這是近百年來始終困擾科學家的問題。如今,日本防災科學研究所和美國加州大學洛杉磯分校的研究人員組成的聯合研究小組終於證實:月球引力影響海水的潮汐,在地殼發生異常變化積蓄大量能量之際,月球引力很可能是地球板塊間發生地震的導火索。10月22日,著名的美國《科學》雜誌發表了他們的研究成果。

海水的自然漲落現象就是人們常說的潮汐。當月亮到達離地球近處(稱為近地點)時,朔望大潮就比平時還要更大,這時的大潮被稱為近地點朔望大潮。

科學家已經就潮汐對地震的影響猜測了很長的時間,但還沒有人論證過它對全球範圍的影響效果,以前只在海底或火山附近發生,地震與潮汐才呈現出比較清楚的聯繫。研究者發現,地震的發生與斷層面潮汐壓力處於高度密切相關,猛烈的潮汐在淺斷層面施加了足夠的壓力從而會引發地震。當潮很大,達到大約2-3米時,3/4的地震都會發生,而潮汐越小,發生的地震的幾率也越少。

該文章的作者伊麗莎白.哥奇蘭說:「月球引力影響海水的潮起潮落,地球本身在月球引力的作用下也發生變形。猛烈的潮汐在地震的引發過程中發揮了很大的作用,地震發生的時間會因潮汐造成的壓力波動而提前或推遲。」

該文章另一位作者、加州大學洛杉磯分校地球與空間科學系教授約翰.維大說:「地震起因還是一個謎,而這一理論可以說是其中的一種解釋。我們發現海平面高度在數米範圍內的改變所產生的力量會顯著地影響地震發生的幾率,這為我們向徹底了解地震的起因邁出了堅實的一步。」

哥奇蘭等人首次將潮的相位和潮的大小合併計算,並對地震和潮汐壓力數據進行了統計學分析,採用的計算方法來自於日本地球科學與防災研究所的地震學家田中。田中從1977年至2000年間全球發生的里氏5.5級以上的板塊間地震中,調查了2207次被稱為「逆斷層型」地震發生的地點、時間等記錄,以及與發生地震時月球引力的關係,結果發現:地震發生的時間,與潮汐對斷層面的壓力有很高的關聯性,月球引力作用促使斷層錯位時,發生地震次數較多。

田中認為:「月球的引力只有導致地震發生的地殼發生異常變化的作用力的千分之一左右,但它的作用是不可小視的,它是地震發生的最後助力,相當於壓死駱駝的最後一根稻草。」

月食現象

月食現象

月食是一種特殊的天文現象。指當月球行至地球的陰影后時,太陽光被地球遮住。

也就是說,此時的太陽、地球、月球恰好(或幾乎)在同一條直線,因此從太陽照射到月球的光線,會被地球所掩蓋。

以地球而言,當月食發生的時候,太陽和月球的方向會相差180°。要注意的是,由於太陽和月球在天空的軌道(稱為黃道和白道)並不在同一個平面上,而是有約5°的交角,所以只有太陽和月球分別位於黃道和白道的兩個交點附近,才有機會連成一條直線,產生月食。 月食可分為月偏食、月全食兩種(沒有月環食,因為地球比月球大)。當月球只有部分進入地球的本影時,就會出現月偏食;而當整個月球進入地球的本影之時,就會出現月全食。至於半影月食,是指月球只是掠過地球的半影區,造成月面亮度極輕微的減弱,很難用肉眼看出差別,因此不為人們所注意。

月球直徑約為3476千米,大約是地球的1/4。在月球軌道處,地球的本影的直徑仍相當於月球的2.5倍。所以當地球和月亮的中心大致在同一條直線上,月亮就會完全進入地球的本影,而產生月全食。而如果月球始終只有部分為地球本影遮住時,即只有部分月亮進入地球的本影,就發生月偏食。月球上並不會出現月環食,因為月球的體積比地球小的多。

太陽的直徑比地球的直徑大得多,地球的影子可以分為本影和半影。如果月球進入半影區域,太陽的光也可以被遮掩掉一些,這種現象在天文上稱為半影月食。由於在半影區陽光仍十分強烈,月面的光度只是極輕微減弱,多數情況下半影月食不容易用肉眼分辨。一般情況下,由於較不易為人發現,故不稱為月食,所以月食只有月全食和月偏食兩種。

另外由於地球的本影比月球大得多,這也意味着在發生月全食時,月球會完全進入地球的本影區內,所以不會出現月環食這種現象。 每年發生月食數一般為2次,最多發生3次,有時一次也不發生。因為在一般情況下,月亮不是從地球本影的上方通過,就是在下方離去,很少穿過或部分通過地球本影,所以一般情況下就不會發生月食。

據觀測資料統計,每世紀中半影月食,月偏食、月全食所發生的百分比約為36.60%,34.46%和28.94%。

地形地貌

月球表面有陰暗的部分和明亮的區域,亮區是高地,暗區是平原或盆地等低陷地帶,分別被稱為月陸和月海。早期的天文學家在觀察月球時,以為發暗的地區都有海水覆蓋,因此把它們稱為「海」。著名的有雲海、濕海、靜海等。而明亮的部分是山脈,那裡層巒疊嶂,山脈縱橫,到處都是星羅棋布的環形山,即撞擊坑,這是一種環形隆起的低洼形。月球上直徑大於1000米的撞擊坑多達33 000多個。位於南極附近的貝利撞擊坑直徑295公里,可以把整個海南島裝進去。最深的山是牛頓撞擊坑,深達8788米。除了撞擊坑,月面上也有普通的山脈。高山和深谷疊現,別有一番風光。

月球背面的結構和正面差異較大。月海所占面積較少,而撞擊坑則較多。地形凹凸不平,起伏懸殊最長和最短的月球半徑都位於背面,有的地方比月球平均半徑長4公里,有的地方則短5公里(如范德格拉夫窪地)。背面未發現「質量瘤」。背面的月殼比正面厚,最厚處達150公里,而正面月殼厚度只有60公里左右。

撞擊坑

撞擊坑這個名字是伽利略起的。是月面的顯著特徵,幾乎布滿了整個月面。最大的撞擊坑是南極附近的貝利環形山,直徑295千米,比海南島還大一點。小的環形山甚至可能是一個幾十厘米的坑洞。直徑不小於1000米的大約有33000個。占月面表面積的 7%-10%。 有個日本學者1969年提出一個撞擊坑分類法,分為克拉維型(古老的撞擊坑,一般都面目全非,有的撞擊坑有中央峰)哥白尼型撞擊坑(年輕的撞擊坑,常有撞擊作用引起大量月球表面的岩石向四周濺射,濺射出來的大量岩石碎塊高速在月面拋射和滾動,改變了月面原有的地形地貌和表面土壤的結構與顏色,形成明顯的「輻射紋」,內壁一般帶有同心圓狀的段丘,中央一般有中央峰。阿基米德型(環壁較低,可能從哥白尼型演變而來)碗型或酒窩型(小型撞擊坑,有的直徑不到3米)。

撞擊坑的形成現有兩種說法:「撞擊說」與「火山說」。

「撞擊說」是指月球因被其他小行星撞擊而有現今人類所看到的撞擊坑。

「火山說」是指月球上本有許多火山,最後火山爆發而形成了火山噴發口。

月海

月海圖

月海介紹

在地球上的人類用肉眼所見月面上的陰暗部分實際上是月面上的廣闊平原。由於歷史上的原因,這個名不副實的名稱保留下來。

已確定的月海有22個,此外還有些地形稱為「月海」或「類月海」的。公認的22個絕大多數分布在月球正面。背面有3個,4個在邊緣地區。在正面的月海面積略大於50%,其中最大的「風暴洋」 面積約五百萬平方千米,差不多九個法國的面積總和。大多數月海大致呈圓形,橢圓形,且四周多為一些山脈封閉住,但也有一些海是連成一片的。除了「海」以外,還有五個地形與之類似的「湖」——夢湖、死湖、夏湖、秋湖、春湖,但有的湖比海還大,比如夢湖面積7萬平方千米,比汽海等還大得多。月海伸向陸地的部分稱為「灣」和「沼」,都分布在正面。灣有五個:露灣、暑灣、中央灣、虹灣、眉月灣;沼有三個:腐沼、疫沼、夢沼,其實沼和灣沒什麼區別。

月海的地勢一般較低,類似地球上的盆地,月海比月球平均水準面低1-2千米,個別最低的海如雨海的東南部甚至比周圍低6000米。月面的反照率(一種量度反射太陽光本領的物理量)也比較低,因而看起來顯得較黑。

月海列表

蛇海 南海 知海 危海 豐富海 冷海 洪堡海 濕海 雨海 巧海 島海 界海 莫斯科海 神酒海 雲海 東方海 澄海 史密斯海 泡沫海 靜海 浪海 汽海 除了這些月海,月球上還有一些較低的廣闊平原,包括: 風暴洋 夏湖 秋湖 好湖 悲湖 優湖 福湖 喜湖 冬湖 柔湖 奢湖 死湖 忘湖 恨湖 久湖 獨湖 夢湖 望湖 時湖 恐湖 春湖 暑灣 愛灣 粗糙灣 和諧灣 忠誠灣 榮譽灣 虹灣 眉月灣 中央灣 露灣 成功灣 疫沼 凋沼 夢沼

月陸和山脈

月面上高於月海的地區稱為月陸,一般比月海水準面高2-3千米,由於它返照率高,因而看來比較明亮。在月球正面,月陸的面積大致與月海相等但在月球背面,月陸的面積要比月海大得多。從同位素測定知道月陸比月海古老得多,是月球上最古老的地形特徵。

在月球上,除了犬牙交差的眾多撞擊坑外,也存在着一些與地球上相似的山脈。月球上的山脈常借用地球上的山脈名,如阿爾卑斯山脈,高加索山脈等等,其中最長的山脈為亞平寧山脈,綿延1000千米,但高度不過比月海水準面高三、四千米。山脈上也有些峻岭山峰,過去對它們的高度估計偏高。如今認為大多數山峰高度與地球山峰高度相仿。1994年,美國的克萊門汀月球探測器曾得出月球最高點為8000米的結論,根據「嫦娥一號」獲得的數據測算,月球上最高峰高達9840米。月面上6000米以上的山峰有6個,5000-6000米20個,3000-6000米則有80個,1000米以 上的有200個。月球上的山脈有一普遍特徵:兩邊的坡度很不對稱,向海的一邊坡度甚大,有時為斷崖狀,另一側則相當平緩。這是由於小天體高速撞擊月面,強大的撞擊能量使月球表面的岩石氣化、熔融、破碎並濺射,挖掘出一個巨大的撞擊坑或撞擊盆地,撞擊體的巨大撞擊能量在撞擊坑底部產出一系列斷層和裂縫,誘發月球內部的玄武岩漿的噴發和溢出,形成暗色的月海盆地。被拋射出撞擊坑的各種濺射物質,降落在月海外圍的不同距離內,形成了月海外側平緩的坡度。

除了山脈和山群外,月面上還有四座長達數百千米的峭壁懸崖。其中三座突出在月海中,這種峭壁也稱「月塹」。

月面輻射紋

月面輻射紋

月面上還有一個主要特徵是一些較「年輕」的環形山常帶有美麗的「輻射紋」,這是一種以環形山為輻射點的向四面八方延伸的亮帶,它幾乎以筆直的方向穿過山系、月海和環形山。輻射紋長度和亮度不一,最引人注目的是第谷環形山的輻射紋,最長的一條長1800千米,滿月時尤為壯觀。其次,哥白尼和開普勒兩個環形山也有相當美麗的輻射紋。據統計,具有輻射紋的環形山有50個。 形成輻射紋的原因還沒有定論。實質上,它與環形山的形成理論密切聯繫。許多人都傾向於小天體撞擊說,認為在沒有大氣和引力很小的月球上,小天體撞擊可能使高溫碎塊飛得很遠。而另外一些科學家認為不能排除火山的作用,火山爆發時的噴 射也有可能形成四處飛散的輻射形狀。

月谷

月溪和月谷圖

地球上有着許多著名的裂谷,如東非大裂谷。月面上也有這種構造----那些看來彎彎曲曲的黑色大裂縫即是月谷,它們有的綿延幾百到上千千米,寬度從幾千米到幾十千米不等。那些較寬的月谷大多在月陸上較平坦的地區,而那些較窄、較小的月谷(有時又稱為月溪)則到處都有。最著名的月谷是在柏拉圖環形山的東南連結雨海和冷海的阿爾卑斯大月谷,它把月球上的阿爾卑斯山攔腰截斷,很是壯觀。從太空拍得的照片估計,它長達130千米,寬10-12千米。

2014年10月5日,科學家在月球上發現一個隱藏於地下的巨形的方形結構。這一結構寬2500公里,科學家們認為這是一條古老的裂谷系統,後來其中充填了岩漿。

火山分布

月球的表面被巨大的玄武岩(火山熔岩)層所覆蓋。早期的天文學家認為,月球表面的陰暗區是廣闊的海洋,因此,他們稱之為「mare」,這一詞在拉丁語中的意思就是「大海」,當然這是錯誤的,這些陰暗區其實是由玄武岩構成的平原地帶。除了玄武岩構造,月球的陰暗區,還存在其他火山特徵。最突出的,例如蜿蜒的月面溝紋、黑色的沉積物、火山園頂和火山錐。不過,這些特徵都不顯著,只是月球表面火山痕跡的一小部分。

與地球火山相比,月球火山可謂老態龍鍾。大部分月球火山的年齡在30-40億年之間;典型的陰暗區平原,年齡為35億年;最年輕的月球火山也有1億年的歷史。而在地質年代中,地球火山屬於青年時期,一般年齡皆小於10萬年。地球上最古老的岩層只有39億年的歷史,年齡最大的海底玄武岩僅有200萬年。年輕的地球火山仍然十分活躍,而月球卻沒有任何新近的火山和地質活動跡象,因此,天文學家稱月球是「熄滅了」的星球。

地球火山多呈鏈狀分布。例如安底斯山脈,火山鏈勾勒出一個岩石圈板塊的邊緣。夏威夷島上的山脈鏈,則顯示板塊活動的熱區。月球上沒有板塊構造的跡象。典型的月球火山多在巨大古老的撞擊坑底部。因此,大部分月球陰暗區都呈圓形外觀。撞擊盆地的邊緣往往環繞着山脈,包圍着陰暗區。

月球陰暗區主要在月球正面的一側。幾乎覆蓋了這一側的1/3面積。而在月球背面,陰暗區的面積僅占2%。然而,月球背面的地勢相對更高,月殼也較厚。由此可見,控制月球火山作用的主要因素是地形高度和月殼厚度。

探索進程

時間 飛行器 航天員 目的 其他
1959年1月2日 月球1號(Luna 1) 探測 人類第一個空間探測器
1959年10月4日 月球3號(Луна-3) 探測 第一個拍得月球背面照片的航天器
1969年7月16日-24日 阿波羅11號(Apollo 11) 尼爾·阿姆斯特朗(NeilArmstrong)
巴茲·奧爾德林(BuzzAldrin)
邁克爾·科林斯(MichaelCollins)
登陸 人類第一次登陸月球
2018年12月8日 嫦娥四號(Chang『e-4) 着陸月背 人類探測器第一次着陸月背

2019年5月16日,中國科學院國家天文台宣布,由該台研究員李春來領導的研究團隊利用嫦娥四號探測數據,證明了月球背面南極-艾特肯盆地存在以橄欖石和低鈣輝石為主的深部物質。國際學術期刊《自然》(Nature)在線發布了這一重大發現。該發現為解答長期困擾國內外學者的有關月幔物質組成的問題提供了直接證據,將為完善月球形成與演化模型提供支撐。來自中科院國家天文台的消息稱,嫦娥四號探測器實現了人類歷史上首次對月球背面的軟着陸就位探測,而此次基於探測數據的研究結果,則成功揭示了月球背面的物質組成,證實了月幔富含橄欖石的推論的正確性,加深了人類對月球形成與演化的認識。

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