
月球俗稱(chēng)月亮,也稱(chēng)太陰,是地球的唯一的天然
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(cháng)的10倍。月球軌道呈橢圓形,近地點(diǎn)平均距離為363300公里,遠地點(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。月球的體積只相當于地球體積的¼9。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
月球在環(huán)繞地球作橢圓運動(dòng)的同時(shí),也伴隨地球圍繞
自古以來(lái)人們就知道,月球總以相同的一面向著(zhù)地球。這是由于月球自轉周期恰好和月球繞地球轉動(dòng)的周期相等造成的,而這兩個(gè)周期相同則是潮汐長(cháng)期作用的結果。
月球赤道面同它的軌道面有6度41分的傾角。因為這一傾角的存在和月球繞轉速度的不均勻等原因,在月球運動(dòng)過(guò)程中,地面上某一點(diǎn)的觀(guān)測者多少還能看出月面邊沿有前后的擺動(dòng)。從地面觀(guān)測,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。南北極區也不對稱(chēng),北極區隆起,南極區洼陷約400米。月球重心和幾何中心并不重合,重心偏向地球2公里。這一結論已為"阿波羅號"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(guān)測者憑借想象,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,通常指碗狀凹坑結構。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3萬(wàn)多個(gè),占月球表面積的 7~10%。環(huán)形山大多以著(zhù)名天文學(xué)家或其他學(xué)者的名字
肉眼所看到的月面上的暗淡黑斑叫“月海”,它們是廣闊的平原。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,一般高出2~3公里。月陸主要由淺色的斜長(cháng)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(cháng)的山脈長(cháng)達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9000米,比地球上最高的珠穆朗瑪峰還高。除山脈外,還有長(cháng)達數百公里的峭壁,最長(cháng)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?,最長(cháng)的達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;也有人認為是隕石轟擊月面造成的。
長(cháng)期天文觀(guān)測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)月球火箭探測查明:月球正面有稱(chēng)為"重力瘤"或"質(zhì)量瘤"的重力異常區,達12處之多;月球表面大部分地區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¼65000,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127攝氏度;夜晚,溫度可降低到零下183攝氏度。這些數值,只表示月球表面的溫度。用射電觀(guān)測可以測定月面土壤中的溫度,而且所用的射電波的波長(cháng)愈長(cháng),愈能探測到月面土壤中較深處的溫度。這種測量表明,月面土壤中較深處的溫度很少變化,這正是由于月面物質(zhì)導熱率低造成的。
從月震波的傳播了解到月球也有殼、幔、核等分層結構。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。
月球背面的結構和正面差異較大。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(cháng)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(cháng)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"質(zhì)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。
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行的一個(gè)小行星,后來(lái)被地球所俘獲而成為地球的衛星。因為月球和地球的平均密度相差很大,而化學(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),自轉非???,自轉周期只有4小時(shí)左右。因此,這時(shí)太陽(yáng)對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長(cháng)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。根據計算,地月系統現有的角動(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、結構、軌道及其他基本事實(shí)。除分裂說(shuō)一般認為難以成立外,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。
根據對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到1000攝氏度。距今41億年前,月球發(fā)生過(guò)一次規模較大的巖漿運動(dòng),在巖漿的分離過(guò)程中,形成了斜長(cháng)巖成分的月殼,殘留部分成為月表的高地。月球表層固結后又在較深的部位發(fā)生局部熔融,產(chǎn)生蘇長(cháng)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(cháng)巖高地長(cháng)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(zhù)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,使月表出現許多月海盆地,即大型的環(huán)形構造,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)期內形成的。月海生成的大致次序是:酒海、澄海、濕海、危海、雨海……。雨海紀形成的各個(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。根據同位素年齡的測定,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地位。隕星沖擊月表,使月坑繼續形成和增多。愛(ài)拉托遜紀形成的輻射月坑,其輻射紋受月表的各種作用,或者變得不明顯,或者消失;而哥白尼紀形成的月坑,則具有明顯的輻射紋。
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