月球的知识

时间:2022-11-07 11:31:09 常识 我要投稿

有关月球的知识

  月球,俗称月亮,古称太阴,是环绕地球运行的一颗卫星。那么你们想了解一下有关月球的知识吗?下面小编整理了一些有关月球的知识,供大家参考,希望对你们有帮助。

有关月球的知识

  有关月球的知识

  月球,俗称月亮,古时又称太阴、玄兔,是地球唯一的天然卫星,并且是太阳系中第五大的卫星。月球的直径是地球的四分之一,质量是地球的1/81,相对于所环绕的行星,它是质量最大的卫星,也是太阳系内密度第二高的卫星,仅次于木卫一。一般认为月亮形成于约45亿年前,地球出现后的不长时间。有关它的起源有几种假说;最被普遍认可的解释是,它形成于地球与火星般大小的天体-“忒伊亚”之间一次巨大撞击所产生的碎片。它的自转与公转同步(潮汐锁定),因此始终以同一面朝向着地球;正面标记着黑暗的火山熔岩海,中间夹杂着明亮和古老地壳的高地和显目的陨石坑。它是天空中除了太阳之外最亮的天体,尽管它呈现非常明亮的白色,但其表面实际很暗,反射率仅略高于旧沥青。由于月球在天空中非常显眼,再加上规律性的月相变化,自古以来就对人类文化如语言、历法、艺术和神话等产生重大影响。月球的引力影响造成地球海洋的潮汐和每一天的时间延长。月球现在与地球的的距离,大约是地球直径的30倍。而月球与太阳的大小比率与距离的比率相近,使得它的视大小与太阳几乎相同,在日食时月球可以完全遮蔽太阳而形成日全食。

  月球的诞生

  在46亿年之前,地球正在孕育当中,地球上的生命更没有诞生。太阳系还处于混沌初开的太阳星云阶段。在年轻太阳的周围,庞大的气体尘埃星云中,尘埃与块状岩石不断的凝聚、碰撞、吸积,星云中的部分物质开始生成为环绕太阳的行星和卫星系统。

  对于40亿年前月球的形成。人们提出了多种假说。一种假说是分裂说。即有人认为在太阳系形成初期.地球和月球原是一个整体,那时地球还处于熔融状态,由于地球自转非常快,因此月球通过离心力从地壳中分裂出来了。但这要求地球的初始旋转速度太快以至难以令人置信。另一种假说是俘获说,即有人认为月球是地球通过地心引力俘获的现成天体.但这要求一个实际上不可行的扩展的地球大气层来散发穿过大气层的月球的能量。还有一种假说是同源说.即有人认为地球和月球是在最原始的吸积盘里形成的.但这无法解释月球中金属铁的剥夺。而且这些假说还不能解释地一月系统所要求的高标准角动量。

  还有一种假说是碰撞说。即有人认为地-月系统是一次大碰撞的结果:一个火星大小的天体撞上刚刚形成的原始地球。爆炸的物质进入环绕地球的轨道.然后积聚形成月球。然而。陨石分析表明火星和行星这些太阳系内的天体具有与地球大不相同的氧和钨同位素组成。而地球和月球具有几乎相同的同位素组成。发表在2012年的对Apollo月球样本所作的钛同位素分析也表明月球和地球具有相同的组成。这与月球形成的碰撞说相矛盾。另外,若真的发生了这样的碰撞。则碰撞过程中所释放的巨大能量以及随后在地球轨道中发生的物质重聚将融化整个地球外壳,形成岩浆海洋。新形成的月球上也有它自己的岩浆海洋.估计海洋深度从500km到整个月球半径之长而事实并非如此。可见碰撞说也不成立。

  既然月球既不是被地球俘获的一个现成天体。也不是地球与别的天体碰撞的产物.因此月球只能是地球自身的产物。但是,地球也不具有足够的转速来把与地球紧密相连的月球部分随意抛出去。因此。月球应该是在特殊力的综合作用下从地球分离出来。进入绕地球旋转的轨道,形成环地卫星。

  轨道资料

  近地点: 363,104 公里(0.0024 AU)

  远地点: 405,696 公里(0.0027 AU)

  轨道半长轴: 384,399 公里(0.00257 AU)

  轨道周长: 2,413,402 公里(0.016 AU)

  轨道离心率: 0.0549

  恒星周期: 27.321 582 d (27日7时43分1秒)

  朔望月: 29.530 588 d (29日12时44分)

  近点月: 27.554 550 日

  交点月: 27.212 221 日

  分至月: 27.321 582 日

  平均公转速度: 1.022 公里/秒(2286 英里/时)

  最大公转速度: 1.082 公里/秒(2420 英里/时)

  最小公转速度: 0.968 公里/秒(2165 英里/时)

  轨道倾角: 5.145°至黄道面 (至地球赤道介于 18.29° 和 28.58°)

  升交点赤经: regressing

  18.6年

  近地点辐角: progressing

  8.85年

  卫星所属星球: 地球

  物理特征

  平均半径: 1,737.103 公里(地球的0.273倍)

  赤道半径: 1,738.14 公里(地球的0.273倍)

  两极半径: 1,735.97 公里(地球的0.273倍)

  扁率: 0.00125

  赤道圆周: 10916 公里

  表面积: 3.793×107 km(地球的0.074倍)

  体积: 2.1958×1010 km(地球的0.020倍)

  质量: 7.3477×1022 公斤(地球的0.0123倍)

  平均密度: 3,346.4 kg/m3

  赤道表面重力: 1.622 m/s2(0.1654 公克)

  宇宙速度: 2.38 km/s(5324 英里/时)

  恒星自转周期: 27.321 582 日(同周期)

  赤道旋转速率: 4.627 m/s(10.349 英里/时)

  轴倾斜: 1.5424°(至黄道)

  赤道倾斜角: 6.687°(至轨道面)

  反照率: 0.12

  与地球的距离:38.4万千米

  赤道

  85°N 最小 平均 最大

  100 K 220 K 390 K

  70 K 130 K 230 K 星等: 最高 -12.74

  角直径: 29′ 至 33′

  大气

  密度: 107 particles cm-3(日间)

  105 particles cm-3(夜间)

  月球在太阳系中是地球唯一的天然卫星。在太阳系里,除水星和金星外,其他行星都是天然卫星,有壳、幔、核等分层结构。最外层的月壳平均厚度约为60-65公里。月壳下面到1000公里深度是月幔,它占了月球的大部分体积。月幔下面是月核,月核的温度约为1000度,很可能是熔融状态的。月球直径约3476公里,是地球的3/11。体积只有地球的1/49,质量约7350亿亿吨,相当于地球质量的1/81,月面的重力差不多相当于地球重力的1/6。月球上面有阴暗的部分和明亮的区域。早期的天文学家在观察月球时,以为发暗的地区都有海水覆盖,因此把它们称为“海”。

  地球与月球互相绕着对方转,两个天体绕着地表以下1600千米处的共同引力中心旋转。月球的诞生,为地球增加了很多的新事物。

  月球绕着地球公转的同时,其特殊引力吸引着地球上的水,同其共同运动,形成了潮汐。潮汐为地球早期水生生物,走向陆地,帮了很大的忙。

  地球很久很久以前,昼夜温差较大,温度在水的沸点与凝点之间,不宜人类居住。然而月球其特殊影响,对地球海水的引力减慢了地球自转和公转速度,使地球自转和公转周期趋向合理,带给了我们宝贵的四季,减小了温度差,从而适宜人类居住。

  地震和月球到底有没有关系?这是近百年来始终困扰科学家的问题。如今,日本防灾科学研究所和美国加州大学洛杉矶分校的研究人员组成的联合研究小组终于证实:月球引力影响海水的潮汐,在地壳发生异常变化积蓄大量能量之际,月球引力很可能是地球板块间发生地震的导火索。10月22日,著名的美国《科学》杂志发表了他们的研究成果。

  海水的自然涨落现象就是人们常说的潮汐。当月亮到达离地球近处(我们称之为近地点)时,朔望大潮就比平时还要更大,这时的大潮被称为近地点朔望大潮。

  月球

  科学家已经就潮汐对地震的影响猜测了很长的时间,但还没有人论证过它对全球范围的影响效果,以前只发现在海底或火山附近,地震与潮汐才呈现出比较清楚的联系。研究者发现,地震的发生与断面层潮汐压力处于高度密切相关,猛烈的潮汐在浅断面层施加了足够的压力从而会引发地震。当潮很大,达到大约2-3米时,3/4的地震都会发生,而潮汐越小,发生的地震也越少。

  该文章的作者伊丽莎白.哥奇兰说:“月球引力影响海潮的潮起潮落,地球本身在月球引力的作用下也发生变形。猛烈的潮汐在地震的引发过程中发挥了很大的作用,地震发生的时间会因潮汐造成的压力波动而提前或推迟。”

  该文章另一位作者、加州大学洛杉矶分校地球与空间科学系教授约翰.维大说:“地震起因还是一个谜,而这一理论可以说是其中的一种解释。我们发现海平面高度在数米范围内的改变所产生的力量会显著地影响地震发生的几率,这为我们向彻底了解地震的起因迈出了坚实的一步。”

  哥奇兰等人首次将潮的'相位和潮的大小合并计算,并对地震和潮汐压力数据进行了统计学分析,采用的计算方法来自于日本地球科学与防灾研究所的地震学家田中。田中从1977年至2000年间全球发生的里氏5.5级以上的板块间地震中,调查了2207次被称为“逆断层型”地震发生的地点、时间等记录,以及与发生地震时月球引力的关系,结果发现:地震发生的时间,与潮汐对断层面的压力有很高的关联性,月球引力作用促使断层错位时,发生地震次数较多。

  田中认为:“月球的引力只有导致地震发生的地壳发生异常变化的作用力的千分之一左右,但它的作用是不可小视的,它是地震发生的最后助力,相当于压死骆驼的最后一根稻草。”

  天秤动

  因为月球的自转周期和它的公转周期是完全一样的,所以地球上只能看见月球永远用同一面向着地球。自月球形成早期,地球便一直受到一个力矩的影响导致自转速度减慢,这个过程称为潮汐锁定。亦因此,部分地球自转的角动量转变为月球绕地公转的角动量,其结果是月球以每年约38毫米的速度远离地球。同时地球的自转越来越慢,一天的长度每年变长15微秒。

  从地球上看月亮,看到的月球表面并不是正好它的一半,这是因为月球像天平那样摆动。地球上的观测者会觉得:在月球绕地球运行一周的时间里,月球在南北方向来回摆动,即在维度的方向像天平般的摆动,这被称为“纬天平动”,摆动的角度范围约6°57′;月球在东西方向上,即经度方向上来回摆动的现象,被称为“经天平动”,摆动角度达到7°54′。除去这两种主要的天平动,月球还有周日天平动和物理天平动,前三种天平动都并非月球在摆动,是因为观测者本身与月球之间得相对位置发生变化而产生的现象。只有物理天平动是月球自身在摆动,而且摆动得很小。

  由于月球轨道为椭圆形,当月球处于近地点时,它的自转速度便追不上公转速度,因此我们可见月面东部达东经98度的地区,相反,当月处于远地点时,自转速度比公转速度快,因此我们可见月面西部达西经98度的地区。这种现象称为天秤动。又由于月球轨道倾斜于地球赤道,因此月球在星空中移动时,极区会作约7度的晃动,这种现象称为天秤动。再者,由于月球距离地球只有60地球半径之遥,若观测者从月出观测至月落,观测点便有了一个地球直径的位移,可多见月面经度1度的地区。

  月球对地球所施的引力是潮汐现象的起因之一。月球围绕地球的轨道为同步轨道,所谓的同步自转并非严格。

  公转

  月球以圆形轨道绕地球运转。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27.32日。月球轨道(白道)对地球轨道(黄道)的平均倾角为5°09′。但是已知月球平均每年以3.8cm的速度逐渐与地球离去。

  自转

  月球在绕地球公转的同时进行自转,周期27.32166日,正好是一个恒星月,所以我们看不见月球背面。这种现象我们称“同步自转”,或“潮汐锁定”,几乎是太阳系卫星世界的普遍规律。一般认为是卫星对行星长期潮汐作用的结果。天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。

  月球每小时相对背景星空移动半度,即与月面的视直径相若。与其他卫星不同,月球的轨道平面较接近黄道面,而不是在地球的赤道面附近。相对于背景星空,月球围绕地球运行(月球公转)一周所需时间称为一个恒星月;而新月与下一个新月(或两个相同月相之间)所需的时间称为一个朔望月。朔望月较恒星月长是因为地球在月球运行期间,本身也在绕日的轨道上前进了一段距离。

  章动

  月球的轨道平面(白道面)与黄道面(地球的公转轨道平面)保持着5.145396°的夹角,而月球自转轴则与黄道面的法线成1.5424°的夹角。因为地球并非完全球形,而是在赤道较为隆起,因此白道面在不断进动(即与黄道的交点在顺时针转动),每6793.5天(18.5966年)完成一周。期间,白道面相对于地球赤道面(地球赤道面以23.45°倾斜于黄道面)的夹角会由28.60°(即23.45°+5.15°)至18.30°(即23.45°-5.15°)之间变化。同样地,月球自转轴与白道面的夹角亦会介乎6.69°(即5.15°+1.54°)及3.60°(即5.15°-1.54°)。月球轨道这些变化又会反过来影响地球自转轴的倾角,使它出现±0.00256°的摆动,称为章动。

  成因探讨

  月球的起源莫衷一是。对月球的起源,历史上大致有三大派。而后期则在各种说法的基础上,结合新的研究结果而新形成了“大碰撞说”。

  分裂说

  这是最早解释月球起源的一种假设。早在1898年,著名生物学家达尔文的儿子乔治·达尔文就在《太阳系中的潮汐和类似效应》一文中指出,月球本来是地球的一部分,后来由于地球转速太快,把地球上一部分物质抛了出去,这些物质脱离地球后形成了月球,而遗留在地球上的大坑,就是太平洋。

  这一观点很快就受到了一些人的反对。他们认为,以地球的自转速度是无法将那样大的一块东西抛出去的。再说,如果月球是地球抛出去的,那么二者的物质成分就应该是一致的。可是通过对“阿波罗12号”飞船从月球上带回来的岩石样本进行化验分析,发现二者相差非常远。月球表面岩石的年龄极其古老,全月球表面岩石的年龄介于30亿~42亿年之间,地球表面最古老的岩石年龄,只限于个别地区出露的38亿年的古老变质岩,而太平洋洋底岩石的年龄极其年轻,完全与“分裂说”的理论相违背。

  俘获说

  这一假设认为,月球本来只是太阳系中的一颗月球大小的小行星,有一次,因为运行到地球附近,被地球的引力所俘获,从此再也没有离开过地球。还有一种接近俘获说的观点认为,地球不断把进入自己轨道的物质吸积到一起,久而久之,吸积的东西越来越多,最终形成了月球。但也有人指出,像月球这样大的星球,地球恐怕没有那么大的力量能将它俘获。

  同源说

  这一假设认为,地球和月球都是太阳系中弥漫的星云物质,几乎在同一个太阳星云的区域经过旋转和吸积,同时形成大小不同的天体。在吸积过程中,地球比月球相应要快一点,成为“哥哥”。这一假设也受到了客观事实的挑战。通过对“阿波罗”飞船从月球上带回来的岩石样本进行化验分析,地球和月球的平均化学成分差别很大,人们发现月球的岩石也要比地球的岩石古老得多。

  碰撞说

  这一假设认为,太阳系演化早期,在太阳系空间曾形成大量的“星子”,先形成了一个相当于地球质量0.14倍的天体星子,星子通过互相碰撞、吸积而长合并形成一个原始地球。这两个天体在各自演化过程中,分别形成了以铁为主的金属核和由硅酸盐构成的幔和壳。由于这两个天体相距不远,因此相遇的机会就很大。

  一次偶然的机会,那个小的天体以每秒5千米左右的速度撞向地球。剧烈的碰撞不仅改变了地球的运动状态,使地球的自转轴倾斜,而且还使那个小的天体被撞击破裂,硅酸盐壳和幔受热蒸发,膨胀的气体以极大的速度携带大量粉碎了的尘埃飞离地球。这些飞离地球的物质,主要由碰撞体的幔组成。受到巨大撞击的地球,绝大部分也是地幔和地壳物质受热蒸发,膨胀的气体以极大的速度携带大量粉碎了的尘埃飞离地球。在撞击体破裂时与幔分离的金属核,因受膨胀飞离的气体所阻而减速,大约在4小时内被吸积到地球上。飞离地球的气体和尘埃,并没有完全脱离地球的引力控制,通过相互吸积而结合起来,形成几乎熔融的月球,或者是先形成一个环,在逐渐吸积形成一个部分熔融的大月球。这个版本被普遍认可。

  这个模型清晰地解释了,月球的平均成分与地球的平均成分相比较,月球相对贫铁、贫挥发分,月球的密度比地球低。具有地球和月球“基因”对比特征的某些元素的同位素组成,如氧、铬、钛、铁、钨、硅等的同位素组成,月球与地球的测定值在误差范围内相一致,表明月球是地球的“女儿”。45亿年来,地球一直携带着自己的女儿在身边,而月球也一直伴随着自己的母亲,共同经历了45亿年漫长而荒古的年代。

  结构特征

  亮度

  月球本身并不发光,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,满月时的亮度比上下弦要大十多倍。

  月球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为0.22勒克斯,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9%,其余91%均被月球吸收。月海的反照率更低,约为7%。月面高地和环形山的反照率为17%,看上去山地比月海明亮。[7]

  月球到地球的距离大约相当于地球到太阳的距离的1/400,所以从地球上看月亮和太阳一样大。

  大气环境

  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,月球表面在阳光垂直照射的地方温度高达127℃;夜晚,其表面温度可降低到-183℃。用射电观测可以测定月面土壤中的温度,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。

  分层结构

  从月震波的传播了解到月球也有壳、幔、核等分层结构。最外层的月壳平均厚度约为60~64.7公里。月壳下面到1000公里深度是月幔,它占了月球的大部分体积。[7]

  月幔下面是月核,月核的温度约为1000~1500℃,所以很可能是熔融状态的据推测大概是由Fe-Ni-S和榴辉岩物质构成。

  月食现象

  月食是一种特殊的天文现象。指当月球行至地球的阴影后时,太阳光被地球遮住。

  也就是说,此时的太阳、地球、月球恰好(或几乎)在同一条直线,因此从太阳照射到月球的光线,会被地球所掩盖。

  以地球而言,当月食发生的时候,太阳和月球的方向会相差180°。要注意的是,由于太阳和月球在天空的轨道(称为黄道和白道)并不在同一个平面上,而是有约5°的交角,所以只有太阳和月球分别位于黄道和白道的两个交点附近,才有机会连成一条直线,产生月食。

  月食可分为月偏食、月全食两种(没有月环食,因为地球比月球大)。当月球只有部分进入地球的本影时,就会出现月偏食;而当整个月球进入地球的本影之时,就会出现月全食。至于半影月食,是指月球只是掠过地球的半影区,造成月面亮度极轻微的减弱,很难用肉眼看出差别,因此不为人们所注意。

  月球直径约为3476千米,大约是地球的1/4。在月球轨道处,地球的本影的直径仍相当于月球的2.5倍。所以当地球和月亮的中心大致在同一条直线上,月亮就会完全进入地球的本影,而产生月全食。而如果月球始终只有部分为地球本影遮住时,即只有部分月亮进入地球的本影,就发生月偏食。月球上并不会出现月环食,因为月球的体积比地球小的多。

  太阳的直径比地球的直径大得多,地球的影子可以分为本影和半影。如果月球进入半影区域,太阳的光也可以被遮掩掉一些,这种现象在天文上称为半影月食。由于在半影区阳光仍十分强烈,月面的光度只是极轻微减弱,多数情况下半影月食不容易用肉眼分辨。一般情况下,由于较不易为人发现,故不称为月食,所以月食只有月全食和月偏食两种。

  另外由于地球的本影比月球大得多,这也意味着在发生月全食时,月球会完全进入地球的本影区内,所以不会出现月环食这种现象。

  每年发生月食数一般为2次,最多发生3次,有时一次也不发生。因为在一般情况下,月亮不是从地球本影的上方通过,就是在下方离去,很少穿过或部分通过地球本影,所以一般情况下就不会发生月食。

  据观测资料统计,每世纪中半影月食,月偏食、月全食所发生的百分比约为36.60%,34.46%和28.94%。

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