书城童书太空宇航知识篇(一)
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第9章 攀登月球(5)

在上述有关月球起源争论中形成了三个学派:凯珀主张月球的形成是与地球一样长久;尤里假定月球是因太阳阴霾的某一个地方被捕获而形成,这是从动力学观点推测月球起源;乔治·达尔文(1854~1912)提出了第三种不同的说法。他介绍说,在聚变过程中,月球是由地球喷射出的物质中一个巨大滴分化而迅速旋转形成;那个巨大滴停留在近地球轨道上,以后,由于潮汐驱动分开成为月球。他的设想得到美国天文学家威廉·皮克林的支持。他还进一步认为太平洋盆地是巨大滴分化的遗迹。月一地分开论的一些支持者援引了月球密度(3.3克/厘3)低于地球平均密度(5.5克/厘米3),相当于地壳和地幔部分密度的情况作证据。

前苏联对月球起源所持的观点,是根据月球演化物理力学概念。该理论认为,在地球形成时小物体和重粒子聚集在地球周围,最后形成月球。关于地一月系的形成,前苏联倾向从8Jb轨道粒子开始,由一个小核心起,在质量上逐渐增大而形成月球;或者在绕地球质量中先形成几颗大卫星,每一个有月球现在质量的一半或1/3,以后受潮汐的摩擦,使之接近轨道并引起碰撞结合。

月儿有圆有缺

月亮有时圆,有时缺,总是在有规律地变化着。人们天天看到这种变化,却不一定都知道它的原因。

早在1800多年以前,我国东汉时代的天文学家张衡就认为,月亮本身不发光,它的光是太阳照耀反射出来的光。宋代学者沈括进一步指出,月亮的形状象弹丸,太阳照耀才发出光来:开始的时候,太阳在月亮的旁边,光从一侧照它,我们就看到“月如钩”;以后太阳渐渐离得远了,阳光斜照,月相也就慢慢地“满”起来。沈括还用一个半边涂了白粉的球做实验:从侧面看,涂粉的地方好像一个弯钩;从正面看,确是一个正圆。

月亮确实也是一个黑暗的天体,自,己不会发光,是靠反射太阳光而发亮的,所以我们才能看见月亮。月亮是地球的卫星,它不停地绕着地球运行,同时,月亮又和地球一起,环绕着太阳转动,这样就造成了太阳、地球、月亮三者之间的相对位置不断发生变化,我们在地球上见到月亮就有圆有缺。月亮圆缺的各种形状,就叫做“月相”。

月亮公转时有8个不同位置。太阳光从右面照来。当月亮转到太阳和地球中间,太阳照亮月亮的背面,这时候,月亮和太阳一同从东方升起,又一同从西方落到地平线下,所以我们看不见它。月亮在这个位置是“新月”或者叫做“朔”。“朔”以后两三天,太阳光能够照亮它朝着地球那半球的边缘部分,我们可以在太阳落下去的西方天空,看见一钩弯弯的月牙儿,叫娥眉月。这就是“韧三、四,月如眉”的来历。月亮逐渐转到与太阳和地球的连线成直角的位置,被我们看见的明亮部分不断增木,这时候就能看到半个明月,叫做“上弦”。半月一过,月亮一天比一天地圆起来,就到了“凸月”的阶段,难怪群众以七洼八平九鼓肚,的说法来形容“上弦”前后几天的月相变化!等到月亮转到与太阳完全相对的一面,也就是地球在太阳和月亮中间,太阳光把月亮对着地球的半面完全照亮的时候,每当夜幕降临,我们就看到圆圆的月亮,这叫做“满月”,或叫“望”。人们常说“八月十五月正圆”,不过严格来说,“满月”不一定在农历十五,也可能是农历十六,甚至农历十七。

月亮的月相变化

这以后,月亮被我们看得见的明亮部分逐渐变小,经过“凸月”,又变成了半亮半暗的半月,叫做“下弦”这时候,月亮要到午夜才在东方出现,天亮以后,仍可以在天空看见宫;再过几天,下弦月尸瘦得只剩下弯弯的镰刀似韵月牙,黎明耐才开始出现,称为“残月”。又过几天,月亮终于完全看不见了,又倒到了“朔”;新月时期重新开始。月亮完成这样一个周期变化,平均需要29天12时44分3秒。这样的时间间隔叫做“辨望月”,农历的一个月就是根据它来确定的。因为“朔望月”的天数不是整数,就取个约数29.5天,月大30天,月小29天。

月亮为什么有时起得早,有时起得晚呢?

如果月亮是静止不动的,那么由于地球的自转,我们每天都应该在相同的时间里看到月亮的东升西落。但是(月亮在绕着地球公转,而且公转的方向跟地球自转的方向相同——自西向东。这样,在地球自转了一周之后,月亮也已在它公转的轨道上前进了一段距离,地球必须再向前转过一点儿,追上月亮,我们才能看到它。所以,月亮升起的时间,总是要比前一天迟一点,平均每天要晚5d分钟左右。

你仔细地观察过娥眉月吗?仔细看看就会发现:月亮除被照亮的月牙部分外,其余部分也不是全黑的,而是发着灰黄暗淡的光芒,好像月牙拥抱着微弱的“灰光”。人们把这种现象叫做“新月抱旧月”。

这是怎么回事呢?原来,不仅月亮能够反射太阳光照亮地球,而且地球也能反射太阳光照亮月亮,灰光就是地球把太阳光反射到月面,再由月面反射回地面。灰光的颜色还会发生变化:当地球上辽阔的海洋部分面向月亮的时候,灰光是浅蓝色的;而当地球上大陆部分朝着月亮的时候,灰光就变成淡黄色的了。

月亮。绕地球公转,也有自转。前面说过,月亮始终用它那张“笑脸”望着我们厂,就是月亮自转的证明。因为月亮自转一周所需要的时间,正好同它绕地球公转一周所需要的时间相等。如果月亮不自转,或者自转周期与公转周期不向,那么我们就能看到月球时全貌了。由于月亮沿轨道旋转时有点摇动,所以月亮表面有41%老向着地球,41%老背着地球,18%有时候看得见,有时候看不见。

月亮是地球美丽的卫星

我们的月亮是又大又美丽的卫星,她的直径约为3476千米,相当于地球直径的1/4。和它的主星相比,这样大比例的卫星,在太阳系里是找不到的。

卫星当中最大的是木卫二,直径虽有5100千米,但是和它的主星木星相比,仅仅是木星的1/29。月亮对我们酌地球来说,与其说是大卫星,勿宁说她是副行星。

从地球到月亮的平均距离大约为384400千米;要是把30个地球一个接一个地排列起来,才能勉强到达月球轨道。

月亮要用27天。7小时43分11秒在她的轨道上绕地球旋转一周(公转),而月亮本身在这个时间里恰好也旋转一周(自转)。换句话说,月亮绕地球公转的时间和她自转的时间相等,因此月亮永远只有一面对着地球。在地球上的人们,不能看到月亮的背面。

由于月亮沿轨道旋转时有点儿摆,再加上从地球上观看月亮的人的范围分布很广,所以能看到月球表面酌59%。

新月和满月

月亮虽然发出皎洁的银光,但她本身并不发光,丽是太阳光的反射。

由于月亮绕地球旋转,位置时刻在变化,反射光的部分就有时增加,有时减少。从地球上看,月亮有时圆,有时缺。

月亮如果走到太阳和地球之间又是怎样一种情况呢?这时太阳照着月亮的背面,月亮和太阳一同从东方升起,又一同沉落于西方的地平线下,因此在地球上就看不到月亮,这时人们管她叫新月,或称为“朔”。

从新月再稍微过一些时候,月亮就在太阳落下去的西方天空呈现出一条像线一样的影子。接着就变成月牙,又变成了半月。

这个时候的月亮,处在与太阳和地球连线成直角的方向,她在星空中的位置由原来新月时的位置东移了90°。

一过了半月,月亮就越来越圆。从新月算起,经过十四五天,就变成了满月。

满月要在地球处于太阳和月亮中间的时候才出现。月球的轨道对地球的轨道略有倾斜,太阳光可以不受阻挡地照着月球表面,所以从地球上能看到圆圆的月亮。

满月一过,月亮开始从西面残缺,渐渐地变“瘦”。如果把太阳和地球连成一条直线,而月亮恰好处在直角上的位置时,又变成了半月。这个时候的月亮直到午夜,才在东方天空出现。天亮以后,她仍停留在南方天空,到了中午才向西方沉落下去。

上弦和下弦

从新月变为半月时,和以上情况相反,月亮到午夜就在西方的天空沉落下去,这样的半月叫做上弦。过了满月以后的半月,叫做下弦。

过了下弦,月出的时间越来越晚,一般午夜过后才升起,这时黎明的东方,像弯弯的镰刀一样的月牙开始出现,天亮以后仍停留在天空,这种月亮叫做残月。一过了残月,月亮又慢慢“瘦”,这时就该迎接新月的来临了。

月亮经过29天12小时44分周而复始地从圆到缺、从缺到圆,古往今来,人们一直就把这个周期作为一个月,用来制定的历法,就是阻历或叫农历;

月亮盈亏的周期比它绕地球一周的时间长两天左右。这是因为月亮从新月开始转一周又回到原来位置的时候,太阳已经离开原来的位置而又向前走了一大步的缘故。就是说需要晚两天时间,才能追上太阳。不追上太阳,就不能成为新月。

满月的光亮度

满月发出的光从天文上说,可比作一盏挂在5米远处的25瓦电灯。乍一想来,满月的圆面正好是两个半月,那末半月发出的光理应是满月的一半。

实际的测量告诉我们,无论上弦还是下弦,半月发出的光度仅是满月的1/12。这是因为,月亮照到地球上的光的强弱不仅取决于它的面积大小,而且还与光传播的方向、角度有关。满月时,月亮与太阳、地球几乎是“面对面”的,光直来直去,而上下弦时,日、月、地三者之间构成了90°的角,地球在月亮的侧面。这样光要弱得多。加上月亮上山和“海”的反照率(反射阳光的本领)相差悬殊,它们在两半球分布并不对称。上弦月也比下弦月亮6%~7%,正是这两个原因,才出现了这种似乎令人想不通的奇怪现象。

月亮上的“海”

我们所看到的满月的月面并不全是一样,在月面上散布着相当多的暗淡部分,究竟是些什么呢?

以前人们想象它象地球上的海,于是就给它起了“海”的名字。例如:雨海、晴海、云海、静海、风暴洋、等等。此外还有梦沼、虹湾、露湾等。但这绝不是真正有水的海和湖,在月球上是一滴水也没有的。

风暴洋覆盖着月球的东北部,是最大的一个海。面积为320万平方千米,等于日本海的3倍以上。它的真面目却是一个干燥而宽广的月球平原。在它的西北有一个雨海,东西长1200千米,南北宽1100千米。在这个海的北面,有一个虹湾,虹湾附近是月面最美的地方。

晴海在雨海的西边,直径约为610千米,近似圆形。象这样的海,在月球背面较少,正面较多。

1959年9月,前苏联在历史上首次发射月球探测器,命中月球的表面。着陆地点是“澄海”以东接近“雨海”边界的地方,在月面中心以北约800千米。厄火山那样松散的玄武岩质,所以海的表面才现出松软平滑的现象。月球上的海是否堆积着很厚的尘埃呢?根据“观察者5号”的探测所得,月球上的海几乎没有尘埃灰沙,完全是坚硬的玄武岩。这样,宇宙飞船就可以安心地在“海”上着陆了。

月球上的环形山

用望远镜观测月球,可以看到无数划、不等的圆形坑穴,布满在它的表面。这种圆坑四周隆起,叫作“环形山”。由于环形山太多,月球表面就成为一个坑坑洼洼的大麻子了。最大的环形山在月球南极附近,叫作克拉维,直径有232千米。在月球东南方的西卡尔德,直径也有214千米。象边佯大的环形山内,能装进去,三个瑞士的国土而有余。此外还有直径为192千米的格里马第、直径在160千米以上的文德林和拉格朗日,等等。

从直径十千米到数十千米的环形山,在月面上是数不胜数的。以前用望远镜只能看到1~2千米直径的环形山,象这样大小的环形山,在月面上有5万多个。现在从美国的“观察者7号”和“观察者8号”拍下来的照片上看,直径数米到数十米的小环形山就更多了。这些小环形山无论是在“海中”还是在“陆上”到处皆是,的的确确把月球变成一个满脸麻子的世界了。

月球山形成的原因

关于月球的环形山,迄今有两种对立的说法。一种说法认为环形山是飞转于宇宙空间的,陨石,撞在月面上造成的。陨石有时也撞在地球上。但地球覆盖着十层很厚的大气,较小的陨石剧烈地和大气相撞就变成了流星,同时在刹那之间陨石也就燃烧殆尽。然而现在美国的亚利桑那州,仍然有一个叫巴林格的陨石坑。

这个大圆坑的直径为12印米,深180米。在圆坑的周围发现了很多陨石碎片,有人认为这个大坑是很早以前,有一个大陨石飞来,它把大地撞成这个样子的。

月球上根本没有大气,陨石可以不受阻拦地以原来的形状径直猛烈地向月面冲来,因而就把月,面撞成了许多坑穴,形成了大大小小的环形山。