月球正面带辐射纹的环形山至少在60座以上,只是多数规模都不那么大,在明亮程度上也存在着差别。尽管辐射纹的宽度不尽相同,但有一点基本相同,即辐射纹一般都是翻山越岭,穿过山脉、山谷,横跨月海,越过一个又一个环形山口的,延伸到离辐射纹中心成百上千千米之外,而方向没有任何改变,非常壮观。辐射纹在望月时,也就是在阳光垂直照射月面时,看得最清楚。
带辐射纹的著名环形山有哥白尼、开普勒、第谷等环形山,其中以第谷环形山的辐射纹最为明亮和最为观测者瞩目。第谷环形山的直径85千米,深4850米,它周围至少有12条长短不一的辐射纹,以环形山为辐射“点”,向四周延伸开去,最长的一条长达1800千米,超过环形山本身直径的20倍。
辐射纹是怎样形成的呢?还没有一致的结论。有人认为是由于陨星撞击月面时,使石块和粉末之类的物质向四面飞溅,最后陨落在月面上而形成的;也有人认为是火山作用造成的。不管哪种作用在形成辐射纹的过程中起了主要作用,有一点是肯定的,那就是组成辐射纹物质的反照率看来比较特殊,否则是不可能显得那么明亮的。
月球上最著名的环形山——第谷环形山
以丹麦天文学家第谷(1546~1601年)的名字命名。位于月面西经11°、南纬43°,直径85千米,环壁高4850米,中央丘高1600米,它的结构复杂,并显现出年轻环形山挺拔峻峭的风姿。以满月时从地球上看到最多、最长、最美的辐射纹而著称。辐射纹从环形山中心呈孤形向外延伸,最长的可达1800多千米,共有12条。辐射纹贯穿整个南部陆地,叠加在许多环形山之上,有的甚至伸展到酒海、静海、云海、知海和风暴洋中,饶有特色,蔚为壮观,肉眼可以直接看到。
按月面演化史来分类,第谷环形山属于哥白尼纪,也就是与哥白尼环形山的年龄差不多。这类环形山的特点是环形山的局壁形态比较完整;有明显的辐射纹;岩石的反射率较高;属于年轻的环形山。月面学家认为,它们是在风暴洋和雨海等地发生大面积陷落结束以后才出现的。
第谷环形山一直吸引着天文学家、地质学家和广大天文爱好者的注意。1968年1月7日,美国发射的“勘测者”7号月球探测器就降落在第谷环形山北侧不远的地方(西经11°26′,南纬40°53′)。这是人类发射的探测器降落在月球上最南方的一个。它对月壤进行了分析,还拍下了两万多张月球照片,其中拍下了第谷环形山辐射纹的近距照片,从照片上可以看出辐射纹上聚集着许多小环形山。
月球上最著名的月海:“雨海”
遥望明月,在圆圆的月面左上方,有一片近似圆形的暗灰色区域,被称为“雨海”。当然,月球上没有大气和水,因此,这里不是名符其实的“雨海”,而只是月球上的平原。“雨海”这一美称是意大利天文学家里希奥利于1651年命名的,至今已有300多年的历史了。它以典型的环形结构和复杂的地势而闻名。
“雨海”周围的地形:通过天文望远镜,我们可以清晰地看到雨海恰似一个巨大的圆形广场。虽然伽利略没有绘出这部分月面图,但是,在1643年波兰天文学家赫韦吕斯画的月面图上,就十分清楚地画出了雨海的位置、形状和周围的环境特征。雨海位于月面的西北部,大约在北纬15°~50°,东经10°至西经40°之间。它的北面隔着一条高地与东西走向的冷海为邻;东边地势起伏很大,山高谷深,峭壁悬崖,由弗雷斯内尔海角与澄海相通;南部同以著名的哥白尼环形山为中心的高地和伸向陆地的暑湾毗连;西侧主要同浩瀚的风暴洋相连,一眼望去,雨海像是风暴洋的一个海湾。从字义上看,这里的自然环境似乎十分恶劣,好像处在暴风骤雨袭击之下,其实,这里乃是万籁俱寂。
雨海的总面积大约为887000平方千米,比我国青海省的面积稍大一点。在22个月海中,面积仅次于风暴洋,居第二位。它和风暴洋、澄海、静海、云海、酒海和知海构成月海带,并以典型的环形月海著称。
“雨海”的地势特征:雨海从地形的角度看是封闭的圆环形,它被群山环抱,是一个典型的盆地结构。它的东北部有阿尔卑斯山脉;东边有高加索山脉和亚平宁山脉;南面有喀尔巴阡山脉;西部虽然与风暴洋连成一片,但还是有较小的前驱山脉;西北方有朱拉山脉;正北有直列山脉和泰纳里夫山脉;在东部海中还有斯皮兹柏金西斯山脉。目前已知整个月球上共有15条山脉,而雨海周围就有9条,这在月海中是独一无二的。因此,有些科学家联想到地球上太平洋周围也有断断续续的山脉环绕,从而探索类地天体构造的共同规律。
雨海和它周围的地势构成了一个整体。如果通过天文望远镜直接观察雨海的东岸,那里的地势会使人有错综复杂之感。弗雷斯纳尔海角把隔开雨海和澄海的大山脉拦腰割断,北段就是高加索山脉,南段就是亚平宁山脉,从而使雨海和澄海相通。雄伟的亚平宁山脉长640千米,是月球上最大的山脉。向着雨海的一侧坡度陡急,形成悬崖峭壁,高出雨海3000多米,而向外一侧则比较平缓。1971年7月26日美国发射的“阿波罗”15号字宙飞船的登月舱就降落在亚平宁山脉北部哈德利山西侧的哈德利峡谷。这是到现在为止,人类登上离月球赤道最远的地区,大约在北纬26°26′。宇航员们第一次驾驶着机动的月球车在这里考察,并爬到高耸的亚平宁山山坡,采集了一批岩石和土壤,为进一步研究月陆和月海的变迁带回了可靠的样品。
月面上还有一些蜿蜒数百千米长、几千米宽的大裂缝,看起来很像地球上的沟壑或谷地,较宽的称为月谷,较窄的称为月溪。雨海这里既有月谷,又有月溪。在“阿波罗”15号登月舱着陆点的西侧,就有一条名为哈德利的月溪。它长100多千米,宽1.5千米,深400米,是最清晰的月溪之一。在雨海东北部的阿尔卑斯山区,有一条长130千米、宽10多千米的大峡谷。它的外形整齐笔直,把雨海和冷海沟通,这就是非常著名的阿尔卑斯月谷。从一般的天文望远镜里都能清楚地看出它独特的外形,很像地球上的苏伊士运河。当然,谁也不会相信它是人工开凿的。
在雨海的北岸,我们可以看到著名的柏拉图环形山。它的直径有96千米,底部和雨海“海面”一样高。早在1878年,有人曾几次观测到柏拉图环形山底部随太阳在月球天空的高度不同而变幻着明暗。1949年4月。有人发现柏拉图环形山底部出现一次金黄色的闪光。这些奇妙的现象虽然还不能给出正确的解释,然而,由此可以看出不少观测者是一直注视着这里的变化的。在阿尔卑斯山脉和高加索山脉之间,在雨海的海面上有一座直径58千米的环形山,它是以意大利天文学家卡西尼的名字命名的。这是由于卡西尼根据自己多年观测,于1680年画出了精细的月面图,并发现月亮运动的三条规律。卡西尼环形山西边有一个貌不出众的小山,在空旷的海面上,它显得形单影只,叫皮同山。其实它是一座长约28千米,高约2300米的大山,阳光斜照产生的阴影可以长到它高度的30倍。雨海东部还有3个极为明显的环形山,它们是阿基米德环形山、奥托里克环形山和阿里斯基尔环形山。值得一说的还有阿基米德环形山,它和柏拉图环形山一样,坑底与月海面一样高,一样平坦,只有环状周壁的顶端露出海面。这是一类比较老的环形山,它们是在月海形成之前产生的。有的月面学家就选择它作为这个时期的代表,也作为划分月面史的一个标志,叫阿基米德纪。在亚平宁山脉的南端,还有一个大名鼎鼎的环形山,叫爱拉托逊环形山。它在东西向上把亚平宁山脉和喀尔巴阡山脉分开;在南北向上它是雨海和暑湾的分水岭。爱拉托逊环形山的直径约59千米,外形还保存着形成时期的样子,然而已失去了辐射咎。它应该是在月海形成之后出现的,比柏拉图环形山和阿基米德环形山年轻得多。有的科学家把那个时代称之为爱拉托逊纪。这些具有不同演化阶段的环形山,为壮观的雨海添色增辉。
月海伸向月陆的部分称为“湾”或“沼”。月球上共有5个湾和3个沼,而雨海区就有两个湾和一个沼。它们是西北岸的虹湾和阿基米德环形山穷的眉月湾,以及亚平宁山脉和阿基米德环形山之间的腐沼。虹湾像半个环壁镶嵌在雨海的西北岸。通过天文望远镜观测,它的形状非常像地球上雨后弯弯的彩虹,虹湾也就因此而得名。其实,它是一个外围被朱拉山脉环绕的大环形山,直径约有290千米。它的一半已被雨海熔岩掩盖,被掩环壁的痕迹还可以见到,没有被掩的环壁部分就是虹湾。1970年11月10日,前苏联发射的“月球”17号飞船就降落在虹湾南边,把第一辆月球车放到雨海。
雨海区域的地势是非常复杂的,又是极为壮观的,因为它囊括了月面构造的多种多样的类型,所以很早就引起天文学家和地质学家的重视。
“雨海”的形成:雨海是怎样形成的?这不仅是一个迷人的问题,而且是月面学研究的重要课题。一般说来,关于雨海的形成有两种解释。一种认为大约在39亿年前,一颗巨大的陨星(或小行星)撞击在月面上,形成巨大的坑穴。然后,陨星坑的四周引起山崩和断裂,形成更大的月海盆地,亚平宁山脉和高加索山脉就是当时的断层。大约在31亿年前,陨星冲击诱发,使大量的熔岩涌出,熔岩淹没了月海盆地内部,形成了今天的雨海。这就是所谓的“雨海事件”。另一种解释认为,月海是月球自身演化的结果,大体上都是在同一时期内形成的。当然,尽管近年来人类对月球的认识深入多了,但是,而海的产生仍是有待研究的课题。
月球上最大的月海:“风暴洋”
唐代大诗人杜甫在描述月亮时写到:“斫却月中桂,清光应更多。”神话故事中的月中桂树,主要就是指月面左边的黑暗部分,即月海区,风暴洋就在这个区域。风暴洋这个名称听起来很可怕,其实这里既无风暴,更不像地球上烟波浩渺的汪洋,名不符实。它只是月面上宁静而辽阔的平原,而且是月面上最大的平原,唯一的洋。
复杂的地形:农历每月十五以后,才能看到风暴洋的全貌。通过天文望远镜观察,风暴洋和月面西部的雨海、知海、湿海和云海及北部的冷海相通,构成一幅极其浩瀚的壮观图景。整个西部“海域”和东部零散分布的月海形成鲜明的对比。西部“海域”的特征一是面积大,是东部月海面积的3倍左右,占西部月面约3/4;二是个数少,只有5个;三是以风暴洋为中心,连成一片。
风暴洋的位置处于大约北纬60°至南纬20°,西经85°至东经10°之间。南北向最大距离约2400千米,东西向最大距离的2900千米。整个面积约500万平方千米,比其他所有月海面积之和还大一些。风暴洋的东北部和环形的雨海相通,东岸一直延伸到月面的中央区,那里有中央湾和暑湾。南部和知海、湿海和云海连在一起,形成与南部著名的山区相毗邻的格局;整个西部洋岸错综复杂,各种形态的半岛和岛屿显现出典型的海洋特征。由于受月球经天平动的影响,西部边缘“时隐时现”。
地势特征:风暴洋以千姿百态的地势风貌给天文观测者留下深刻的印象。它的地势特征可以归纳如下。第一,风暴洋中的岛屿甚多。以北纬约10°,西经约20°的哥白尼吓形山为中心的周围就是一个引人注目的大岛,大约有20万平方千米;在该岛西边不远的地方,又有一个以开普勒环形山为中心的奇形怪状的岛屿。在这个岛周围还伴有很多小岛;在风暴洋和雨海相通的洋面上有一个近似长方形的岛屿,该岛上也有一个著名的环形山,叫阿里斯塔克;西岸附近的小岛更是星罗棋布;在风暴洋和知海之间矗立着长达200多千米的里菲山脉,它像一座拔地而起的洋和海的分水岭。第二,具有明亮辐射纹长的环形山最多。观赏明月,人们常被月面几处具有明亮辐射纹的亮斑所吸引。这些辐射纹的中心亮斑就是环形山,最清晰的就是云海之南的第谷环形山。在风暴洋中还有三处这样的环形山,它们是哥白尼环形山、开普勒环形山和阿里塔克环形山。这些美丽的辐射纹在暗灰色洋面背景衬托下,显得格外迷人,像三颗明珠,在强烈的阳光下光彩夺目。哥白尼环形山直径90千米,辐射纹直径约1200千米。由于它位于月面中心附近,辐射纹显得特别清楚。美国发射的探月飞船拍下了许多细节照片,原来辐射纹上还存在许多小环形山,环壁中间有隆起的中央丘。开普勒环形山的直径约32千米,辐射纹长约640千米。阿里斯塔克环形山直径约40千米,辐射纹长约430千米,它以有时发出奇异的光辉而闻名。1958年前苏联天文学家科齐列夫曾拍下它发出粉红色光辉的光谱照片。1969年7月21日,美国“阿波罗”11号载人飞船在环绕月球运行时,宇航员阿姆斯特朗恰好发现它发出荧光。至于为什么会发出短时的奇异光辉,现在尚无确切的解释。有人认为是从环形山内喷出的气体,有的则认为是由于太阳上射出的质子流引起的。第三,风暴洋及其内部的各种地势,应与雨海、知海、湿海和云海看成一个演化整体。当然,它们的形成或许有先后之分,但是,作为相通的近邻,又必有其内在的演化联系。比如,风暴洋的西部和南部就存在明显的陆地和海洋之间的过渡地带。根据测量表明,陆区的月壳厚度约为40~60千米,海区的月壳厚度约在20千米以下,过渡带的月壳厚度一般在30~40千米之间。湿海和云海等于是风暴洋伸向南部陆地的近海,它们的岸边地势非常复杂。云海东部海面有长约200千米的直壁,西南边缘有疫沼和长280多千米的赫西奥杜斯月溪,西岸有长200千米、宽5千米的伊巴勒月溪。湿海比月球平均水准面低5200米,西岸有200多千米长的利比克峭壁。第四,风暴洋周围著名的环形山最多。在东岸有托勒密环形山、阿尔芬斯环形山、阿尔札赫环形山。西部有加桑迪环形山、列特龙环形山、格里马第环形山、里希奥利环形山、赫韦吕斯环形山、卡达努斯环形山、克拉夫特环形山和罗素环形山。西北部有毕达哥拉斯环形山。处在正面和背面分界线上的有爱因斯坦环形山。处在西部洋面上的还有伽利略环形山。