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第21章 地球的“伴侣”——月球(2)

很自然,月海下面应有高密度的异常物体。这种物体在月球体内就像“肿块”一样。因此,科学家们给这种物质起了一个形象化的名字,叫月球质量瘤。

也有人称之为重力瘤或聚积物。

深藏在月球体内数十亿年的异物,没有逃出科学家们的慧眼。这项意外发现,对研究月球内部结构,探索月表结构的演化,特别是判别环形月海的形成都有直接帮助。对研究早期的太空环境,特别是地—月系空间环境更有重要意义。

月球表面的“月海”

要想揭开月球质量瘤之谜,非得了解月海是如何形成的不可。像认识地球表面结构特征一样,月面主要分两大构造单元,即月海和月陆。

月海的主要特征是:月球表面共有22个月海,向着地球的月球正面有19个,背面有3个。月球正面的月海面积约占半球面积的50%,背面的月海面积只占那半个球面的2.5%。大多数月海呈闭合的环形结构,周围被山脉包围着,山与海的形成有密切关系,月球质量瘤就与这类月海相对应。正面的月海多数是互相沟通的,形成一个以雨海为中心的更大的环形结构。背面的月海少,而且小,同时,都是独立存在,没有互通的。月背中央附近没有月海。月背有一些直径在500千米左右的圆形凹地,称为类月海。正面没有类月海。月海主要由玄武岩填充。根据月海的这些特征,科学家们可进一步考查月海是如何形成的。

早在19世纪末,美国地质学家吉尔伯特就注意到月海的特征。他首先提出雨海的形成问题。他认为雨海是典型的环形月海。它是由外来的巨大陨石撞击在月面上,将月球内部岩浆诱出,大量岩浆漫布月面,而破碎的陨石物质及月面物质被抛向四周,形成环形月海。这就是吉尔伯特提出的“雨海事件”。据计算,这次事件的“肇事”陨石直径约20千米,它以每秒2.5千米的速度撞击月面。对月球考察的许多事实支持了吉尔伯特的观点,这也就是月海形成的外因论。美国“阿波罗14号”载人飞船的着陆点,就选在雨海事件的喷射堆积物——弗拉·摩洛地区上。从这里采集的岩石样品几乎都有遭受过冲击和热效应的明显特点。

雨海的面积约88.7万平方千米,比我国青海省稍大一点。在22个月海中,雨海面积仅次于风暴洋,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。从地形的角度看,它是封闭的圆环形,四周群山环抱,属典型的盆地构造。从地势的角度看,雨海地区非常复杂,极为壮观。

它囊括了月面构造的诸多方面。因此,雨海区域很早就引起了天文学家们的兴趣。

从月海形成的外因看,月面学家又找到一个最有说服力的典型冲击盆地,它就是享有盛名的东海盆地。东海盆地主要在月球背面,直径约1000千米。它的中央区是东海,东海直径约250千米。人造月球卫星拍下了清晰的东海和东海盆地的照片,充分显示出东海外围有三层山脉包围,形成巨大的环形构造区。

与此同时,也有些科学家认为,环形月海是月球自身演化的产物。他们根据月海玄武岩年龄鉴定,推知月海玄武岩有5次喷发。大致时间是为距今39亿年前至31亿年前。月海形成的先后次序为:酒海—澄海—湿海—危海—雨海—东海。

然而,上述提到的只是假说,还没有形成定论。月海到底是如何形成的呢?

还有待进一步研究。

对月球表面的探索

月球俗称月亮,是地球唯一的天然卫星,也是离地球最近的天体,与地球相距约38万千米。平时我们见到的月亮感觉和太阳差不多大,但实际上月亮比太阳小得多。月球的半径是1738千米,是地球的27.28%,而太阳的半径是地球的109倍,那么太阳就有6400万个月亮那么大。

以前很多科学家们都认为月亮是个死球,既没有生命也没有任何月表活动。

现在,他们发现月球上有月面暂现现象,如局部地区有时会突现奇妙的光辉,有时有雾;有时局部地区会变色变暗,有时某些环形山会突然消失或突然增大等。

这些月面暂现现象,说明月球表面经常变化不断。

月球围绕着地球运行的轨道,叫做“白道”。白道和黄道(地球绕太阳运动的轨道)之间有5毅多的夹角。

月球绕地球转一周需要27天7时43分11.47秒,这一周期叫做“恒星月”。月球除了绕地球公转外,本身还在自转。月球自转的周期是27天7小时43分11.5秒,几乎等于它绕地球公转的周期。因此,我们从地球上只能看见月亮的一面,而且始终是这一面,大约是月面的59%左右。

2007年10月24日,中国首颗月球探测卫星“嫦娥一号”从西昌卫星发射中心腾空而起,在经过近20天的飞行后,准确进入环月工作轨道。此后不久,“嫦娥一号”对月球的背面进行了探测,发现那里与月球正面有着明显的不同:

月球背面的月陆(也称高地)分布面积广,没有大型的月海盆地,只有三个较小的月海;而月球的正面则拥有月球90%的月海。除此之外,月球背面几乎没有明显的山脉;正面山脉较多,如阿尔卑斯山、亚平宁山等。

在地球上观察月亮

各种月相

在地球上可以看见月亮有月牙、半月和满月,而月相就是指人们所看到的月亮表面发亮部分的形状。它主要包括朔、上弦、望和下弦四种。

月朔和月望

从一个满月到下一个满月大约要经历29天半的时间,这叫做一个朔望月。

一般农历的每个月初一是朔,朔之后经历半个月的时间,到达满月的时候就是望。望不一定是在十五那天,有时是十六或者十七。

最圆时的月亮

只有当朔发生在初一的凌晨时,望才会发生在十五的晚上。而一个朔望月要经历29天12小时44分钟,所以望发生在十五是很罕见的,大多的时候都是十五的月亮十六圆。

月球上的自然条件

月球的物理性质与地球不同,人在月球上会有许多与众不同的特殊感受。

声音通常通过空气传播,月球表面几乎没有空气,无法传播声音,所以在月球上如果不借助特殊的仪器,即使有个人站在你面前大喊大叫,你也听不到任何声音。由于月球上没有空气,月表被太阳照射到的地方,温度高达120益,没有被太阳照射到的地方温度则为—180益。人类乘宇宙飞船到月球上去,在这两种地区降落都不行,可以降落在这两种地区相交的地方,那里温度不太高也不太低。

月球上没有水蒸气,自然也就没有雨、雪、雹、云、雾、霜、露等与水有关的天气现象。月球上也有东南西北,但不能用指南针辨别方向,因为月球磁场非常弱,磁针转动不灵,所以宇航员多根据太阳的影子来推算方向。

月球自转的速度很慢,在月亮上的一天要比在地球上长得多。月亮上一整个白昼要经过约330个小时,再经过这么长时间才完成一昼夜。然而准确地讲,地球一昼夜是23小时56分4秒,那么月亮的一昼夜就相当于地球上的27.32天。

人在月球上行动有诸多不便,科学家们为什么还对月球特别感兴趣呢?这主要有以下几个原因:月球是离地球最近的一颗星球,人类如果移民,那么它将是最近的归宿;月球离地球近,相对其他星球比较容易运送物资,可作为人类了解其他星球的空间中转站;而且月球上几乎没有空气,这便于人类观测其他星球。

月亮的不同“面貌”

在地球上,我们可以看见光芒四射的月亮有月牙、半月和满月不同的形状。

月亮这种盈亏圆缺的变化,在天文学上叫做“月相”变化。月亮为什么会有这种变化呢?

月亮本身不发光,只有靠反射太阳光才发亮。也就是说,它被太阳照射到的部分是明亮的,太阳照不到的部分则是黑暗的。月球绕地球运动,使太阳、地球、月球三者的相对位置在一个月中有规律地变动着。这种变动使月亮明亮的部分有时正对着地球,有时侧对着地球,有时背对着地球,这样我们在地球上看到的月亮就出现了圆缺的变化。

农历每个月的初一左右,月亮运行到了地球与太阳之间,光亮的一面正好背对着地球,我们看不到它。这时的月相叫“新月”或“朔”。新月过后,月亮渐渐从地球与太阳中间走出来,我们能看见一个弯弯的月牙,这时的月相叫“娥眉月”。到了农历初八左右,随着月亮与太阳位置的变化,我们能够看到像英文字母“D”一样的半月,这种月相叫“上弦月”。此后,月亮一天天圆润起来,这时叫“凸月”。到了农历十五左右,月亮光亮的部分完全对着地球,我们看到的是圆圆的月亮。这时的月相叫“望月”或“满月”。

满月之后,月亮因与太阳位置的变化,逐渐“消瘦”起来,经过凸月、下弦月、残月后,又重新回到新月的位置。月亮经过这样一个周期的变化,就是一个“朔望月”,时间是29天12小时44分2.8秒。我国农历的天数就是根据朔望月制定的。其实,满月之前的娥眉月、上弦月、凸月和满月之后的凸月、下弦月、残月是两相对应的,它们两两的形状差不多,只是圆缺的位置发生了变化。

月食出现的原因

月食是一种奇妙的自然现象。当地球运行到月球和太阳之间时,太阳光正好被地球挡住,不能射到月球上去,月球上就出现黑影,这种现象就是“月食”。太阳光全部被地球挡住时,叫做“月全食”;部分被挡住时,叫“月偏食”。月全食发生时,地球背对着太阳的一面(处于夜间那面)上的居民都能看到这种现象。月食过程的时间比日食要长,单月全食阶段就可长达1小时。

月食都是从月球的左边开始的,月全食的全过程可分为初亏、食既、食甚、生光、复圆五个阶段。

初亏:月球与地球本影第一次外切,标志月食开始。

食既:月球的西边缘与地球本影的西边缘内切,月球刚好全部进入地球本影内,月全食开始。

食甚:月球的中心与地球本影的中心最接近,月全食到达高峰。

生光:月球东边缘与地球本影东边缘相内切,这时全食阶段结束。

复圆:月球的西边缘与地球本影东边缘相外切,这时月食全过程结束。

由于白道和黄道有一个角度,因此月球并不是每个月都会转到地球的影子中,不可能月月都出现月食现象。月食出现的时间是不定的,一年大约会发生一两次。如果第一次月食是在一月份,那么这一年就有可能发生三次月食。有时一年一次月食都没有,而且这种情况常有,大约每隔五年,就有一年没有月食。

很多人都见过日环食,却没有听说过“月环食”。“月环食”是根本不可能发生的,因为地球的直径是月球的4倍,即便是在月球的轨道上,地球本影的直径仍是月球的2.5倍。地球的影子完全挡住了阳光,所以就不可能有“月环食”了。

月亮对地球植物的影响

科学家们发现月光对植物的生长发育起着鲜为人知的作用。长期得不到月光的植物不但木质疏松,而且树干细弱易断。而那些受到损害的木质纤维,太阳光的照射只会使它们形成更大的疤痕,但月光的照射却会使其伤口愈合。月光对植物的影响远非这些。如杜鹃花在月光下会开得稠密,栀子花和茉莉在较强的月光下香气最浓。

法国学者费雪里在一本书中总结了各国合理利用月光的经验,例如,核桃在满月时打落,不仅油脂最丰富,而且还容易被消化吸收;草莓应避免在满月和新月时栽种、剪枝和采摘。有些农学家还建议,播种植物除按季节规律外,还要选择适合的月相:最好在新月时种植山药、茄子、蚕豆、洋葱等;在上弦月时种植四季豆、萝卜、西红柿、芹菜、豌豆等;满月时播种大蒜、土豆……

对月球上的水的探索

1998年1月6日,美宇航局的“月球勘探者号”探测器发射成功,并于当月12日顺利进入月球轨道,开始了对月球水的探测。经过7个星期的探测,它发现月球两极区域表面氢元素浓度很高,于是,一些科学家认为那里可能有固态水——冰存在。

如果月球两极区域确实有水冰,登月的宇航员就可以通过某些仪器,得到饮用水,这将对人类定居月球的计划提供现实基础。许多科学家认为,要想在月球上寻找人类将来的定居点,那么最理想的候选地应该是月球南极沙克尔顿帑形山的底部,因为这处环形山的边缘有一个平台,是航天器最佳的着陆点。

2008年10月27日,据英国《新科学家》杂志报道,日本“月亮女神”月球探测器发回的最新照片显示,月球南极一处环形山坑内并没有冰,相反覆盖着厚厚的尘埃物质。照片是由“月亮女神”机载“地形摄像机”拍摄的,清晰度相当高。美国布朗大学科学家卡尔·佩特斯详细研究了这些照片,他认为月球上根本就没有水。许多研究人员都声称:如果月球两极有干净的水冰,那么探测器将会拍到比较明亮的部分,可是照片上并没有。

这次寻找月球水的行动使很多人受到了打击,因为这表明人类不可能移居至月球了。但是,还有一些科学家并不这么想,他们认为冰冻水可能深埋于地下,或冰晶可能很脏,同土粒掺在一起。