藍藻門

[拼音]:yueqiu

[外文]:Moon

俗稱月亮,也稱太陰。地球的唯一的天然衛星,離地球最近的天體。在天文學中,月球常以符號婗表示。

距離、大小和質量

月球距離地球平均為384,401±1公里。這段距離約為地球赤道周長的 10倍。月球軌道呈橢圓形,近地點平均距離為363,300公里,遠地點平均距離為405,500公里。月球平均赤道地平視差(即在平均距離處從月球看地球赤道半徑所張開的角度)為57┡2.60。而從地球看月球的赤道半徑張角平均值是15┡32.6,由此可算出月球直徑為3,476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。月球的體積只相當於地球體積的1/49。月球質量約等於地球質量的1/81.3。月球物質的平均密度為 3.34克/釐米3,只相當於地球密度的3/5。月面上自由落體的重力加速度為1.62米/秒2,為地球上表面重力加速度的1/6。月球上的逃逸速度約為2.4公里/秒,為地球上的逃逸速度的1/5左右。

公轉軌道

月球和地球是一對伴侶,組成地月系,共同圍繞著公共質心運轉不息。地月系質心離地心約4,671公里,因此,環繞質心與環繞地心的橢圓軌道相差不大。月球在環繞地球作橢圓運動的同時,也伴隨地球圍繞太陽公轉,每年一週。月球不但處於地球引力作用下,同時也受到來自太陽引力的影響,所以具有十分複雜的軌道運動。其中主要的軌道變化有:

偏心率變化

月球軌道偏心率變化在1/15到1/23的範圍內,偏心率的平均值為0.0549,接近1/18。

軌道傾角變化

月球軌道(白道)對地球軌道(黃道)的傾角變化在4°57┡~5°19┡之間,平均值為5°09┡。

拱線運動

月球圍繞地球的橢圓軌道,在它自己的平面上也不是固定的,其橢圓的拱線(近地點和遠地點的連線)沿月球公轉方向向前移動,每8.85年移動一週。中國早在漢代,賈逵就提出月球視運動的最疾點每九年運動一週,這實際上正是拱線運動的結果。

交點西退

白道與黃道的交線,其空間位置並不固定,而是不斷地向西運動,每18.6年執行一週。這一現象早在東漢末年就為劉洪發現,並用於月食預報計算中。

中心差

由於月球軌道是橢圓而不是圓形,月球公轉速度並不均勻。月球運動同均勻的圓周運動比較,時而超前,時而落後,其半振幅為6°.29,週期為27.55455日。

太陽和某些大行星的攝動,使月球的運動變得十分複雜,它有上萬項的運動差。為了研究月球的複雜運動,許多科學家如拉普拉斯、漢森、 德洛內、 希爾、E.W.布朗等人貢獻了他們畢生的精力。儘管許多項都可略而不計,可是為了編制《月球運動表》還需保留二千項左右。大型電子計算機的使用,大大減輕了編制《月球運動表》中繁重的計算工作(見月球運動理論)。

月球繞地球轉動的週期因選用基點不同有以下幾種:

(1)朔望月:月球盈虧的週期,以太陽為基準,平均可達29.53059日。這個週期很久以前就是中國古代曆法的基礎。

(2)恆星月:以恆星位置為基準的週期,也就是月球繞地球轉一週,平均為27.32166日。中國早在西漢的《淮南子》一書中就已得出恆星月週期為27.32185日,達到了很高的精度。

(3)交點月:以黃道和白道的交點為基準,週期為27.21222日。南北朝時代祖沖之推得的交點月週期與近代數值相當接近。

(4)近點月:月球執行從近地點再至近地點,週期為27.55455日。中國東漢時代賈逵發現存在這種週期,並由劉洪首次測定它的長度為27.55476日,與今測值相差無幾。

(5)分點月:以春分點為基準,週期為27.32158日。

自轉和形狀

自古以來人們就知道,月球總以相同的一面向著地球。這是由於月球自轉週期恰好和月球繞地球轉動的週期相等造成的,而這兩個週期相同則是潮汐長期作用的結果。

月球赤道面同它的軌道面有6°41┡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,在月球運動過程中,地面上某一點的觀測者多少還能看出月面邊沿有前後的擺動。這種擺動稱為月球天平動。天平動可分為:

幾何天平動

或稱視天平動。視天平動又可分為:經天平動、緯天平動和週日天平動,見月球光學天平動。

物理天平動

月球由於三條主慣性軸長度不等,在地球引力作用下,發生對平均位置的偏移。與幾何天平動不同,它是真實的擺動。物理天平動比幾何天平動小得多(見月球物理天平動)。由於這兩種天平動,從地面觀測,不止看到月球的半面,而且能看到月球的59%,其餘41%則不能直接看到。

月球形狀是南北極稍扁、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,北極區隆起,南極區窪陷約400米。但在一般計算中仍可把月球當作三軸橢圓體看待。物理天平動的研究有助於解決月球形狀問題。通過天平動研究還表明,月球重心和幾何中心並不重合,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。

月面特徵

月面上山嶺起伏,峰巒密佈。此外,還有洋、海、灣、湖等各種特徵名稱。其實,月面上並沒有水。只是早年觀測者憑藉想象,借用地球上的名稱而已,最多不過有某些形態上的相似罷了。

環形山或稱月坑

月面上的最明顯的特徵。環形山(crater),希臘文的意思是“碗”,所以通常指碗狀凹坑結構。其中大的直徑可超過100公里,小的不過是些凹坑。直徑大於1公里的環形山總數33,000多個,佔月球表面積的 7~10%。環形山大多以著名天文學家或其他學者的名字命名,月球背面有4座環形山,分別以中國古代天文學家石申、張衡、祖沖之(見祖沖之父子)、郭守敬命名。月面最大的幾個環形山是:南極附近的貝利環形山,直徑295公里;克拉維環形山,直徑233公里;牛頓環形山,直徑230公里。許多環形山的中心區有中央峰或中央峰群,高達2.5公里。

月海

肉眼所看到的月面上的暗淡黑斑,它們是廣闊的平原。在月球正面,月海面積約佔整個半球表面的一半。已知月海共22個(包括背面),其中最大的是風暴洋,面積約500萬平方公里。雨海面積約90萬平方公里。月面中央的靜海面積約26萬平方公里。此外,較大的還有澄海、豐富海、危海、雲海等。月海大多具有圓形封閉的特點,四周是山脈。有些月海伸向陸地稱為灣,小的月海則稱為湖。

月陸、山脈和峭壁

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。最長的山脈長達1,000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9,000米,比地球上最高的珠穆朗瑪峰還高。除山脈外,還有長達數百公里的峭壁,最長的是阿爾泰峭壁。

月面輻射紋

典型的有第谷環形山和哥白尼環形山周圍的輻射紋。第谷環形山有輻射紋12條,從環形山周圍呈放射狀向外延伸,最長的達1,800公里,滿月時看得最清楚。其成因尚無定論:有人說是火山爆發形成的;也有人認為是隕石轟擊月面造成的。

物理特性

長期天文觀測與登月的直接考察證實,月球周圍沒有明顯的磁場。月球磁場強度不及地球磁場的1/1000。月球上更沒有像地球和木星那樣的輻射帶。月球上不存在任何形態的水,完全沒有大氣,幾乎接近真空狀態。通過月球火箭探測查明:月球正面有稱為“重力瘤”或“質量瘤”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岩屑所覆蓋。月面物質的導熱率極低,約為6×10-6卡/(釐米·秒·度)。月球沒有像地球大氣那樣的保護層,月面直接受到流星體的猛烈衝擊,因此在一定程度上會影響到月岩的化學成分、岩屑大小、玻璃含量以及再結晶的程度。月球早期廣泛發生火山爆發,噴出大量熔漿,從而形成月面上廣闊的熔岩平原。

月球本身並不發光,只反射太陽光。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亮度的1/465000,亮度變化幅度從1/630000至1/375000。滿月時亮度平均為 -12.7等(見星等)。它給大地的照度平均為0.22勒克斯,相當於100瓦電燈在距離21米處的照度。月面不是一個良好的反光體,它的平均反照率只有7%,其餘93%均被月球吸收。月海的反照率更低,約為 6%。月面高地和環形山的反照率為17%,看上去山地比月海明亮。月球的亮度隨月齡而變化,下表以滿月亮度為100,列出不同月齡時的亮度值。從中可以看出,滿月時的亮度比上下弦要大十多倍。

由於月球上沒有大氣,再加上月面物質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,在陽光垂直照射的地方溫度高達+127℃;夜晚,溫度可降低到-183℃。這些數值,只表示月球表面的溫度。用射電觀測可以測定月面土壤中的溫度,而且所用的射電波的波長愈長,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,這正是由於月面物質導熱率低造成的。

從月震波的傳播瞭解到月球也有殼、幔、核等分層結構。最外層的月殼厚60~65公里。月殼下面到 1,000公里深度是月幔,它佔了月球大部分體積。月幔下面是月核。月核的溫度約1,000℃,很可能是熔融的,大概是由Fe-Ni-S和榴輝巖物質構成的。

月球背面

月球背面的結構和正面差異較大。月海所佔面積較少,而環形山則較多。地形凹凸不平,起伏懸殊。最長和最短的月球半徑都位於背面,有的地方比月球平均半徑長4公里,有的地方則短5公里(如范德格拉夫窪地)。背面未發現“質量瘤”。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。(見彩圖)

參考書目

中國科學院貴陽地球化學研究所編:《月質學研究進展》,科學出版社,北京,1977。

弗拉馬裡翁著,李珩譯:《大眾天文學》,第一分冊,科學出版社,北京,1965。(C.Flammarion,AstronomiePopulaire,Flammarion Cie,Paris,1955.)

古在由秀:《月》,巖波書店,東京,1968。

參考文章

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