书城科普读物科学奥秘丛书-月宫探秘
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第1章 地球的姐妹——月球

地球有一个忠实的伴侣,名叫月球。古代传说中有许多关于月球的动人的神话故事,“嫦娥奔月”就是其中流传最广的神话故事之一。现在我们知道,月球上既没有嫦娥,也没有桂花树和玉兔……

“嫦娥奔月”的神话故事使科学家首先想到地月之间的距离问题。

月球是个怎样的星球?请说说月球概况。

地月间距

地球到月球的距离是如何测量出来的呢?

天文学家们用很多方法测量地月间的距离。有两种比较简单的方法,一种是激光测月距法,另一种是雷达测月距法。用激光测月距,人们要从地球上的天文台向月球发出一束激光,同时记录发出激光的时刻。当这束激光到达月球表面又反射回来时,再记下接收到反射光的时刻。显然收到时刻与发射时刻之差是激光射出又反射回来所需的时间,测得光耗时2.6秒。已知光的传播速度是每秒299 792千米,所以可推算出地球到月球的平均距离是384 401千米,约等于地球赤道周长的10倍。这么远的距离,如果嫦娥以每小时5千米的速度不停地走,24小时可以走120千米,也需要走10年左右的时间。雷达测月距法道理与激光测月距法相同,只是雷达发出的信号是无线电波,也是记录下发出信号的时间,再记下反射回来信号的时间,由返回时间与发出时间之差乘以无线电波速度再除以2,即可求得月地平均距离。

月球大小

我们把月球近似看作球形来初步估算月球的大小。月球直径是3 476千米,它的直径与地球直径之比是3/ 11。月球面积是地球面积的1/14,月球体积是地球体积的1/49。实际上,月球的形状并非一个标准球形,而是略带椭圆形。

月球表面的温度

月球上的冷和热:月球表面面向太阳的一面和背着太阳的一面温度差得很多。中午时温度高达130—140℃,半夜时的温度可低到-180℃,月球上日出和日落时的温度为零下50℃左右。日落一个多小时后温度就降到最低值。因此,月球上的夜间是很冷的,中午前后非常热。月球上的一昼夜等于地球上的29天多一些。昼夜较长是月球表面温度变化大的原因之一。

月球表面温度有这么大的变化,还说明月球上没有水和大气。生活在地球上的人类离不开空气和水,空气和水来自地球大气。近代研究表明,月球表面只有很少的氦原子和氩原子,比地球表面的大气稀薄,约为它的百亿分之一。月球上有时也发生气体爆发,爆发时会有大量气体从月球内部跑出来,但很快就离开月球。月球上没有空气和水,因此月球上没有生物。阿波罗号宇航员登月后,在月球表面进行了测量,并把月球岩石带回到地球上进行化验,证明以上结论是对的。

月球与中秋节

中秋节是我国民间的一个传统节日。每到这个节日,家家户户都要吃月饼、赏月。很多人认为中秋夜的月亮是最亮最圆的。有诗句“月到中秋分外明”。但从天文学的角度来看,中秋节时的满月最亮是没有科学根据的。事实上,每个月的满月都是一样亮的。满月时,对地球来说,太阳和月球位于正好相反的方向。夏天,太阳从东北方升起,在西北方落下;满月是从东南方升起,西南方落下。冬天,情况正好相反。因此,夏天阳光多,月光少;冬天日光少,月光多。中秋夜月光比夏天多,这就是说,从月出到月没的时间间隔比夏季每月的时间要长;半夜时月球也要高些。这可能是感到中秋“月色倍明”的一个原因。但比起冬天的满月来,中秋夜的月光要少些,亮度也没有冬天满月亮。

月球的阴晴圆缺

人们都有这样的问题,为什么月球有盈亏现象,而太阳没有这种盈亏现象?我们知道,月光是来自月球反射的太阳光,由于日、月、地三天体的位置经常在变化着,因而产生了盈亏现象。在中国和希腊很早就有人提出月光来自日光的看法。公元元年前后,中国西汉末期的古书《周髀算经》里已经有“月光生于日所照”的话,在其他一些古书里也有类似的说法。宋朝沈括说明月球圆缺的原因。他说:“日月之形如丸,何以知之?以月盈亏可验也。月本无光,犹银丸,日耀之乃光耳。光之初生,日在其傍,故光侧面所见才如钩;日渐远,则斜照,而光稍满如一弹丸。以粉涂其半,侧视之,则粉处如钩;对视之,则正圆。此有以知其如丸也。”

月球的自转和公转

月球在自转,同时还绕地球公转,它和地球一起绕太阳作公转运动。天文学上称月球是地球的卫星。月球自西向东绕地球作公转运动,它的轨道是个椭圆,这个椭圆轨道扩大与天球相交所成的大圆叫白道,距离离地球最近的一点叫近地点,从近地点到地球的距离是363 300千米;距地球最远的一点,叫远地点,从远地点到地球的距离是405 500千米。月球绕地球的椭圆轨道比地球绕太阳的椭圆轨道要偏得多。月球公转的平均速度是每秒1.02千米,角速度平均每天13.23度,约1小时转半度。我们仔细观看月球,就会发现月球在1小时内,移动的距离约是它本身的直径长度。与一天移动一度的太阳相比,月球的运动比太阳的运动快得多。

中国的农历又称夏历,民间许多人称阴历。农历中的月是依据月球的阴晴圆缺规律来定出的,天文学上叫朔望月,朔指农历每月初七、初八左右,望指阴历每月十五左右。换句话说农历中的月是依据朔望月来确定的。朔对应的月相是弯月,望对应的月相是满月。朔望月的平均长度为29.5天,农历大月为30天,小月为29天,大小月不固定,需要根据实际天象来推算确定。农历中的年长短相差较大,因而农历新年有时在阳历1月下旬,有时在2月上旬或者中旬,并不固定。一般年份(平年)是354天或355天,而“闰年”时可长达383天或384天,整整多1个月闰月。正是靠了这种闰月,才使农历年与阳历年的长度大致保持一致,也使新年相差不会太远。月球的轨道运动实际是很复杂的,月球虽小,但它的运动却受到多种因素的影响,使月球的轨道运动变化表现出很复杂的情况。

答:月球是地球忠实的伴侣,她离地球的平均距离是384 401千米,体积有大约220 亿立方千米, 她的表面温度在中午时温度高达130—140℃,半夜时的温度可低到零下180℃,月球上日出和日落时的温度为零下50℃左右。月球自己在自转,同时还绕地球公转,她和地球一起绕太阳作公转运动。