唯一的一颗非人造卫星是什么卫星?

2020-04-29 综合 132阅读
月球是地球唯一一颗天然卫星
轨道半径: 距地球384,400千米
行星直径: 3476千米
质量: 7.35e22千克
古罗马人称之为Luna,古希腊人称之为Selene或阿尔特弥斯
(月亮与狩猎的女神),另外在其他神话中它还有许多名字。
理所当然,月球早在史前就已被人所知道。它是空中仅次于
太阳的第二亮物体。由于月球每月绕地球公转一周,地球、月球、
太阳之间的角度不断变化;我们把它叫做一个朔望月。一个连续
新月的出现需要29.5天(709小时),随月球轨道周期(由恒星测
量)因地球同时绕太阳公转变化而变化。
由于它的大小与组成,月球有时被分为类地“行星”,与水星,
金星,地球和火星分在一起。
月球由苏联飞行器月球2号于1959年代表人类第一次拜访,这
也是人类第一次在非地球星体上探索。第一次在着陆则在1969年6月20日
(你记得你在哪儿吗?);后一次在1972年12月。月球也是唯一
一个被采回表面样本的星球。在1994年夏天,月球被Clementine
飞行器大范围地作了地图映象。月球勘探者号如今正绕着月球转。
地球与月球之间的引力场形成了有趣的现象。最显而易见的便
是潮汐现象。地球正对月球的一点引力最大,反面一点则相对弱小
一些。地球,特别是海洋并不是完全地固定的,而是朝月球方向略
有延伸的。从地球表面为透视角观察的话,会看到地球表面的两个
膨胀点,一个正对月球,另一个则正对反面。这效果对海洋比对因
态地壳强烈得多,所以海洋处膨胀得更高。另外因为地球自转比月
球在轨道上快,膨胀每天一次,每天的大潮一共有两次。
但是地球也并不完全是一个流体,由于地球自转的影响使得海
潮(膨胀)的极大值不是正好在地月连线上,而是略略超前。这样,
地月引力便对地球产生了一个扭矩,同时对月球产生一个沿轨道切
向的力,这也使得地球不断向月球提供自转能量,使得自转速度每
世纪减慢1.5毫秒,也使月球公转地球轨道每年增加3.8厘米。(相
反的结果也导致了火卫一和海卫一的不寻常公转轨道)。
不对称的引力交互作用也使月球自转同步。比如,它的轨道位
相始终相对固定,使得朝向地球的一面不变。由于地球的自转因月
球的影响而减缓,所以在很早以前,月球的自转速度也因地球而减
缓,不过在那时作用力要强烈得多。当月球的自转速度减缓到适合
自己轨道周期时(这样膨胀点就在地球正对点),就没有任何的多
余扭力了,这样月球的情形就稳定了。这种情况也类似地发生在太
阳系其他卫星上。最终,地球的自转也将慢到合适于月球周期,就
像冥王星和冥卫一的情况一样。
自然,月球也显得不太稳定(由于它的不太圆的轨道),以致
于背面的一部分度数可不定时地看到,但大多数背面表面一直无法
完全观测,直到苏联飞船月球3号1959年上天对其进行拍摄才解决了
问题。(注意:这里并没有什么“黑暗面”在月亮上;月球的所有部
分都能得到半日照时间。一些对“黑暗面”的称谓往往是指月亮不为
人所见的另一面,因为“黑暗”有“不为人知”之意。这种称谓在今天
不够正确)。
月球没有大气层。但是来自Clementine飞行器的证据表明可能
在月球南极,处于永久阴暗面的大环行山处有固态水--冰。这如
今已由月球勘探者号飞船证实。显然月球北极也有冰,这样未来月
球探索的代价将略微便宜一些!
月球的外壳平均厚68千米,从Mare Crisium下的零公里到背面
科罗廖夫(Korolev)环行山的107千米。地壳下是地幔,也可能有一
个核。然而它并不像地球的地幔,月球的只是部分特别炽热。奇怪
的是,月球的质心与它的几何地理中心向地球方向偏移了2千米。
同样,在这一侧其地壳也较薄。
月球表面有两种主要地形:巨大的环形山与古老的高原和相对
平滑与年轻的月海。月海地形(覆盖月球表面达16%)是由火山喷
出的炽热的熔岩冲蚀出的。大部分的表面是由灰土层尘埃与流星撞
击的石头碎片覆盖。出于未知的理由,月海地形集中于靠近于地球
的一面。
单击左图可下载一个月相周期变化的动画。
大多数靠近地球的环形山,火山由科学历史上的著名的称谓命名,
如第谷,哥白尼和托勒密。背面的则多用近代的命名,如阿波罗,
加加林,因为俄罗斯发现的多,所以具有显而易见的俄罗斯偏向)。
另外,类似于近地区,月球背面也有巨形环形山科罗廖夫(Korolev)
(第一张照片由月球3号拍South Pole-Aitken,直径2250千米,深12
千米,是太阳系最大的撞击盆地,并在西侧形成了山中山,成了太阳
系中重环山的典型。。
阿波罗号和月球号计划带回了一块重382千克的石头样本。这些提
供给了我们有关月球的详细知识。它们具有特别的价值,在月球上着
陆后的廿年,科学家们还在研究这些以前的样品。
月球表面上的绝大多数石头看来都有30到46亿岁,这与地球上的
超过30亿岁的极稀少的石头有偶然的巧合。这样,月球就提供了太阳
系早期历史的在地球上无法找到的证据。
根据早先的对阿波罗样本的研究,有关月球的起源并不一致,主
要有三种理论:co-accretion同生说,主张地球与月球同时形成于太
阳星云;fission分裂说,主张月球是由地球上分裂出去; capture
捕捉说,主张月球形成于其他地方,后来为地球所捕捉。这些理论证
据都不足,但是来自月亮石头的最新和最详细的信息引出了impact撞
击说:地球曾被一个大物体(相当于火星大小甚至更大)撞击,月球
则是由喷射出的部份形成。不断又有新信息被发现,但撞击说如今被
广泛接受。
月球并没有全球性磁场,但是它的一些表面石头存有剩余的吸引
力,表明月球早期曾有过全球性磁场。
由于没有大气和磁场,月球表面赤裸裸地遭受太阳风的攻击。在
它过去的40亿年里,大量来自太阳风的氢离子将植入其表面。由阿波
罗返回的样本证明了它对研究太阳风的价值。月球上的氢可能在未来
当作燃料使用。
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