仰望夜空,星光點點,惟月為大。從東方傳說中的嫦娥奔月,到如今的九天攬月,人類從來沒有停息對茫茫蒼穹中那輪皎皎玉盤的追求。而今我國首次繞月探測工程的啟動,必將在全世界掀起一股“中國航天熱”,激發中華民族的探索精神、創新意識和民族凝聚力。
月球探測不僅是航天工業上的科學技術工程,也是關系國計民生的經濟工程和振奮民族精神的文化工程,為了滿足廣大青少年讀者對探月知識的渴求,引導公眾崇尚科學、探索太空、熱愛祖國,特推出這期月球科普專題。
月球是地球惟一的天然衛星,與地球的平均距離為38.44萬公里,是距離地球最近的自然天體。月球本身不會發光,我們看見的月光是它所反射的太陽光。月球的體積只有地球的四十八分之一,面積與亞洲面積差不多,質量約為地球的八十一分之一,密度為地球的五分之三。所以,月球遠不如地球結實。
關于月球,自古以來就有很多美麗動人的傳說,諸如嫦娥奔月、玉兔搗藥、吳剛伐桂等等。實際上,月球是一個毫無生機的世界,沒有空氣和水,沒有大氣的保暖和海洋對溫度的調節,晝夜溫差相當大。
月球上布滿了大大小小的環形山,樣子有些像地球上的火山口。環形山有高有低,大小不一,最大的直徑為236公里。直徑在1公里以上的環形山大約有3萬多個。
宇航員們在月面上看到的最美麗的天體就是地球,它像一幅賞心悅目的名畫高掛在月空中:黃棕色的陸地鑲嵌在藍色的海洋中,還不時有幾朵美麗的云彩在上面飄蕩。難怪那些月球探險者們贊美它是“漂浮于廣闊宇宙空間中最美麗的綠洲”。
如果在天平的一頭放上地球,另一頭則要放上81個月亮。
月球的自轉周期與它繞地球公轉的周期相等,都是27.3天,而且轉動方向相同。因此,月球上的白天和黑夜都有半個月左右。最有趣的是,月球永遠以正面對著地球。
月食的原理和日食類似。在農歷十五、十六,月亮運行到和太陽相反的方向。這時如果地球和月亮的中心大致在同一條直線上,月亮就會進入地球的本影,而產生月全食。如果只有部分月亮進入地球的本影,就產生月偏食。當月球進入地球的半影時,應該是半影食,但由于它的亮度減弱得很少,不易察覺,故不稱為食,所以月食只有月全食和月偏食兩種。
在一般情況下,月亮不是從地球本影的上方通過,就是在下方離去。每年月食最多發生3次,有時1次也不發生。
我們看到的月亮,有時像彎彎的眉毛,有時又像圓圓的銀盤。月亮這種盈虧圓缺的變化,天文學上稱為“月相”變化。為什么月亮會經常改變相貌?
原來,月球和地球一樣,本身都不發光,是靠反射太陽光而發亮的。被太陽照射的一面是明亮的,背著太陽的一面是黑暗的。月球繞著公轉中的地球自西向東旋轉,日、地、月三者之間的相對位置在不斷發生變化,以致月球的明亮半球有時正對著地球,有時又側對,甚至背向地球。這樣,從地球上看去,月亮的形狀會發生盈虧圓缺的有規律的變化。
在農歷的每月初一,當月亮運行到太陽與地球之間的時候,月亮以它黑暗的一面對著地球,并且與太陽同升同沒,人們無法看到它。這時的月相叫“新月”或“朔”。
新月過后,月亮漸漸移出地球與太陽之間的區域,這時我們開始看到月亮被陽光照亮的一小部分,形如彎彎的娥眉,所以這時的月相叫“娥眉月”。
到了農歷十五、十六時,月亮在天體上運行到太陽的正對面,日、月相距180度,即地球位于太陽和月亮之間,從地球上看去,月亮的整個光亮面對著地球,這時的月相叫“望月”或“滿月”。黃昏時滿月由東升起,黎明時向西沉落。
娥眉月和上弦月分別出現在傍晚和前半夜的西邊天空,它們的“臉”是朝西的,即西半邊亮;殘月和下弦月分別出現在黎明和后半夜的東邊天空,它們的“臉”是朝東的,即東半邊亮。由于我國農歷日期是根據月相排定的,所以我國古代的勞動人民有時靠它來判斷農歷日期及夜間的大致時間。
生活在海邊的人都知道,每一晝夜海水有兩次上漲和兩次退落。人們把每次在白天出現的海水上漲叫做“潮”,把夜晚出現的海水上漲叫做“汐”,合稱“潮汐”。
月球引起的潮汐,稱為月潮或太陰潮。除了月球以外,其他天體對地球的引力也能引起潮汐現象,其中太陽引起的稱為日潮或太陽潮。由于太陽距離地球比月球遠得多,因此日潮作用比較小,只有月潮作用的五分之二,因而不能獨立顯現。
但是,日潮對月潮的疊加作用卻不可忽略:當月球處于望月或新月的位置時,月球和太陽所引起的地球潮汐隆起方向相同,日潮和月潮互相疊加,因而海水漲落的幅度最大,稱為“大潮”。當月球處于上弦和下弦的位置時,太陽和月球所引起的地球上潮汐隆起呈90度角,日潮對月潮起減弱作用,即月球引起漲潮,而太陽引起退潮,這時的潮最小,稱為“小潮”。由此可見,一個朔望月里將出現兩次大潮和兩次小潮。
早期的月球專家表示,月球的磁場很弱或根本沒有磁場,而月巖的樣品顯示它們被很強的磁場磁化了。這對科學家們又是一次沖擊,因為他們以前總是假設月巖是沒有磁性的,至今科學家無法解釋這些強磁場的來源。
眾所周知,月球是一顆寂靜荒涼的星球,沒有生命、沒有空氣、晝夜溫差極大、輻射強烈、月表凹凸不平且布滿了大大小小的撞擊坑,可以說,月球上是一個荒蕪蒼涼的世界,那么人類去月球做什么呢?
1.月球能夠為人類社會持續發展提供新的資源與能源
2.月球是理想的對天觀測和對地監測站
3.月球的特殊環境是進行科學研究的天然實驗室和特殊材料生產基地
4.月球是深空探測的中轉站
5.月球是深化人類對地球和太陽系認識的科研場所
6.開展月球探測能夠推動高新技術的發展
多次登月探險顯示了月球表面是一層玻璃狀的物質。這個現象提示了月球曾受過高溫熱源的烘烤,專家們分析認為這種現象可能是由于大量小隕星撞擊而成。還有一種看法認為,一次三萬年以前的猛烈太陽火焰產生了這些變化。科學家聲稱,這種玻璃狀表面與核武器造成的效果相似。月球表面的高核輻射性與這一解釋相吻合。
我國探月計劃3個階段
2004年—2007年為“繞”的階段,主要目標是發射“嫦娥一號”探測衛星,對月球進行為期1年的全球性、整體性和綜合性探測;
2007年—2012年為“落”的階段,主要目標是實現月球表面軟著陸與月球巡視探測;
2012年—2017年為“回”的階段,主要目標是實現月球表面軟著陸并采樣返回。只有完成了這三個階段后,中國才有可能考慮和實施載人登月。