月亮的科普知识

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月亮的科普知识
月球（moon）俗称月亮,也称太阴.月球就是最明显的天然卫星的例子.在太阳系里,除水星和金星外,其他行星都有天然卫星.月球的年龄大约也是46亿年,它与地球形影相随,关系密切.月球也有壳、幔、核等分层结构.最外层的月壳平均厚度约为60-65公里.月壳下面到1000公里深度是月幔,它占了月球的大部分体积.月幔下面是月核,月核的温度约为1000度,很可能是熔融状态的.月球直径约3476公里,是地球的3/11.体积只有地球的1/49,质量约7350亿亿吨,相当于地球质量的1/81,月面的重力差不多相当于地球重力的1/6.
　　月球上面有阴暗的部分和明亮的区域.早期的天文学家在观察月球时,以为发暗的地区都有海水覆盖,因此把它们称为“海 ”.著名的有云海、湿海、静海等.而明亮的部分是山脉,那里层峦叠嶂,山脉纵横,到处都是星罗棋布的环形山.位于南极附近的贝利环形山直径295公里,可以把整个海南岛装进去.最深的山是牛顿环形山,深达8788米.除了环形山,月面上也有普通的山脉.高山和深谷叠现,别有一番风光.
　　月球的正面永远向着地球.另一方面,除了在月面边沿附近的区域因天秤动而间中可见以外,月球的背面绝大部分不能从地球看见.在没有探测器的年代,月球的背面一直是个未知的世界.
　　月球背面的一大特色是它几乎没有月海这种较暗的月面特征.而当探测器运行至月球背面时,它将无法与地球直接通讯.
　　月球约一个农历月绕地球运行一周,而每小时相对背景星空移动半度,即与月面的视直径相若.与其他卫星不同,月球的轨道平面较接近黄道面,而不是在地球的赤道面附近.
　　相对于背景星空,月球围绕地球运行(月球公转)一周所需时间称为一个恒星月；而新月与下一个新月（或两个相同月相之间）所需的时间称为一个朔望月.朔望月较恒星月长是因为地球在月球运行期间,本身也在绕日的轨道上前进了一段距离.
　　因为月球的自转周期和它的公转周期是完全一样的,我们只能看见月球永远用同一面向著地球.自月球形成早期,月球便一直受到一个力矩/url]的影响引致自转速度减慢,这个过程称为潮汐锁定.亦因此,部分地球自转的角动量转变为月球绕地公转的角动量,其结果是月球以每年约38毫米的速度远离地球.同时地球的自转越来越慢,一天的长度每年变长15微秒.
　　月球对地球所施的引力是潮汐现象的起因之一.月球围绕地球的轨道为同步轨道,所谓的同步自转并非严格.由于月球轨道为椭圆形,当月球处于近日点时,它的自转速度便追不上公转速度,因此我们可见月面东部达东经98度的地区,相反,当月处于远日点时,自转速度比公转速度快,因此我们可见月面西部达西经98度的地区.这种现象称为天秤动.又由于月球轨道倾斜于地球赤道,因此月球在星空中移动时,极区会作约7度的晃动,这种现象称为天秤动.再者,由于月球距离地球只有60地球半径之遥,若观测者从月出观测至月落,观测点便有了一个地球直径的位移,可多见月面经度1度的地区.这种现象称为天秤动.
　　严格来说,地球与月球围绕共同质心运转,共同质心距地心4700千米（即地球半径的2/3处）.由于共同质心在地球表面以下,地球围绕共同质心的运动好像是在“晃动”一般.从地球北极上空观看,地球和月球均以迎时针方向自转；而且月球也是以迎时针绕地运行；甚至地球也是以迎时针绕日公转的.
　　很多人不明白为甚么月球轨道倾角和月球自转轴倾角的数值会有这么大的变化.其实,轨道倾角是相对于中心天体（即地球）而言的,而自转轴倾角则相对于卫星（即月球）本身的轨道面.在这个定义习惯很适合一般情况（例如人造卫星的轨道）而且是数值相当固定的,但月球却非如此.
　　月球的轨道平面（白道面）与黄道面（地球的公转轨道平面）保持著5.145 396°的夹角,而月球自转轴则与黄道面的法线成1.5424°的夹角.因为地球并非完美球形,而是在赤道较为隆起,因此白道面在不断进动（即与黄道的交点在顺时针转动）,每6793.5天（18.5966年）完成一周.期间,白道面相对于地球赤道面（地球赤道面以23.45°倾斜于黄道面）的夹角会由28.60°（即23.45°+ 5.15°） 至18.30°（即23.45°- 5.15°）之间变化.同样地,月球自转轴与白道面的夹角亦会介乎6.69°（即5.15° + 1.54°）及3.60°（即5.15° - 1.54°）.月球轨道这些变化又会反过来影响地球自转轴的倾角,使它出现±0.002 56°的摆动,称为章动.
　　白道面与黄道面的两个交点称为月交点－－其中升交点（北点）指月球通过该点往黄道面以北；降交点（南点）则指月球通过该点往黄道以南.当新月刚好在月交点上时,便会发生日食；而当满月刚好在月交点上时,便会发生月食.
　　【轨道资料】
　　平均轨道半径 384,400千米
　　轨道偏心率 0.0549
　　近地点距离 363,300千米
　　远地点距离 405,500千米
　　平均公转周期 27天7小时43分11.559秒
　　平均公转速度 1.023千米/秒
　　轨道倾角 在28.58°与18.28°之间变化
　　(与黄道面的交角为5.145°)
　　升交点赤经 125.08°
　　近地点辐角 318.15°
　　默冬章 (repeat phase/day) 19 年
　　平均月地距离 ~384 400 千米
　　交点退行周期 18.61 年
　　近地点运动周期 8.85 年
　　食年 346.6 天
　　沙罗周期 (repeat eclipses) 18 年 10/11 天
　　轨道与黄道的平均倾角 5°9'
　　月球赤道与黄道的平均倾角 1°32'
　　物理特征
　　赤道直径 3,476.2 千米
　　两极直径 3,472.0 千米
　　扁率 0.0012
　　表面面积 3.976×10^7平方千米
　　扁率 0.0012
　　体积 2.199×10^10 立方千米
　　质量 7.349×10^22 千克
　　平均密度 水的3.350倍
　　赤道重力加速度 1.62 m/s2
　　地球的1/6
　　逃逸速度 2.38千米/秒
　　自转周期 27天7小时43分11.559秒
　　（同步自转）
　　自转速度 16.655 米/秒（于赤道）
　　自转轴倾角 在3.60°与6.69°之间变化
　　(与黄道的交角为1.5424°)
　　反照率 0.12
　　满月时视星等 -12.74
　　表面温度(t) -233~123℃ （平均-23℃）
　　大气压 1.3×10-10 千帕
　　【月球周期】
　　名称 Value (d) 定义
　　恒星月 27.321 661 相对于背景恒星
　　朔望月 29.530 588 相对于太阳（月相）
　　分点月 27.321 582 相对于春分点
　　近点月 27.554 550 相对于近地点
　　交点月 27.212 220 相对于升交点