地理科普⑧｜月球的秘密

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人有悲欢离合，月有阴晴圆缺，此事古难全。但愿人长久，千里共婵娟。<h5 style="text-align: center;"> ——《水调歌头·明月几时有》苏轼</h5> 月球是我们地球唯一的天然卫星，作为夜空中最明亮的天体，它那阴晴圆缺变化自古便是文人、哲人等学者最喜欢的话题之一。 距离人类第一次踏上月球已经50年。此后，我们对这个地球最近邻居的了解突飞猛进，对它的痴迷也从未减弱。 今天，就让我们一起来揭开月球的神秘面纱！ 一分钟了解月球（视频来源：秒懂百科） “一面之缘” 　古往今来，月亮寄托了无数人的乡愁和思念。沧海桑田时空流转，来来往往的人生生不息，而月亮仿若永恒。我们同千百年前的古人看到的是同一个月亮，然而你是否知道，人们千百年来看到的月球，都是月球的同一面。 　　这是为什么呢？月球难道不自转吗？月球的自转速度又是怎样的呢？是什么让月球能够始终以“一面”示人呢？ 　　这些问题的关键在于月球的自转。地球（行星）围绕太阳（恒星）公转，同时也在进行着自转，从而有了昼夜晨昏、一年四季之分。那么同样的原理，月球作为地球的卫星，在围绕着地球公转的时候也会进行自转。那么为什么同样都有自转和公转，地球却能使自身表面在不同时间都能接受到太阳光，而月球却只能以“一面”示人呢？ 原因在于月球自转的周期。月球自西向东绕南北两极自转，自传的速度大约是27天/圈，与月球绕地球公转速度巧合般的一致。月球围绕地球同样自西向东公转，因为月球的自转速度与公转速度相同，所以自转产生的月球表面相对地球的表面移动被相互抵消了，于是月球始终以正面向地球展示，所以千百年来人们所看到的月球是一样的。 我们与月球的“一面之缘”（视频来源：微博：青知字幕组） “坑” 　　大家想象中的月球，是不是这样？↓↓↓ 　　但实际上，月球表面是这样↓↓↓ 阿波罗13号观测到的月球表面（视频来源：B站：NASA中文同步） 月球表面为什么有那么多坑？ 月球表面有许多大大小小，坑坑洼洼的凹坑，叫做“月坑”。月坑的形态和构造多样，有些月坑只是一个浅的凹坑，有的月坑周围高出月面的环绕部分，叫“环形山”，月球上有6座以中国人命名的环形山呢！（分别是石申、张衡、祖冲之、郭守敬、万户、高平子）月坑大小不一，小的直径只有几十厘米甚至更小，大的直径达200多公里。 “月坑”是如何形成的呢？ 目前有两种流行的解释：一是陨石撞击，这是形成月坑的主要原因，这样的月坑叫“撞击坑”。在太空游荡的陨星体，偶遇月球后，受引力吸引撞向月球，因为月球表面没有大气层，陨星体就毫无阻拦地撞向月面，形成了坑穴。 二是火山爆发，这是少部分月坑的来源，这种月坑叫“火山口”。 “月坑”为什么能保存下来呢？ 月球上没有大气层和海洋，各种大小的陨石均可无阻碍地撞击月球而形成环状陨石坑。由于没有水流和冰川的剥蚀和搬运作用，陨石撞击时溅射出来的岩块只能堆积在原地。 月球上日夜温差悬殊，这些岩块长期频繁遭受热胀冷缩作用而逐渐碎裂，直至变成细粒的“月壤”，但这并不破坏陨石坑的宏观面貌。 月球体积小，放射性元素蜕变产生的热量有限且散失速度快，因此月球内部不存在地球内部软流圈那样的结构，这意味着月球上不存在足以破坏陨石坑的构造运动。 可以说，月球表面保存了40亿年以来形成的几乎所有的陨石坑。 月相 　月球本身不发光，且不透明，月球可见发亮部分是反射太阳光的部分，只有月球直接被太阳照射的部分才能反射太阳光，我们从不同的角度上看到月球被太阳直接照射的部分，这就是月相的来源。 　月相由新到满再到新，由朔月到下一次朔月所经历的时间间隔被称作朔望月。这期间其月相变化大致被分为：新月（朔）🌑→上娥眉月🌒→上弦月🌓→盈凸月（上凸月）🌔→满月（望）🌕→亏凸月（下凸月）🌖→下弦月🌗→下娥眉月🌘（残月娥眉月，后回到新月）。 　月球东升西落的时间并不固定，但其升落时间会随月相发生周期变化。● 新月时，月球的照射面完全背向地球，且与太阳东升西落时间同步，因此无法观测。● 当月相向上弦月渐盈时，月球在上午升起，在黄昏升至最高点，午夜时落下。● 满月时，月球在太阳西落时升起，东升时落下。● 当月相向下弦月渐亏时，月球在午夜升起，上午落下。 月相变化的过程（视频来源：B站：Misic黑洞） 月相变化歌初一新月不可见，只缘身陷日地中，初七初八上弦月，半轮圆月面朝西。满月出在十五六，地球一肩挑日月，二十二三下弦月，月面朝东下半夜。 一个口诀 “上上上西西、下下下东东”——上弦月出现在农历月的上半月的上半夜，月面朝西，位于西半天空；下弦月出现在农历月的下半月的下半夜，月面朝东，位于东半天空。 　月球以椭圆形轨道绕行地球，月球和地球间的距离不断变化，当满月发生时月亮离地球越近，人们看到的满月也就越大。“超级月亮”是指在满月或新月的时候，月亮正好位于近地点的现象。 2020年一共有四次“超级月亮”发生，分别在2月9日、3月10日，4月8日和5月7日。其中4月8日，月亮近地点与望月仅相差8小时26分，且地球距离月亮是全年最近的，因此，月亮的视直径是全年最大的。 除了“超级月亮”，还有“最小月亮”。“最小月亮”是月亮在满月时，刚好又运行到远地点（相对近地点而言）附近。今年的“最小月亮”预计在10月31日，有兴趣的同学可使用同一套摄影器材在同一个地点进行拍摄，通过对比，感受天象观测的魅力。 月食 　大家在了解了月相的知识后，是不是更愿意去观察月亮了呢？其实，在月亮身上还会发生一种罕见和神秘的天文现象：圆圆的月亮好好的挂在天空中，突然就被「咬」了一口。有时候是被咬掉一部分，有时候是整个都被吃掉了，这就是月食现象。 　月食是怎么产生的呢？ 其实用一句话解释就是：“月亮钻进了地球的影子里，太阳光照不到月亮上，我们就看见了月食。” 　我们知道，月球本身是不发光的，我们能看见月亮，是因为月球反射太阳光。随着地球和月球的公转，当月球运行到地球背着太阳的一面，三个天体大致在一条直线上时，月球就进入了地球的影子里。因为太阳光被地球所遮挡，无法照到月球上，月球也就无法反射太阳光了。这时候人们看到月球好像缺了一块甚至整个都不见了，这就是月食。 月偏食🌒 当月球只有部分进入地球的本影里，月球会有部分照不到太阳光，就出现了月偏食。 月全食🌑 当月球全部进入地球的本影里，整个月球都照不到太阳光，就出现了月全食。 半影月食🌕 当月球部分或全部进入地球的半影里，整个月球可以照到一部分的太阳光，这时候月亮看起来比平时暗一些，人们很难注意到，这就是半影月食。 　　理论上，地球上处于背对太阳那一半的人都可以看到月食。在月食时，地球的阴影逐渐蚕食掉月面，使夜空变暗。由于地球大气层对光线的散射作用，使少量太阳余光可照射到处于地球阴影中的月球上，从而月全食时的月面不是全黑而是呈现一种古铜色，这就是人们所说的「血月」。这时候即使仅通过一个小望远镜，也可以看到非常漂亮的月面。 月食的形成（视频来源：B站：科普中国） 　　相比于其他星球，我们对月球的了解要更加多，但仍有许多重要的谜题在等待着我们解开。征服月球是我们通向其他行星的重要一环，这不仅仅是老生常谈，而是完全正确的事实。对于太阳系来说，月球就像一块罗塞塔石碑。如果我们想要了解并抵达到更远的星球，那么月球就是最佳起点。