月亮的工作方式

经过:Craig Freudenrich博士|
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月亮在月食的开头阶段显示。大卫·西尔弗曼(David Silverman)/盖蒂图像

从任何地方开启地球,夜空中最清晰的事情通常是月亮,地球唯一的自然卫星以及最近的天体物体(240,250英里或384,400公里)。古代文化尊敬月亮兴发登录m xf839 com。它代表了各种神话中的神和女神 - 古希腊人称其为“ Artemis”和“ Selene”,而罗马人则称其为“ Luna”。

当早期的天文学家看着月球时,他们看到了他们认为是海洋的黑点(玛丽亚)和他们认为是土地的较轻地区(地形)。亚里士多德(Aristotle)的观点是当时公认的理论,是月亮是一个完美的球体,地球是宇宙的中心。什么时候伽利略看着月亮望远镜,他看到了不同的形象 - 崎terrain的山脉和陨石坑的地形。他看到了整个月的外观如何变化,以及山区如何施放阴影,使他能够计算他们的身高。伽利略得出结论,月亮很像地球,因为它有山,山谷和平原。他的观察最终导致拒绝亚里士多德的思想和以地球为中心的宇宙模型。

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因为月亮与其他天体物体相对靠近地球,所以它是人类唯一走过并踏上脚步的人。在1960年代,美国和俄罗斯参与了一场大规模的“太空竞赛”,以登陆月球。两国都将无人探测器绕着月球绕,拍照并降落在地面上。1969年7月,美国宇航员尼尔阿姆斯特朗埃德温(Edwin)“嗡嗡声” Aldrin成为第一个在月球上行走的人。在六点月球着陆从1969年到1972年,共有12名美国宇航员探索了月球表面。他们进行了观察,接受了照片,建立科学仪器,并带回842磅(382公斤)的月亮岩石和灰尘样品。我们从这些历史性的旅程中学到了什么?

让我们仔细看看月球。我们将检查其表面特征,并了解其地质,内部结构,阶段,形成和对地球的影响。

月球表面是什么?

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月球远端的陨石坑
凯文·凯利(Kevin Kelley)/石头/盖蒂图像

正如我们提到的那样,当您查看月球表面时,您会注意到的第一件事是黑暗的区域。黑暗的区域被称为玛丽亚。有几个杰出的玛丽亚。

  • 母马tranquilitatis(宁静的海):第一批宇航员登陆了
  • 母马imbrium(淋浴海):最大的母马(直径为700英里或1100公里)
  • 母马serenitatis(宁静之海)
  • 母马nubium(云海)
  • 母马nectaris(花蜜海)
  • Oceanus procellarum(风暴海洋)

玛丽亚只覆盖了月球表面的15%。

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剩下的月球表面由明亮的高地或地形。高地是粗糙的,山区的,丘陵地带的地区。阿波罗宇航员观察到,高地通常比平均月球表面高度高约4至5 km(2.5至3英里),而玛丽亚的低洼平原约为2至3 km(1.2至1.8英里)。这些结果在1990年代被确认,当时轨道的克莱门汀探针广泛映射了月球表面。

月亮乱扔陨石坑,当流星击中其表面时形成。它们可能具有中央峰和梯田的墙壁,以及撞击的材料(弹射)可以从火山口扔掉,形成光线从中散发出来。陨石坑有多种尺寸,您会发现高地比玛丽亚更著名。

另一种影响结构是多环盆地。这些结构是由巨大的影响造成的,这些影响使冲击波向外发出并推高山脉。东方盆地是多环盆地的一个例子。

除了陨石坑,地质学家还注意到了煤渣锥火山,,,,里尔(类似河道的凹陷,可能来自熔岩),熔岩管和旧的熔岩流,这表明月亮在某个时候在火山上活跃。

月亮没有真正的土壤,因为它没有生物。相反,“土壤”称为Regolith。宇航员指出,岩石是岩石碎片和火山玻璃颗粒的细粉末,散布着较大的岩石。

在检查了从月球表面带回的岩石后,地质学家发现了以下特征:

  1. 玛丽亚主要由玄武岩,源自冷却的熔岩的火成岩。
  2. 高地地区主要包括火成岩坡度角砾岩
  3. 如果您比较岩石的相对年龄,那么高地地区比玛丽亚大得多。(4至43亿年的年龄为3.1至38亿年)。
  4. 月球岩石很少它们中的挥发性化合物(好像它们已经被烘烤),并类似于地球地幔中发现的化合物。
  5. 氧气同位素在月亮岩石和地球中相似,这表明月亮地球与距离大约相同的距离太阳
  6. 月球的密度(3.3 g/cm3)小于地球的密度(5.5 g/cm3),这表明它没有实质的铁芯。

宇航员将其他科学套餐放在月球上以收集数据:

  • 地震仪未检测到任何月球或其他迹象板构造活动(月球地壳中的动作)
  • 轨道航天器和探针中的磁力计未检测到月球周围的明显磁场,这表明月球没有像地球那样具有大量的铁芯或熔融铁芯。

让我们看看所有这些信息告诉我们有关月球形成的内容。

巨型影响器假设

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根据巨大的影响假设,大约有44.5亿年前,一个火星大小的身体撞到了年轻的地球上。它融化并融合到地球的核心中,由此产生的碎片结合在一起形成月亮。
图片提供NASA

月亮从何而来

在1960年代阿波罗项目时期,基本上有三个假设关于月球的形成。

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  • 双行星(也称为凝结假设月亮和地球大约在同一时间一起形成。
  • 捕获:地球的重力捕获了完全形成的月亮。
  • 裂变:年轻的地球在其轴上如此迅速地旋转,以至于一堆熔融的地球旋转并形成月亮。

但是根据阿波罗的发现和一些科学推理,这些都不是假设效果很好。

  • 如果月亮确实与地球旁边形成,那么两个物体的组成应大致相同(不是)。
  • 地球的重力不足以捕获月亮大小并将其保持在轨道上。
  • 地球不能足够快地旋转,以使月亮大小的材料旋转。

巨大的影响理论

由于这些假设都不令人满意,因此科学家们在寻找另一种解释。

在1970年代中期,科学家提出了一个新想法,称为巨型影响器(或弹出环)假设。根据这一假设,大约44.5亿年前,地球仍在形成时,一个大物体(大约是火星)以一定角度击中地球。这种冲击将碎屑从地球地幔区域和覆盖地壳上扔到太空中。冲击器本身融化并与地球内部合并,热碎片结合形成月球。

巨型影响器假设解释了为什么月亮岩石具有类似于地球地幔的组成,为什么月亮没有铁核(因为地球核心中的铁和影响器的核心仍然留在地球上),以及为什么月亮岩石似乎已经烤制了并且没有挥发性化合物。计算机模拟表明该假设是可行的。

月亮的地质历史

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看着满月,您可以清楚地看到黑暗的区域(玛丽亚)和浅月(terrae)。
NASA/光载体/盖蒂图像

基于对岩石,火山口密度和表面特征的分析,地质学家提出了以下月球地质历史:

  1. 在撞击之后(大约44.5亿年前),新形成的月亮在固体内部的岩浆海洋上有巨大的岩浆海洋。
  2. 随着岩浆冷却,铁和镁硅酸盐结晶并沉入底部。斜长石长石结晶并漂浮以形成坡度的月球外壳。
  3. 后来(大约40亿年前),岩浆玫瑰和渗透了月球,在那里他们做出化学反应以形成玄武岩。岩浆海继续冷却,形成岩石圈(就像地球上的材料一样)。当月亮失去热量时,软圈(下一层)靠近核心,岩石圈变得非常大。这些事件导致了月球内部的模型,与地球。月球被认为会影响我们的日常生活和情绪,甚至可能导致奇怪的行为。实际上,这是“疯子”一词的灵感。狼人当然,爱好者知道,满月会触发可怕的转变。医院和急诊人员在满月期间讲述了更多的犯罪,事故和出生 - 但是这样做的证据主要是轶事,而不是统计。
  4. 从大约4.6到39亿年前,月亮受到流星和其他大物体的轰炸。这些影响改变了月球外壳,并引起了月球高地的大而密集的表面。其中一些轰炸产生了大型多环盆地和山脉。
  5. 当轰炸停止时,熔岩从月球内部流过火山和地壳中的裂缝。这种熔岩充满了玛丽亚,冷却成为母马玄武岩。这个月球火山主义时期持续了约37亿年,达到了25亿年前。在此期间,月球的大部分热量都损失了。(因为月球的外壳在面对地球的侧面稍薄,所以熔岩可能更容易爆发以填充玛丽亚盆地。这解释了为什么与远处相比,月球近侧的玛丽亚有更多的玛丽亚。)
  6. 一旦火山时期结束,月球的大部分内部热量都消失了,因此没有主要的地质活动 - 流星影响是月球起作用的唯一主要地质因素。这些影响并不像月亮历史早期那样强烈。在整个太阳系中,轰炸通常一直在下降。然而,今天继续进行的众多轰炸在玛丽亚(Tycho和Copernicus)上产生了一些大型陨石坑和覆盖月球表面的细矿石(土壤)。

让我们看一下涉及月球轨道的一些现象。

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月相

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月相
2008 How兴发首页xStuffWorks

每天晚上,月亮在夜空中显示出不同的面孔。在某些夜晚,我们可以看到它的整个脸,有时是部分的,在其他情况下,它根本看不见。这些阶段月球不是随机的 - 它们在整个月中以常规且可预测的方式变化。

随着月亮在其29天的轨道上行驶,其位置每天都在变化。有时它在地球和太阳之间,有时在我们身后。因此,月亮的另一部分被阳光照亮,导致它显示出不同的阶段。

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在月球存在的数十亿年中,它已经远离地球,其旋转速度也减慢了。月亮被潮汐锁在地球上,这意味着地球的重力将月亮拖动在其轴上旋转。这就是为什么月亮每月只旋转一次,也是为什么月球的同一侧总是面对地球的原因。

月亮在每个月球周期中都有八个阶段:四个主要阶段和四个次要阶段。四个主要阶段是:

  • 新月
  • 第一季度
  • 满月
  • 第三季度

这些发生在每个月的特定时间,您可以检查确切的时间查看月球是否在您的位置到达该阶段时是否会升起和可见。

四个次要阶段不在特定时间。它们是月亮在主要阶段之间经过的过渡。例如,月亮可能在这些阶段之一中停留7天。他们是:

  • 打蜡新月
  • 打蜡的长子
  • 醒来的长子
  • 残月

“打蜡”是指月球的照明部分正在增长,“衰减”意味着照明部分正在缩小。“新月”也是一个熟悉的概念,因为月亮在这段时间内以新月形的形状出现。也许《农历日历》中最新颖的术语是“ gibbous”,广泛意味着凸,但在天文学中是指月球超过一半但没有完全照明的时间。

八个阶段的阶段是:新月,世界上的新月,第一季度,打蜡的长子,满月,浮肿,第三季度和新月形减弱。有关更多详细信息,请参阅我们的月球阶段的文章

潮汐

每天,地球都会经历潮汐,或海洋水平的变化。它们是由月亮的引力引起的。每天有两个高潮和两个低潮,每个潮汐持续约六个小时。

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潮汐效应
2008 How兴发首页xStuffWorks

月亮的重力将海洋中的水拉到水中,并伸展水以形成潮汐凸起在地球侧面的海洋中,与月亮一致。月亮在最近的侧面拉出水,这会导致朝向月球的隆起。月亮略微拉到地球,将地球从对面的水中拖出,从而使另一侧凸出。因此,凸起体验下的地球区域高潮,而薄侧的区域则低潮。当地球在细长的凸起下方旋转时,这会产生高和低潮的相距约12小时。

月亮还稳定了地球的旋转。当地球旋转轴时,它摇摆。月亮的重力效应限制了钱德勒摇摆一小度。如果有没有月亮,地球可能会从轴上移动近90度,而旋转顶部放慢速度的运动与旋转顶部相同。

返回月球

自1972年以来,没有人踏上月球。但是,有一个新的努力来获得月球返回。为什么?1994年,轨道的克莱门汀探针从月球南极的阴影陨石坑中检测到无线电反射。反射与冰的存在一致。后来,轨道的月探手探测器检测到富氢的信号形成同一区域,可能是冰的氢。

可以在哪里月球上的水来自?它可能是由彗星,,,,小行星以及在悠久历史上影响月亮的流星。阿波罗宇航员从未发现水,因为他们没有探索月球的那个地区。如果月球上确实有水,则可以用来支撑月球基地。可以通过电解成氢和氧气分开水 - 氧气可用于维持生命,两种气体都可用于火箭燃料。因此,月球基地可能是未来探索的阶段太阳系(火星及以后)。另外,由于月亮的下部重力,将火箭从其表面上抬起比从地球上更便宜,更容易。

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不过,至少对于美国宇航员来说,回到那里可能很棘手。2010年,巴拉克·奥巴马(Barack Obama)总统决定取消星座计划,其目的是在2020年之前让美国人重返月球。。

2022年9月,美国宇航局试图启动Megarocket Artemis 1自1972年以来首次执行月球任务,但技术难点暂时搁置了。

最初出版:2008年3月6日

更多信息

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  • Harland,D.M。“探索月球:阿波罗探险队。”Springer-Verlag,纽约,1999年。
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  • 月球和行星研究所,月球科学与探索。http://www.lpi.usra.edu/lunar/
  • Lunar Prospector Home。http://lunar.arc.nasa.gov/
  • NASA航空学者,月球基础设计。http://aerospacescholars.jsc.nasa.gov/has/cirr/em/6/6/8.cfm
  • NASA航空学者,月球地质学。http://aerospacescholars.jsc.nasa.gov/has/cirr/em/6/2.cfm
  • NASA航空学者,月球开采和制造。http://aerospacescholars.jsc.nasa.gov/has/cirr/em/6/6/6.cfm
  • 美国宇航局历史办公室,阿波罗农历杂志。http://history.nasa.gov/alsj/frame.html
  • NASA LUNAR探矿活动,Lunar Landform识别。http://lunar.arc.nasa.gov/education/activities/active13a.htm
  • NASA月亮石版画。http://lunar.gsfc.nasa.gov/images/outreach/62217 main_moon_lithograph.pdf
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  • 泰勒(G.J.)通往太阳系的门户,《月球探矿教师指南》。http://lunar.arc.nasa.gov/education/teacher/index.htm
  • 泰勒(G.J.)地球和月亮的起源。http://solarsystem.nasa.gov/scitech/display.cfm?st_id=446
  • D.E. Wilhelms“到岩石的月亮:地质学家的月球探索历史。”亚利桑那大学出版社,图森,1993年。
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