一、月球的基本参数: 平均赤道半径: ae = 1738000 米 平均半径: a = 1737400 米 赤道重力加速度: ge = 1.618 米/秒2 平均自转周期: T = 27.32166 天 扁率: f = 0.006 质量: M⊕ = 0.07348 ×1024 公斤 月心引力常数: GM = 4.902793455×1012 米3/秒2 平均密度: ρe = 3.34 克/厘米3 地月系质量比 E/M = 81.30068 离地球平均距离: R = 384400 公里 逃逸速度: v = 2.38 公里/秒 表面温度: t = -120 ~ +150 表面大气压: p = 1.3 × 10-10 帕 作者:李浚源二、圈层结构 月球是地球的唯一天然卫星,它与地球有着密切的演化联系根据对建立在月球上 的阿波罗11号和12号月震台记录资料的分析,以及对月球表面和月岩的研究,可知 现今的月球内部也有圈层结构,但与地球内部的圈层结构并不完全相同月球表面 有一层几米至数十米厚的月球土壤整个月球可以认为由月球岩石圈(0~1000公里 )、软流圈(1000~1600公里)和月球核(1600~1738公里)组成。
月球岩石圈 又可进一步分为四层,即月壳(0~60公里)、上月幔(60~300公里)、中月幔( 300~800公里)和月震带(800 ~ 1000公里)软流圈又称为下月幔在月壳的 10公里、25公里和60公里深处,均存在月震波速的急剧变化,表明在这些深度处存 在显著的不连续性月球表面至25公里深处为玄武岩组成的月壳第一层次,25公里 ~60公里之间为月壳的第二层,由辉长岩和钙长岩组成上月幔由富镁的橄榄石组 成,中月幔和下月幔由基性岩组成月球震源的位置位于600~1000公里的深度之 间,平均月球震源深度为800公里由于月球表面岩石的密度并不比整个月球的平均 密度小很多,因此,可以认为月球核不会是较重的铁镍等元素组成,它可能呈塑性 或部分熔融状在月球1000公里深处,月幔温度不会高于1000°C根据对月球内部 状况的了解,固体部分圈层结构并不是地球本身所特有的月球的上述圈层结构, 也是月球的演化过程中整个月球物质圈层分化的结果 三、月面特征 月面上山岭起伏,峰峦密布,没有水,大气极其稀薄,大气密度不到地球海平面大气 密度的一万亿分之一没有火山活动,也没有生命,是一个平静的世界已经知道月 海有22个,总面积500万平方公里。
从地球上看到的月球表面,较大的月海有10个: 位于东部的是风暴洋、雨海、云海、湿海和汽海,位于西部的是危海、澄海、静海、 丰富海和酒海这些月海都为月球内部喷发出来的大量熔岩所充填,某些月海盆地中 的环形山,也被喷发的熔岩所覆盖,形成了规模宏大的暗色熔岩平原因此,月海盆 地的形成以及继之而来的熔岩喷发,构成了月球演化史上最主要的事件之一 月球上的陨击坑通常又称为环形山,它是月面上最明显的特征环形山(crater), 希腊文的意思是“碗“,所以又称为碗状凹坑结构环形山的形成可能有两个原因,一 是陨星撞击的结果,二是火山活动;但是大多数的环形结构均属于陨星的撞击结果 1924年,吉福德(A. C. Gifford)曾把月坑同地球上的陨石坑作了比较,证实了月坑 是陨星撞击形成的因此,陨击作用是形成现今月球表面形态的主要作用之一许多 大型环形山都具有向四周延伸的辐射状条纹,并由较高反射率的物质所组成,形成波 状起伏的地形,向外延伸可达数百公里环形山周围有溅射出来的物质形成的覆盖层 ;溅射的大块岩石又撞击月球表面,形成次生陨击坑由于反复的陨星撞击与岩块溅 落,以及月球内部喷出的熔岩大规模泛滥,使得许多陨击坑模糊不清,或只有陨击坑 中央的尖峰露出覆盖熔岩的表面。
四、月球运动 地球与月球构成了一个天体系统,称为地月系在地月系中,地球是中心 天体,因此一般把地月系的运动描述为月球对于地球的绕转运动然而, 地月系的实际运动,是地球与月球对于它们的公共质心的绕转运动地球 与月球绕它们的公共质心旋转一周的时间为27天7小时43分11.6秒,也就 是27.32166天,公共质心的位置在离地心约4671公里的地球体内 宇宙间天体之间都存在相互间的作用,其中所谓“潮汐作用“是重要的作用 形式之一由于地月间距离相对较近,这种潮汐作用更为明显太阳系天 体中,月球对地球的潮汐作用约为太阳对地球潮汐作用的2.2倍,并远远大 于其它天体对地球的潮汐作用由于月球的潮汐摩擦作用使得地球自转变 慢,每天时间变长,平均每一百年一天的长度增加近千分之二秒同时, 由于地球自转变慢,使得月球缓慢向外作螺旋运动,目前月球正以每年3~ 4厘米的速度远离地球同样道理,地球对月球的潮汐作用,使得月球自转 周期变得与其公转周期相同月球的自转和公转都是自西向东的月球的 这种自转,称为同步自转因此,自古以来,人们看到月球总是以同一面 朝向我们地球 人类在开始记录地球史的时候,就已通过观测月球位置和位相来计时。
通 过对月球和太阳周期性运动的研究,使得古代中国人和美索不达米亚人创 立了历法公元前300年,巴比伦的天文学者已能预报月食 月球形成学说 月球的天文演化同地月系统的天文演化有重要关系地月系统的天文演化,同这一行星— —卫星系统的形成有关在地月系统的形成中,很重要的一个问题是月球的形成问题目 前人们普遍认为,太阳系中行星——卫星系统的形成机制,基本上与太阳——行星系统的 形成机制相同;或者,至少在主要方面大体上相一致已有关于月球起源的学说,可以分 为三大类:1. 地球分裂说,2. 地球俘获说,3. 共同形成说 1.地球分裂说认为,在太阳系形成的初期,地球和月球原是一个整体,那时地球还处于 熔融状态,自转快由于太阳对地球强大潮汐力作用,在地球赤道面附近形成一串细长的 膨胀体,终于分裂而形成月球在19世纪末,乔治×达尔文(Geoge Dorwin)在研究了地 月系统的潮汐演化后认为,月球是从地球分离出去而形成的,并提出太平洋盆地就是月球 脱离地球时所造成的一个巨大遗迹在此期间,支持分裂说的人已经知道太平洋地区地壳 缺失硅铝层,由于形成月球的物质分离出去,使得该地区地壳的硅镁层暴露出来所以他 们推测月球从地球上分离出去的具体位置是在太平洋地区。
2.地球俘获说认为,月球可能是在地球轨道附近运行的一颗绕太阳运行的小行星,后来 被地球所俘获而成为地球的卫星支持俘获说的人认为,由于月球的平均密度只有每立方 厘米为3.34克,与陨星、小行星的平均密度十分接近因此,很有可能月球原是一颗小行 星,在围绕太阳运行中,由于接近地球,地球的引力使它脱离原来的轨道而被地球所俘获 他们认为,月球的运动轨道显著地偏离地球赤道面,而比较接近各行星绕太阳运行的公 转平面,因此,月球是给地球俘获的可能性较大有人认为这个俘获事件发生在35亿年前 ,整个俘获过程经历5亿年月球在被地球俘获后,由于受到地球的潮汐力作用,喷发出 大量岩浆,形成了月海玄武岩 3.共同形成说的研究者则认为地球和月球是由同一块原始行星尘埃云所引成它们的平 均密度和化学成分不同,是由于原始星云中的金属粒子在形成行星之前早已凝聚在形成 地球时,一开始以铁为主要成分,并以铁作为核心而月球则是在地球形成后,由残余在 地球周围的非金属物质凝聚而成 现代的许多研究表明月球的形成比较大的可能性是倾向于共同形成说从地月系统来看, 地球是中心天体,月球是地球的卫星因此,地球的演化历史决不会短于月球的演化史; 此外,月球表面没有大量的硅铝质岩石,否定了地壳物质分出一部分形成月球,而同时在 地球上形成大洋盆地的学说。
根据对阿波罗11号带回的月球岩石样品的元素分析,以及对 岩石样品中的铀——钍——钴系同位素的分析结果比较有利于地球和月球作为一个行星— —卫星系统的共同形成说月球玄武岩中化学元素的丰度同地球玄武岩中元素的丰度的对 比研究表明,月球玄武岩的元素丰度更接近于地球的丰度,而不是接近于宇宙的丰度同 时,月球样品中氧的同位素组成与地球上氧同位素的组成没有什么区别由此得出结论, 月球与地球是在太阳系的同一区域内形成的,这就排除了月球是在距地球相当远的地方形 成的可能性,这对“俘获说“是个否定因此,现代的许多研究已经有越来越多的证据说明 共同形成说有比较大的可能性从一般性的讨论也可看出,月球由围绕原始地球的星子及 其它物质颗粒和气体吸积而形成的模式,要比地球俘获月球和地球分出物质形成月球的模 式更为合理些 月球表面上古老的高地的构造特征,证明月球在40~46亿年间曾遭受了强烈的陨击作用 ;当然对地球来说也可能如此此外,我们不能排除,在46亿年以前的演化时期,地月系 统曾遭受到强烈陨击作用的可能性因此,在整个天文演化时期内,地月系统所可能发生 的巨大陨击体的撞击与俘获,对地月系的运动状态和本身结构状态会造成的重大影响。