书城童书鲜为人知的月球奥秘
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第4章 月球,我们的近邻(3)

什么力量能使海洋水面涨落呢?我们祖先很早就注意到这种潮汐现象与月球有着密切关系。东汉哲学家王充明确指出:“涛之起也,随月盛衰。”

但古人还不知道其中的道理。直到牛顿发明万有引力定律以后,才找到潮汐的原因。

万有引力告诉我们:宇宙中一切物体之间都存在着互相吸引的力量。月球是距离地球最近的天体,它与海水运动关系最大。月球吸引地球,地球拉着月球,它们相互吸引的同时,又各自绕地月系统的质心做圆周运动,于是又产生排斥力。当吸引力大于排斥力时,在吸引力作用下,海水便向着月球方向聚集堆积,渐渐升高,形成高潮;在与月球相反的另一面,排斥力大于吸引力,在排斥力的作用下,海水又要向背着月球的方向聚集堆积,也同样形成高潮。至于这相对方向的中间地方,由于海水被两端拉走,就要慢慢降低,形成低潮。

这样,涨面就变成与鸡蛋一样的椭球形状。地球每天自转一周,所以在大约一昼夜时间里,海水一般有两次涨潮,两次落潮。在天文学上称天文潮汐。

天文学家根据自身的实际体会和观察天文潮汐对一些人的实际影响认为,每月的朔日和望日的引力,并不都是最大的,在有的月份,似乎是朔、望日的前一天引力最大。究竟是不是这样和为什么这样,还需要天文工作者做进一步研究。除了月球和太阳的引力之外,太阳系的其他天体对地球也有引力,都是天文潮汐引力的组成部分,只是都比较小,有时仅作为月球、太阳对地球引力的叠加因素,这里不作详述。天文潮汐对人类和地球产生了各种各样的影响,从而在地球上和人类中发生奇异万千的、有规律的现象。

月球是地球的卫星吗

从地球上看太阳和月亮,几乎一样大,是同样显著的天体。太阳是白天主角,金光灿烂,月亮是夜晚明星,明亮皎洁。因此,古人曾长期把太阳和月亮相提并论,日月同辉。然而,现在我们知道月球无论从哪方面都无法与太阳平起平坐。日月并提只因月球是离地球最近的天体。

月球距地球384400千米,如果坐波音飞机飞到月球,要连续不断地飞12天左右,这种距离在太阳系里可以说是近在咫尺。太阳距地球是1.5亿千米,是月地距离的390倍。

月球离地球近,看起来大小和太阳差不多,月球在大卫星世界中,其大小还能占据一席之地。在太阳系的这些卫星中,它们明显地分为两大类。66颗卫星中,有7颗称得上是“大卫星”,直径在3000—6000千米,可与大行星之一的水星媲美。另外的卫星直径大多在1000千米以下,非常小,有的直径只有几十千米,被戏称为“飞行的大山”。

在七颗大卫星中,月球列第五,仅次于土卫六5120千米、木卫三5276千米、木卫4820千米、木卫一3632千米。月球直径为3476千米,是地球半径的1/4,是太阳半径的1/400。现在,半径只有太阳1/400的月球,距离地球比太阳近390倍,因此,太阳看起来和月球一般大。

月球本身不发光,夜晚的“明亮”效果是反射太阳光的结果。月面真实颜色是灰黑的,虽然月面吸收了93%的太阳光,但反射率仅7%,不过其亮度可与白天的太阳相媲美,足够人们欣赏。

月球质量是地球的1/8,半径是地球的1/4。据此,人们知道月球表面引力很小,月面重力是地面重力的1/6,登月的宇航员对这一点感受很深,他们觉得整个人像要飞起来似的,轻飘飘的。你可以轻而易举地飞檐走壁,也可以扮一回力举千钧的力士。你在地球上举起50千克重物,到月球上便能举起地球上300千克的重物。一切的举止动作像电影中的“慢动作”一样轻灵飘忽。因为重力小,所以月球无法保持住大气。月球上比真空还要真空,所以无大气的月球又呈现出地球所没有的景观。

月球的昼夜都是突然来临的。月球面对太阳的一面光明而酷热,比地球上看到的太阳明亮千百倍,温度可达127益,石头热得烫手;背对太阳一面却十分黑暗和寒冷,温度可一直下降到—183益,温差高达300多摄氏度。在月球上看太阳东升西落需很长时间,月球白昼长达两个星期,月亮上的一天等于地球上29天半时间,所以需要耐心地等。

月球没有空气,声音无法传播,任何人到了月球都会变得又聋又哑,宇航员在月球上也要靠无线电才能通话。月球上没有水,更没有风、云、雨、雪、电等风起云涌、闪电雷鸣的天气变化。

让人不可思议的“野月亮”

好端端的一个圆圆的月亮,突然在一个角上出现了黑影,而且还在不断地扩大,扩大到一定的程度之后,有时甚至把整个月亮都遮住了,经过一段时间之后,黑影又一步步往外退,最后是黑影全部退出月面,月亮恢复原来的样子。

这是一次月食的全部过程。

也曾有人把那个突然“光临”的黑影称为“野月亮”,平常我们看到的那个明亮的月亮就被称为“家月亮”,月食就被叫做“野月吃家月”。

其实,我们的地球只有一个月亮,它就是地球的唯一卫星,或者叫月球。

至于那个被称为“野月亮”的黑影,它既不是月亮,更无所谓“野”,它实际上只是我们地球自己的影子罢了。

地球也是一个不能自己发光的天体,被太阳照亮的半个地球是白天,得不到太阳光的另外半个地球就是夜晚。

在阳光的照耀下,物体后面都拖着一条影子,地球也不例外。尽管随着地球、太阳之间距离的变化,地影有长有短,但无论是在什么样的情况下,它永远是一条紧接在地球后面的巨大无比的“尾巴”。地球的这条影子尾巴平均长138万多千米,最短也不会短于136万千米,最长则可超过140万千米。

月、地之间距离的变化范围大体是36—40万千米。大家可以看到,月亮环绕地球运动而转到了地球背向太阳一侧的时候,只要机会合适,它就会从地球的影子中穿过,影子把一部分月亮遮住的现象也就是整个月亮都进入了地球的影子时,就是月全食。不像日环食那样,永远也不会发生月环食,道理也很简单,因为月亮穿过的地影那个部分,其直径远远超过月亮的直径,地影永远也不可能只遮住月亮的中间部分,而让它还露出一圈边来。

月食只有月全食和月偏食两种。因为地球的本影锥很长(最短也有1360000多千米),这远比月亮和地球之间的最大距离还要大得多,所以发生月食时,月亮只能进入地球的本影内,而永远不会进入地球本影锥尖外的伪本影中,就是说月食不会有环食现象发生。如果月亮只有一部分进入到地球本影内,即月面只有一部分被遮住,这就是月偏食。如果月面整个被地球本影遮住,这就是月全食。

由于月亮是自西向东绕地球转动的,所以在发生日食时,总是太阳的西边缘开始被月亮遮住,并慢慢向东边缘发展。一次日全食的全过程共分为五个阶段:初亏、食既、食甚、生光、复圆。月面的东边缘和日面的西边缘相外切时称为初亏,即日食过程开始的时刻;初亏过后,当月面东边缘与日面的西边缘相内切时称为食既,这是日全食开始;食既以后,当月面的中心和日面的中心相距最近时称为食甚(对偏食来说,食甚是太阳被月亮遮去最多的时刻);当月面后西边缘和日面的西边缘相内切的瞬间称为生光,这是日全食结束的时刻;生光之后,月面继续移离日面,当月面的西边缘与日面的东边缘外切时称为复圆,日食的全过程到此结束。日偏食时只有初亏、食甚和复圆三个阶段。日环食则与日全食一样,包括初亏、食既、食甚、生光、复圆五个阶段。

月食时总是月亮的东边缘首先进入地影,当月亮与地球本影第一次外切时,这标志着月食的开始,称为初亏;初亏之后月亮慢慢进入地球本影内,当月亮与地球本影第一次内切时标志月全食开始,称为食既;当月亮圆面的中心与地球本影中心最接近的瞬间,称为食甚;食甚过后,月亮慢慢在地球本影内移动,当月亮与地球本影第二次内切时,标志着月全食的终结,称为生光;生光之后,月亮逐渐离开地球本影,当月亮与地球本影第二次外切的瞬间,标志着月食整个过程的完结,称为复圆。所以,月全食也同样有五个阶段:初亏、食既、食甚、生光、复圆。而月偏食则只有初亏、食甚和复圆三个阶段。

我们在日食和月食的预报中,常常会看到“食分”这样一个词,它用来表示食甚时日面或月面被遮掩的程度。对于日偏食,食分是指日面被遮去部分和日面直径之比。以太阳的直径作为1,如果食分为0.5,就表示太阳的直径被遮去了一半。对于全食或环食,食分是月面直径与日面直径之比,很显然,日全食的食分总是大于或等于1,日环食的食分小于1。对于月偏食,食分是指在食甚时月亮直径被遮的多少和月亮直径之比。如果食分为0.7,那么就表示月亮的直径被遮去7/10。对于月全食,食分指月亮直径进入地球本影部分与月亮直径之比,所以月全食时,食分大于1或等于1。

美丽壮观的天象

晴朗的白昼,阳光灿烂,突然间光芒四射的太阳被一个黑影遮挡住,黑影逐渐扩大,有时甚至太阳的整个圆面完全被遮住,这时黑夜突然降临大地,气温骤然下降,天空呈现一片夜色,明亮的星星显露了出来,这就是日食的整个过程。

日食,特别是日全食,是天空中颇为壮观的景象。如果把日全食的过程拍成一部电影,可以看到这样一些镜头:一个黑影从太阳西边遮来,被遮的面积逐渐扩大,当太阳只剩下一个月牙形时,天色昏暗下来,慢慢地太阳全被遮住。突然,太阳四周喷射出淡蓝色的日冕和红色的日珥。

月影不断向东移去,太阳西边缘又露出光芒,大地重见光明,太阳渐渐恢复了本来面貌。

仔细观察,在日全食即将开始或结束时,太阳圆面被月球圆面遮住,只留下一圈弯弯的细线,这时往往会出现一串发光的亮点,像是一串晶莹剔透的宝珠。这是由于月球圆面边缘高低不平的山峰把太阳发出的光线切断造成的,英国天文学家倍里于1838年和1842年首先研究并描述了这种现象,所以它被称为倍里珠。

倍里珠

倍里珠是日食时出现的一种亮点现象。在日全食的过程中,当月球即将全部遮没日轮的瞬间,从黑色的月球边缘突然出现一个或数个发光亮点,形似一串光彩夺目的“珍珠”,或是指环上的“钻石”。这种“珍珠”的寿命异常短暂,甚至用“昙花一现”来形容它还嫌太长,只要月球继续移动一下,这种现象便立即消失。

这种现象的产生,是因为月球不是一个光滑的圆球,它的表面山峦起伏、崎岖不平。当月球即将把日轮全部遮没,或是月球即将离开日轮的刹那间,月球边缘总有1个或数个山谷和凹地成为月轮的缺口,太阳光便能穿过这些小小的缺口射向地球,形成一个或一串发光的亮点。此时,整个太阳均已失去了光辉。唯独这个缺口依然明亮耀眼,十分壮观,令人终生不忘。

由于这种亮点很像一串在黑暗的天穹上大放异彩的宝珠,也为了纪念英国天文学家倍里为解释这种现象所作出的贡献,天文学家把这种突如其来、转瞬即逝的奇景叫做“倍里珠”。除日全食外,在日环食的过程中也会发生倍里珠现象。