书城科普读物神秘的太空世界丛书:飞向月球
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第3章 神奇的月球(3)

科学家们把撞月时机选在7月31日凌晨6时左右,因为此时正好是天空最为洁净的时刻,而且地面和地球轨道上的各观测点都相对集中在较佳的观测区内。撞击点在月球南极一座环形山的内侧,是科学家们经过仔细计算和对比后筛选出来的。该环形山的直径大约为80千米,大小较为适中。山口内部非常深,有大片阳光永远照射不到的阴影区,而山口顶部的突出部分又较为平缓低矮,使月球“勘测者”号能够以极高的速度和极小的角度直接撞击山口内侧的阴影区。

虽然月球“勘测者”号经过一年半的运行燃料已基本耗尽,质量只剩下161千克,但它撞月一瞬间的速度却超过6100千米/小时,所产生的撞击力相当于一辆时速1800千米、重2吨的汽车,或者一架全速飞行的大型喷气式客机所产生的撞击力,可以形成山崩地裂、岩石飞溅的壮观景象。根据科学家们的预测,如果被撞区域确有水冰的话,月球“勘测者”号撞击产生的高温将使游离于月壤和月岩中的水立即汽化,以蒸汽的形式挥发出来,并随着崩裂的月岩碎片抛射到半空中,形成一片短暂存在的极其稀薄的“云”,总质量大约为40千克。此时,这些已亿万年“不见天日”的水分子在毫无掩蔽的强烈阳光的直接照射下,将立即分解成氢离子和氢氧根离子。大约4秒后,早已将焦点对准撞击区的、位于地球轨道上的“哈勃”空间望远镜以及地面上美国得克萨斯大学麦克唐纳实验室的天文望远镜等10多个观测点将立即对从月面迸射出的物质进行观测。这其中,最重要的就是要捕捉到氢氧根离子形成的紫外光,此外还将拍摄能够显示水汽存在的红外线照片。如果迸射出的物质中确实存在水蒸气或是其氢氧根衍生物,那么就证明此前有关月球上存在水冰的论断是正确的。而且地面和地球轨道上的各观测点都相对集中在较佳的观测区内。撞击点在月球南极一座环形山的内侧,是科学家们经过仔细计算和对比后筛选出来的。

令人遗憾的是,当月球“勘测者”号按计划准确地一头撞进那座无名环形山的山口后,地面上的观测点却未能观测到撞击后迸射而出的任何物质。但这并不表明月球上不存在水,科学家们还将设计类似的卫星撞月计划。

知识点月球最冷的地方

美国宇航局科学家说,月球南极终年不见阳光的月球坑可能是太阳系最冷的地方,那里比太阳系边缘的冥王星还要冷。

科学家们根据月球勘测轨道飞行器发回的数据得出这个结论。数据显示,月球南极永久阴影区温度约为零下240摄氏度,略低于冥王星表面温度,足以将潜在的水冰或者氢封存。

美国宇航局科学家戴维·佩奇说,月球上最寒冷的地方通常是那些更加不见天日的“坑中坑”。探测器在福斯蒂尼、休梅克、霍沃思这三个月球坑都探测到极低温度。

月球对地球的影响

月球与地球构成了天体系统的最基本的单元——地月系(天体层次:地月系—太阳系—银河系—总星系),与地球可以说得上是形影相随,关系非同寻常。它对地球的影响比较明显,主要表现在以下2个方面:①地球上夜晚的自然照明,大家都知道主要是靠月亮。否则的话,地球上的夜晚将是漆黑的,是无法想象的。②地球表面各处所受的月球和太阳的吸引力不同,因而地球上的水体产生了相应的明显潮汐现象(在我国古代,人们把早晨的海水涨落情况称之为潮,晚上的海水的涨落情况称之为汐,两者合称潮汐现象。海面周期性升降的潮汐现象,主要是月球、太阳对地球各处引力不同造成的)。

潮汐

地月系引力关系图与地球对月球的产生引力一样,月球对地球也有引力,这使得地球略呈椭圆形,这种变形对坚固的陆地几乎构不成什么影响,不过使沿海岸线产生潮汐。潮汐反过来又影响地球自转的速度以及和月球之间的距离。

当地球表面进入和退出月球引力所造成的海洋膨胀区时,海洋表面每天要有两次涨潮与落潮。潮汐的实际高度取决于月球在公转轨道上的位置,也取决于当地的地形。

潮汐的起因

在地球上,距离月球最近的海水对月球的引力感觉最明显;相反,地球背面的海水受到月球的引力最小。月球围绕地球公转时,两个潮汐高潮形成,并随月球在地球表面运行。地球的自转导致潮汐略早于地球,而非与地球在一条直线上。

大潮与小潮

满月和新月时,太阳、地球与月球正好处于一条直线上。太阳的引力和月球的潮汐力结合起来产生了最高的涨潮和最低的落潮,这就是大潮。当月相出现上弦月和下弦月时,太阳与月球之间形成直角。太阳的引力部分地抵消了月球的潮汐力,导致了小潮。

月球引潮力

美国宇航局的科学家谢鲁·皮尔逊博士研究指出,在太阳系最初形成时,月球即受到地球的牵引而为它的卫星,而月球在被扯到靠近地球的过程中,曾经对地球产生了极大的影响。

月球对地球具有引潮力的作用。科学家们已经研究证实,月球引力潮有如下作用:

月球对地球具有引潮力的作用(1)月球引潮力能使地球自转轴的倾斜角保持稳定,从而使地球的气候相对稳定。如大家所知,月球和地球作为两个不同的天体,相互之间具有引力作用,现在地球自转轴的倾斜角变化在5度以内。但是如果没有月球,地球自转轴的倾斜角会以数百万年为一周期发生0度~50度的变化,地球气候因而也会因此发生大幅度变化,最终将使地球成为生物无法生存的环境。

(2)月球引潮力还会掀动大气,形成所谓的“气潮”。“气潮”可以影响气压和天气,比如满月时的气压就往往较低。有关研究也发现,全美国最厉害的暴风雨发生在新月后1~3天或月圆后的3~5天。因此,有人主张在预报天气时应考虑月相。

(3)月圆之夜地球还会稍许变暖。这是美国亚利桑那州立大学的气候学专家罗伯特·巴林和兰德尔·塞维尼通过分析气象卫星的观测结果后发现的。在过去的15年间,气象卫星精确测定了月光照射后产生的地球表面温度的细微变化,结果发现满月时地球的平均气温上升了0017摄氏度。

月扰人体

人与月球的关系也十分密切,精神病学家指出,人体约有80%是液体,月球引力也能像引起海洋潮汐般对人体中的液体产生作用,造成人体的“生物高潮”和“生物低潮”。满月的时候,生物潮处于高峰,月亮对人的行为影响比较强烈,这时人的头部和胸部的电势差比较大,人容易激动,情绪最不稳定,最易出事。日本救火会统计,每当月满之夜,火警要比平时多25%~30%;韦伯在《月球的影响》一书中写道:“1970年9月,当海潮高涨时,美国迈阿密市的凶杀案和住精神病院人数比平时增加。”比如青年人喜欢在月夜谈情说爱,而嗜酒者和精神不太正常的人常在月夜发作。美国伊利诺伊州立大学教授毛雷斯甚至指出,人类的谋杀、毒害、抑郁和心脏病等与月亮的盈亏也有一定关系。

美国的一位医生,曾调查了1000多例在手术台上的病人,发现病人的出血与月亮的运行有关。调查资料显示,其中82%的病人在月亮1/4上弦和1/4下弦之间的时候发生出血危机,而月亮圆时出血的病人最危险。所以,许多医生最忌在月圆之夜为病人动手术。

美国医学会收集了20年间50万份婴儿的出生表,发现多数婴儿出生在亏月(下弦月);荷兰沿海一带的产妇大多数是在潮水高涨的时候分娩。其秘密就在于月亮影响子宫的收缩。

月诱地震

当太阳和月球作用于地球的引力

最大时,就往往容易发生地震地震按成因一般可分为构造地震和火山地震。对绝大多数的构造地震来说,地震的发生主要取决于那里的地壳岩层是否濒于断裂。朔(农历初一)、望(农历十五、十六日)时,日、月、地三个天体接近一条直线,这时太阳与月球的引潮力合在一起,对地球的引潮力较平时大得多。这种引力不但使海水发生潮汐现象,而且也使地壳发生类似像涨潮、落潮的变化,形成“固体潮”,可触发即将断裂的地壳,诱发地震。美国地震学者研究认为,当太阳和月球作用于地球的引力最大时,就往往容易发生地震。据统计,20世纪以来发生的7级以上大地震13次。发现地震发生时间处在望时的2次;发震时间距朔、望1天的2次;发震时间距朔、望1~2天的5次,共计达9次,占统计总数13次的692%。这也足以说明,朔、望及其前后2~4天,引力大,易发生地震。

知识点上弦月和下弦月

上弦月和下弦月相貌差不多,但它们出现的时间、位置及亮面的朝向是不同的。上弦月出现前半夜的西边天空,它们的“脸”是朝西的,即西半边亮;下弦月分别出现在后半夜的东边天空,它们的“脸”是朝东的,即东半边亮。由于我国农历日期是根据月相排定的,所以我国古代的劳动人民有时靠它来判断农历日期及夜间的大致时间。

月球的运行轨道

月球以椭圆轨道绕地球运转,这个轨道平面在天球上截得的大圆称“白道”。白道平面不重合于天赤道,也不平行于黄道面,而且空间位置不断变化,周期约合地球上的173天。月球轨道(白道)对地球轨道(黄道)的平均倾角为5度09分。

月球运动示意图月球在绕地球公转的同时进行自转,周期为2732166日,正好是1个恒星月,所以我们看不见月球背面。这种现象我们称“同步自转”,这种现象几乎是卫星世界的普遍规律。一般认为是行星对卫星长期潮汐作用的结果。天体平动是一个很奇妙的现象,它使得我们得以看到59%的月面。主要有以下原因:①在椭圆轨道的不同部分,自转速度与公转角速度不匹配;②白道与赤道的交角。月球绕地球转动的周期,朔望月2953059日,恒星月2732166日。

知识点朔望月和恒星月

朔望月,又称“太阴月”。月球绕地球公转相对于太阳的平均周期。为月相盈亏的周期。以从朔到下一次朔或从望到下一次望的时间间隔为长度,平均为2953059天。

月亮与某一恒星两次同时中天的时间间隔叫做“恒星月”,恒星月是月亮绕地球运动的真正周期。朔望月比恒星月长,道理与太阳日比恒星日长是一样的。恒星月与日常生活关系不大,而朔望月却因为是月亮圆缺变化的周期,与地球上涨潮落潮有关,与航海、捕鱼有密切的关系,对人们夜间的活动有较大的影响,同时在宗教上月相也占有重要位置,所以人们自然地以朔望月作为比日更长的计时单位。

令人困惑的谜团

月球岩石年龄之谜

在实施“阿波罗”计划过程中,从美国航天员带回的月球岩石标本,经分析发现月球岩石99%的年龄要比地球上90%年龄最大的岩石历史更悠久。阿姆斯特朗在静海降落后拣起的第一块岩石的年龄是36亿岁,其他一些岩石的年龄为43亿岁和46亿岁,几乎和地球及太阳系本身的年龄一样大,而地球上最古老的岩石是37亿岁。

不可思议的是,“阿波罗11”号飞船带回的月面土壤标本据测定历史已长达46亿年。46亿年前正是太阳系形成的时候。这种月球土壤显然比它周围的岩石还要“年长”。

前苏联的无人月球探测器也获得了与此相同的结论。根据对从月海带回的月球岩石的研究分析结果,月球至少与太阳一样古老,是46亿年前形成的。