书城科普读物发现太阳系
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第18章 地球的卫星——美丽的月球(3)

假设满月是一个圆形,那么无论月相如何变化,它的上下两个顶点的连线都一定是这个圆形的直径(月食的时候,月相是不规则的)。当我们看到的月相外边缘是接近字母“C”形状时,这时的月相则是农历十五日以前的月相,相反,当我们看到的月相外边缘是接近“C”字母形状时,那么这时的月相则是农历十五日以后的月相。

最初几次月球探险表明,月球是个干燥的天体。一位科学家曾断言,它比“戈壁大沙漠干燥100万倍”。“阿波罗”计划的最初几次都未在月球表面发现任何水的踪迹。可是“阿波罗15号”却探测到月球表面有一处面积达200多平方千米的水汽团。科学家们争辩说,这是美国宇航员废弃在月亮上的两个小水箱漏水造成的。可是这么小的水箱怎能产生这样一大片水汽?看来这些水汽来自月球内部。

红月亮和蓝月亮——月食之谜

满月会发生许多离奇古怪的事情,但有一个天文现象是你所不知道的:在满月的时候,我们的人造卫星会受地球磁尾煽动的刺激,从而引起月球尘暴和宇航员遭电击的静电释放现象。宇航员遭到的电击就像是袜子从热的干衣机中取出会出现噼啪静电声音一样。

月光被挡住以后

月食是自然界的一种现象,当太阳、地球、月球三者正好或者几乎在同一条直线上时(地球在太阳和月球之间),太阳到月球的光线便会部分或完全地被地球掩盖,由此产生了月食。按照月亮被遮挡范围的不同,月食分为月全食、月偏食和半影月食三种。

要发生月食,月球必须位于地球背对太阳的方向。在一个“朔望月”内,只有逢“望”的日期,月球才有可能位于地球背对太阳的方向。因此,满月是发生月食的必要条件。不过,逢“望”未必发生月食。经验告诉我们,大多数望日都不发生月食。人类对月食的观测历史已有4000多年,早在东汉时期,我国的大科学家张衡就已经能够解释月食发生的原理。

“蓝月亮”和“红月亮”

在天文历法和年鉴中,当一个月出现两次满月时,第二个满月就被赋予一个充满神秘浪漫色彩的名字——蓝月亮。蓝月亮属罕见天文现象,但也并非极不寻常。一般情况下,一个月仅有一次满月。根据历法计算,两次满月之间相隔29.5天左右,而目前采用的公历历法中每个月的时间大月为31天,小月为30天,这就出现了一个时间差,导致农历的一个月可能同时出现两个满月。经计算,平均每过32个月就会出现一次蓝月亮。

其实蓝月亮与往常并没有本质区别,月亮也不可能呈现出真正的蓝色。通常情况下,月亮发出珍珠白的颜色,有时可见淡黄色。从天文科学观点分析,月亮颜色与其反射太阳光的原理有关,而与具体日期没有任何关系。

民间曾传说,蓝月亮是灾难的预兆。根据记载,历史上也的确出现过蓝色的月亮,且往往伴有灾难发生。夜空出现蓝色月亮,其实就是因为森林大火、火山爆发等灾害,产生的烟雾和尘埃颗粒在地球大气层中集结对光的折射间接造成的。

1883年,印尼喀拉喀托火山爆发,火山灰飘到地球大气层高处,当夜人们看到的月亮就变成了蓝色。但蓝月亮现象是天体运行自然规律所致,把自然灾害与蓝月亮联系在一起根本没有科学依据。

暗红色的“红月亮”

我们都知道太阳光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光线混合成的。当太阳光经过地球上的大气层被折射到地球背后影子里去的时候,它们都受到大气层中极其微小的大气分子的散射和吸收。像黄、绿、蓝、靛、紫等色的光波比较短,在大气中受到的散射影响比较大,它们大部分都向四面八方散射掉了;红色的光线波长比较长,受到散射的影响不大,可以通过大气层穿透出去,折射到躲在地球影子后面的月亮上。所以,在月全食时,公众看到的月亮是暗红色的,即所谓的“红月亮”。而我们在清晨和傍晚看到的太阳总是红彤彤的,也正是这个原因。

一年内能有几次月食

天文专家表示,一年内最多可能发生两次到三次月食。这是因为只有当满月出现在黄白交点附近时,才会发生月食。黄白交点有两个,所以一年中有两个季节可能发生月食,叫食季。月食的发生必须是满月出现在黄白交点的一定界限之内,这个界限就叫做“食限”。

太阳每天在黄道上向东移动约1度,由于月食的“食限”为12度左右,太阳从黄道和白道交点以西的12度运行到黄道和白道交点以东的12度,大约需要24天,也就是说月食的每一个食季为24天,这个天数比一个“朔望月”的平均天数29.53天还要短。因此,在一年365.2422天之内,包含了两个不完整的食季(一个在年头,一个在年尾)和一个完整的食季,在这种情况下就可能发生三次月食、两次月食、一次月食或不发生月食。

“朔望月”,古时候称“朔策”,即月相变化的周期。“朔望月”里的“望”,是一个天文名词。当月亮与太阳的黄经差为180度时的瞬间称为“望”(也称“望月”、“满月”)。月亮与某一恒星两次同时出现空中的时间间隔叫做“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。“恒星月”与日常生活关系不大,“朔望月”却因为是月亮圆缺变化的周期,与地球上涨潮落潮、航海、捕鱼、人们夜间的活动都有密切的关系。在宗教上月相也占有十分重要的位置,所以人们将“朔望月”作为计时单位。

震动的月球——像地球一样“地震”

在人类到达月球之前,科学家们一直认为“月球是一个死寂的世界”,但是自从“阿波罗”飞船宇航员降落月面,并在月面设置了几台地震仪后他们才知道,月球是一个极其“活跃”的世界。

不知道震源在哪里

设在月面的地震仪曾多次记录到月震,科学家们把多数月震称为“微型月震”,根据月震记录,月球的活动和振动不仅多次反复发生而且有时强度还相当可观。莱萨姆博士解释说:“当发生这种乱哄哄的微弱震动时,有时2小时发生一次,有时几天后才能平息下来。目前还不知道这种‘成群’震动的震源在哪里。”

千次连续不断的月震成为了自然现象

设在月面的地震仪还记录到1~9分钟内传来的高频振动,科学家们感到十分困惑,他们推测只能是月面的某一区域正发生移动,可是这种高频振动发生了多次且持续不断,科学家们的推测似乎并不准确。直到今天成千次微震仍在发生,可以认为是一种自然现象,后来莱萨姆博士发现在这种振动中有一种独特的类型,它们发生在月球最接近地球的时候。他认为这是由于这时地球作用于月球的引力增强,使月壳产生振动。

有意思的是,微型月震多发生在月面的裂隙上。所谓裂隙就是月面上延绵几百英里的窄而深的沟。不过有的科学家认为月面上并不存在什么裂隙。

莱姆博士指出,微型月震和月壳的振动现象与月球内部的热能并无直接关联,与其说是月面火山活动不如说是月壳的变动。这些微震中的大者也在里氏震级二级以上,而且震源深度不到0.8千米。

“月球钟声”代表月球是空心的

地理、天文常识告诉我们,自然形成的天体几乎都是实心的。只有人造天体、卫星、宇航器才可能是空心的。天体究竟是空心还是实心,当然我们不能用天平去称,也不能用阿基米德浮力定理将之放入海洋中去称量。惟一的办法就是用更为先进的仪器手段去测量(比如测量共振频率、共振时间,或用无线电波探测等方法)。

1969年,在“阿波罗11号”探月过程中,当两名宇航员回到指令舱后3小时,“无畏号”登月舱突然失控,坠毁在月球表面。离坠毁点72千米处的早先放置的地震仪,记录到了持续15分钟的震荡声。如果月球是实心的,这种震波只能持续3~5分钟。

欧、美报纸亦曾报道“月球钟声”,说登月舱在首次和以后几次起飞时,宇航员们听到钟声。其实那儿并无教堂,月球外壳(特别是背面)像是特种金属制品,整个月球犹如一口特大的铜钟!这一现象证明月球是空心的。

宇航员离开月球时,月球居然震动了55分钟以上1969年11月20日4点15分由“阿波罗12号”制造了一次人工月震,其结果充分说明月球是中空的。细节如下:美国宇航员以月面为基地设置了高灵敏度的地震仪,通过无线电波能将月震资料发送回地球。“阿波罗12号”的宇航员设在月面的地震仪十分精密,比在地球上使用的地震仪灵敏度高上百倍,它能测出人们在月面造成的震动的百万分之一的微弱震动,甚至能记录到宇航员在月面上行走的脚步声。

人类首次对月球内部进行探测起于“阿波罗12号”,当宇航员乘登月舱返回指令舱时,用登月舱的上升段撞击了月球表面,随即发生了月震。这把正在进行观测的美国航空航天局的科学家们惊得目瞪口呆:月球“摇晃”震动55分钟以上,而且由月面地震仪记录到的月面“晃动”曲线是从微小的振动开始逐渐变大的。从振动开始到消失,时间长得令人难以置信。振动从开始到强度最大用了七八分钟,然后振幅逐渐减弱直至消失。这个过程用了大约一个小时,而且“余音袅袅”,经久不绝。

“月球——宇宙飞船”的假说成立

在“阿波罗12号”造成“奇迹”后,“阿波罗13号”随后飞离地球进入月球轨道,宇航员们用无线电遥控飞船的第三级火箭,使它撞击月面。

当时的撞击相当于爆炸了11吨TNT炸药的实际效果,撞击月面的地点选在距离“阿波罗12号”宇航员设置的地震仪140千米的地方。

月球再次震撼了。如用地震学上的术语说:“月震实测持续3个小时”,月震深度达35千米至40千米,月震直到3小时后才逐渐结束。这种“月钟”长鸣如果用“月球——宇宙飞船”假说来解释就很自然,这种月震也在预料之中。此假说将月球描述为一个表面覆盖着坚硬外壳的中空球体,如果撞击那个金属质的球壳,当然会发生这种形式的振动。

让月球转个身——月球的背面是什么

月球一直都围绕着地球在转动,并且在运动的过程中,它始终把“微笑的脸蛋”朝着大家,久而久之让人们更加疑惑它后面藏着什么东西,有人说,月亮的背面,重力可能要比正面大一些,也许有空气和水的存在。有人预言说,可以断定那里有一片环形山,既广阔,又明亮。也有人说,地球北半球大陆多,南半球海洋多。月亮上可能也是这样;月亮正面的中央部分是高地,月亮背面的中央部分是“大海”。那到底是什么样子的呢?

月亮的背面是个谜

月亮的旋转运动,在地球引力影响下,自转和公转周期是一致的。因此,月亮永远只以半个球面对着地球。月亮的公转轨道面和地球公转轨道面有个交角,这就使月亮自转轴的南端和北端,每月轮流地朝向地球,在地球上,有时宇宙地球之谜能看到月亮的南极和北极以外的部分。实际上,地球上看到的月亮表面不只是半个球面,而是月亮表面的59%。还有其余的41%的月面(月亮的背面)呢?由于它始终背着地球,人们没法瞧见,千百年来,对它一直是个猜不透的谜。

第一张月亮背部的照片

1959年1月2日,苏联发射的“月球1号”,于1月4日飞抵距月亮6000千米的上空,拍摄一些照片传到了地球。1959年10月4日,苏联又发射了“月球3号”自动行星际站。它于10月6日开始进入绕月球的轨道飞行,7日6时,它已转到月亮背面大约七千米的高空。当时地球上看到的是“新月”。月球背面正是受太阳照射的白天,是照相的大好时机。

当行星际站运行于月亮和太阳之间的时候,在40分钟内拍摄了许多不同比例的月球背面图,然后进行显影、定影等自动处理,而通过电视传真把资料发回地球。这是有史以来拍摄到的第一批月亮背面的照片。从此,这个千年奥秘终于被揭开了。

月亮的背部是什么样子的

月亮的背面也是像正面一样的半球,绝大部分是山区,中央部分没有“海”,其他地方虽有一些海,但是都比较小。背面的颜色比正面稍红些。现在,科学家已经绘制成一幅较详细的背面图,并且给那些背面的山和“海”,按国际规定来命名。

环形山多以已故世界著名科学家的名字命名,有五座环形山用中国古代石申、张衡、祖冲之、郭守敬和万户五位科学家的名字命名。其中规模最大的是万户环形山,面积约六百平方千米,它位于南半球,夹在赫茨普龙与帕那(都是英国物理学家)两座环形山之间。

1966年,美国“月球太空船2号”拍摄的照片,使人们能够仔细地看清月面上那些大量错落、形状不一的圆丘,同美国西北部的圆丘相似。科学家认为,它们是由月亮内部熔岩向月面鼓涌形成的。现代科学仪器观测的结果和宇航员带回的月亮岩石所作的分析,使科学家得出这样的假设:火山运动和陨星撞击这两种自然力量在月貌的形成中都发挥了作用。许多圆丘和较小的环形山是火山在活动中形成的,而那些大环形山是陨星撞击月亮时造成的。