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月球(Moon)

月球,俗稱月亮,古時又稱太陰,是地球唯一的天然衛星,並且是太陽系中第五大的衛星。月球的直徑是地球的四分之一,質量是地球的 1/81 ,相對於所環繞的行星,它是質量最大的衛星,也是太陽系內密度第二高的衛星。

在月球最初形成並開始繞行地球之後,月球慢慢地飄入更遠的軌道;它的自轉與公轉同步化,這意味著它繞自己的軸心旋轉的時間和繞行地球軌道所花的時間相同,而且永遠以相同的一面對著地球。

月球背面和正面的不同之處,在於缺少黑暗的“月海”。

月球的地理特徵

月球是一個南北極稍扁、赤道稍許隆起的扁球。月球上有許多大片的黑色區域,稱作 月海” ,那是月球表面的玄武熔岩區域。玄武岩是一種灰黑色的火成岩,早期天文學家誤以為這些是有水的區域,故將它們取名 為“月海”。 幾乎所有的月海都位於月球正面,占正面面積的 31% ,相較之下,在月球背面只有少數的月海,只涵蓋了背面 2% 的面積。

月球上較亮的部分被稱為「高地」,因為它們高於大多數的月海。另一個會影響月球表面地形的主要地質事件是撞擊坑。小行星或彗星撞擊月球表面時都會形成隕石坑,現在估計單在月球正面直徑大於 1 公里的隕石坑就大約有 300,000 個,其中有些隕石坑以知名的學者、科學家、藝術家和探險家的名字命名。

月球的重力是地球的六分之一。而月球擁有一個強度不到地球磁場百分之一的外在磁場。此外,月球有一個非常稀薄、接近真空的大氣層。

月球的轉軸傾角只有 1.54 °,遠小於地球的 23.44 °。由於這個緣故,太陽照射對月球季節變化的影響很小,反而是月球表面地形對季節變化有重要作用。

月球-02 

電腦使用者,可於圖面上移動指標 察看細節

月球與地球的大小與距離

月球直徑約是地球的四分之一,就衛星與行星的相對大小比例來說,它是太陽系最大的衛星。

月球距離地球約 40 萬公里(光速約在 1.26 秒可達)

你知道地球與月球的實際比例嗎?或許你有些概念,但是不是那麼清楚呢?

潮汐效應

地球上的潮汐主要是來自月球牽引地球兩側引力強度的漸進變化,潮汐力,造成的。這在地球上造成兩處隆起,最清楚的是海潮,海平面的升高。由於地球自轉的速度大約是月球環繞地球速度的 27 倍,因此這個隆起在地球表面上被拖曳的速度比月球的移動還快,大約一天繞著地球的轉軸旋轉一圈。海潮會受到一些影響而增強:水經過海底時的摩擦力與地球自轉的耦合,水移動時的慣性,接近陸地的平坦海灘,和不同海洋盆地之間的振盪。太陽的引力對地球海潮的影響大約是月球的一半,它們相互的引力影響造成了大潮和小潮。

日食與月食

當地球、太陽和月球在一條直線上時,才會出現食。日食發生在朔(有別於新月),當月球介於地球和太陽中間。對照過來,月食發生在滿月,當地球介於太陽和月球中間。從地球看月球的角視直徑和太陽的角視直徑變化的範圍是重疊的,因此日食時會有日全食和日環食的可能性。在日全食,月球會將太陽的盤面完全遮蔽掉,因此以肉眼就能看見日冕。由於地球和月球的距離緩慢的在逐漸增加中,月球的角視直徑逐漸減小。這意味著在數百萬年前的日食,月球都會完全遮蔽掉太陽,而沒有發生日環食的可能。同樣的,從現在開始大約 6 億年之後,月球將不再能夠完全遮蔽掉太陽,因此將只會發生日環食。

由於月球環繞地球的軌道相對於地球環繞太陽的軌道有大約 5 °的傾斜,所以不是每個新月和滿月都會發生食。當食發生時,月球必須在兩個軌道平面交集的附近。日食和月食復發的週期性,由沙羅週期來描述,其周期大約是 18 年。

由於月球在天空中總是會遮蔽大約半度直徑圓型區域的視野,當一顆亮星或行星經過月球的後方時,就會發生掩星的現象:從視線中隱藏。這樣一來,日食只是太陽被掩蔽。由於月球非常的靠近地球,單獨一顆恆星被掩蔽的現象不是在地球上的任何地點都能見到,也不是同時見到。並且因月月球軌道的進動,每年會被掩蔽的恆星也都有所不同。

1999 年的日食

月球的探測

在冷戰期間,美國和前蘇聯一直希望在太空科技領先對方。這場太空競賽在 1969 7 20 日第一名人類登陸月球時達到高潮。美國阿波羅 11 號的指揮官尼爾·阿姆斯壯是踏足月球的第一人。

1969 7 20 日人類第一次登月任務中,太空人阿姆斯壯拍攝的太空人巴茲·艾德林。

美國從阿波羅 11 號到 17 號(除了阿波羅 13 號中止了登陸月球的任務)的任務,總共帶回 382 公斤、共 2,196 塊月球岩石和土壤的標本。在整個阿波羅任務中,許多套的科學儀器套件被建置在月球表面。能長期工作的儀器站,包括熱流量探測器、地震儀、磁強計,它們是阿波羅 12 號、 14 15 16 17 設置的。它們將資料直接傳送回地球,直到 1977 年才因為預算的理由而停止,但是工作站的月球雷射測距回向反射器陣列是被動式的儀器,它們仍然在使用中。

後阿波羅和月球,更多的國家已經直接參與月球的探測。在 1990 年,日本將太空船 Hiten 送到月球,成為第三個有環繞月球軌道衛星的國家。這艘太空船釋放一個小探測器, Hagoromo ,在月球軌道,但是發射失敗,妨礙了進一步的科學應用任務。在 1994 年,美國國防部和 NASA 聯合發送了克萊芒蒂娜至月球軌道。這個任務首度獲得幾乎整個月球的全球地形圖,和第一份月球表面全球的多光譜影像。此後在 1998 年又派遣了月球探勘者任務,它的儀器顯示在月球的極區有過量的氫,這可能是存在於永久陰暗的環形山內部風化層表層數公尺處的水冰。

歐洲太空船智能 1 號,第二艘使用離子推進的太空船,從 2004 11 15 日進入月球軌道直到 2006 9 3 日,並且第一次對月球表面的化學元素做了詳細的調查。

中國也執行了中國探月工程探測月球,成功的發射了第一艘進入月球軌道的太空船,嫦娥一號,從 2007 11 5 日直到 2008 3 1 日在控制下撞擊月球。在 6 個月的任務期間,它獲得月球表面完整的影像圖。嫦娥二號於 2010 10 1 日發射升空,最主要的任務是為嫦娥三號預定著陸的虹灣拍照,而其分辨解析力高達 1 米。在 2007 10 4 日至 2009 6 10 日之間,日本宇宙航空研究開發機構的「月亮女神( Selene )」任務,攜帶了一架高明晰度電視攝影機,和兩個小的無線電發射衛星,獲得許多月球地理的資料和從地球軌道之外高明晰的影片。 印度的第一次月球任務,月船 1 號,從 2008 11 8 日起環繞月球,直到 2009 8 27 日,創建了月球表面高解析的化學、礦物學和照片地質地圖,並確認月球土壤中存在著水分子。印度太空研究組織計畫在 2013 年發射月船 2 號,將會攜帶俄羅斯的機器人月球漫遊車。美國一起發射的「月球勘測軌道飛行器」( LRO )和「 LCROSS 」撞擊器於 2009 6 18 日進入軌道;隨後與軌道上的飛行器,在 2009 10 9 日一起在計畫內與計畫外廣泛的觀測 LCROSS 撞擊 Cabeus ,完成他的使命,之後, LRO 仍然繼續運作,以月球高度測量術獲得高解析度的影像。

其它即將進行的月球探測任務包括俄國的月球 - 團塊:以它們的火星福布斯-土壤的軌道器為基礎的一種無人登陸器,架設地震儀,預計在 2012 年發射。在 2007 9 13 日宣布的 Google 月球 X 大獎,激勵私人資助的月球探索計畫,將提供 2,000 萬美元給任何讓機器人登上月球且合於其它指定標準的人。

在美國總統布希在 2004 1 14 日宣布在 2020 年重返月球之後, NASA 開始恢復載人任務計畫。星座計畫開始資助與測試載人太空船和發射器,並且研究和設計月球基地。但是, 2011 年的政府預算已經取消了對 NASA 星座計畫的挹注,這將迫使 NASA 取消在太空技術上的推行以及高推力火箭的研究。印度也表示希望在 2020 年能夠送人上月球。

月球基地想像圖

月球的參考影片

NASA | Tour of the Moon
月球之旅( NASA 影片)

https://youtu.be/2iSZMv64wuU

NASA | Evolution of the Moon
月球的演進( NASA 影片)

https://youtu.be/UIKmSQqp8wY

NASA | A View From The Other Side
月球的背面( NASA 影片)

https://youtu.be/jdkMHkF7BaA

(資料結束)


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