1、探 索 宇 宙第 一 章 认 识 月 球“床前明月光，疑是地上霜，举头望明月，低头思故乡。 ”李 白 的 这 首 静 夜 思 ，不知为多少代人所吟诵。它反映了诗人对皎洁月光的赞美，更抒发了游 子的思乡之情。古往今来，以月亮为题抒情感怀的文人墨客数不胜数。 “嫦 娥 奔 月”的故事在民间广为流传，可以说是家喻户晓，妇孺皆知。每当盛夏的夜晚， 老奶奶总是一边摇着扇子， 一边给小孙孙讲述着这个古老的故事： 巍峨的广寒宫， 寂寞无助的嫦娥， 被吴刚砍了又长、 长了又砍的桂花树， 三条腿的蛤蟆， 会捣药 的小白兔。 在古希腊的神话中， 月亮女神的名字叫阿尔特弥斯， 她不但有花一样 的容貌，而且武艺非凡，
2、常常背着弓箭在山林中追捕猎物，所以又是狩猎女神。 月球在我国古代诗文中有许多有趣的美称： 玉兔 （著意登楼瞻玉兔， 何人张幕遮 银阙辛弃疾） ； 夜光 （夜光何德， 死则又有？屈原） ； 素娥 （素娥即月亮 之别称 幼学琼林 ） ； 冰轮 （ 玉钩定谁挂， 冰轮子老辙陆游） ； 玉轮 （ 玉 轮轧露湿团光，鸾珮相逢桂香陌李贺） ；玉蟾（凉烟霭外，三五玉蟾秋 方干） ； 桂魄 （桂魄飞来光贾岛） ； 顾菟 （阳鸟未出谷， 顾菟半藏身李白） ； 婵娟（但愿人长久，千里共婵娟苏轼） 。此外，月球还有许多别致的雅号， 如玉弓、姮娥、玉桂、玉盘、玉钩、玉镜、冰镜、广寒宫、嫦娥、玉羊等。一、月球起源的几种
3、假说 自古以来，月亮在人们心目中的地位仅次于太阳。晴朗的夜晚，皓月当空，令人生出无限的情思遐想， 文人墨客更是赋予月亮许多的笔墨。 北宋词人苏东坡水调歌头中的“明月几时有？把酒问青天。不知天上宫阙，今夕是何年。 ” 和唐朝诗人张若虚 春江花月夜 一诗中的 “江上何人初见月， 江月何年初照人” ， 都可称得上是脍炙人口的咏月佳句。 月球是离我们最近的一个天体， 月球中心与 地球中心的平均距离只有 38 44 万公里， 相当于地球半径的 60 倍， 或相当于9 次多环球旅行的行程。 月球的平均直径是 347 8 公里， 大约是地球直径的 14。月球的面积是 3800 万平方公里，差不多是地球面积的
4、 1/14，比我们亚洲的面积略大一些。 月球的体积是 220 亿立方公里， 地球的体积几乎比它大 49 倍。 月球的质量大约等于地球质量的 181，也就是 7350 亿吨。月球的平均密度是 每立方厘米 3 34 克，只及地球密度的 60，相比之下，月球不如地球瓷实。 天文学家对月球的位置、 运动规律和物理性质作了周密的研究， 随着科学技术的 突飞猛进， 又利用人造地球卫星、 无线电技术、 激光技术和计算机技术对月球作 了 进 一 步 的 测 量 和 考 察 ， 取 得 了 大 量 更 新 、 更 丰 富 的 资 料 。 尽 管 如 此 ， 对 “月 球 起源” 这个十分古老的问题， 今天的天文
5、学家仍然是众说纷纭。 这也难怪， 对生 我们养我们的地球， 人们研究了几个世纪， 到现在不也照样对它的起源知之甚少 吗？月球是怎样形成的？撇开人类早期那些不着边际的神话， 如果将 18 世纪以 来的月球起源假说归纳起来，可以分为三类，即同源说、分裂说和俘获说。同源说 同 源 说 是 最 早 出 现 的 一 种 月 球 起 源 假 说 ， 它 主 张 月 球 和 地 球 具 有 相 同 的 起源。18 世纪法国天文学家布丰是这类起源说的最早代表。布丰认为：太阳系的 所有天体起源于一次彗星对太阳的猛烈碰撞所撞下来的太阳碎块。 稍后， 德国的 康德和法国的拉普拉斯提出了著名的太阳系起源的“星云说”
6、，认为月球和地球 都是同一团弥漫物质形成的。 这团弥漫物质的大部分形成地球， 小部分形成月球， 或者地球形成后剩余的物质形成了月球。 按照这种理论， 地球的年龄和月球的年 龄应该不相上下。 近年来， 科学家对 “阿波罗” 宇航员们从月面采集的月岩样品 作了放射性年代测定。 结果证明， 月球形成的时间和地球形成的时间相同， 即都 形成于 46 亿 年 前 。 在 这 一 点 上 ， 同 源 说 获 得 了 实 验 的 支 持 。 但 同 源 说 却 无 法 解 释 为 什 么 具 有 相 同 起 源 的 地 球 和 月 球 在 物 质 组 成 上 显 著 的 差 异 ？ 它 们 的 密 度 为
7、什么不同？它也无法解释， 与太阳系其他行星的卫星相比， 月球所具有的一系列 特征。譬如，其他卫星与中心行星的质量比都小于 110000，而月球与地球的 质量比却高达 1 81， 这 在 太 阳 系 中 没 有 第 二 例 。 同 源 说 显 然 要 对 太 阳 星 云 中 的 地月形成区情况，做相当多的规定才行。分裂说 英国著名生物学家、 “进化论”的创始人达尔文之子乔治达尔文，是英国剑桥的一位天文学家。 他在研究地月间的潮汐影响时， 注意到由于潮汐作用， 地球的自转速度在逐渐变慢， 月球在逐渐远离地球。 他由此推断月球在远古时一定离地球非常近。达尔文在 1879 年发表了题为“太阳系中的潮汐
8、和类似效应” 的文章， 提出月球在形成之前是地球的一部分。 他认为， 在太阳系形成初期， 地 球还处于熔融状态时， 地球的转速相当高， 以致有一部分物质被从赤道区甩了出 去。 后来， 这部分物质演化成为今天的月球， 甚至还认为太平洋就是月球分出去 后留下的疤痕。 有不少人支持达尔文的观点。 据计算， 月球的物质刚好能填满太 平洋。 支持者们认为， 分裂出去的是上地幔物质， 因此月球没有地球那样的金属 核， 密度与地壳接近也就变得合情合理了。 另外， 现代激光测距定出月球每年远 离地球 5 厘米，因而在遥远的过去，月球确实离地球近多了。但是，这个罗曼 蒂克的假说也遇到了重重困难。 譬如， 马尔科
9、夫在研究太阳系中各天体时， 注意 到天体的扁率与它的自转速度、 密度有关。 要使地球上的物体在离心力作用下飞 离 出 去 ， 地 球 的 自 转 速 度 必 须 是 现 在 的 17 倍 。 然 而 根 据 地 月 系 现 状 和 角 动 量守 恒 定 律 ， 推 算 出 的 46 亿 年 前 的 地 球 自 转 率 并 不 是 那 么 快 。 况 且 ， 如 果 月 球 是 从地球上飞出去的， 那么， 月球的轨道应该位于地球的赤道面上， 而事实却不是 这样。 另外经过研究证明， 熔融状态的地球根本不可能分出一部分物质去。 即使 退一步说， 月球是从地球分裂出去的， 那么在刚分出去的时候， 也
10、一定会受到地 球的引力作用而产生很大的潮汐， 最后还是会重新落到地球上来的。 再有， 对太 平洋底部的研究， 证明它和其他海洋底部的结构相同， 由洋底沉积的厚度及沉积 速度来看，太平洋的年龄只有 1 亿年，和月球的年龄相差悬殊。俘获说鉴于同源说和分裂说所遇到的困难， 瑞典天文学家阿尔文提出了 “俘获说” 。 该假说认为： 月球和地球是在不同的地方形成的， 一次偶然的机会， 地球把运行 到附近的月球俘获， 成为自己的卫星。 有人甚至干脆认为月球就是被地球俘获的 小行星。 这个颇富戏剧性的假说受到多数科学家的赞成， 它很好地说明了地球和 月球在物质组成上的差异和不同于太阳系其他卫星的特征。 然而和
11、上述其他两种 假说一样， 俘获说也有难以自圆共说的地方。 首先是月球太大， 地球俘获如此之 大的一个天体是很难想象的， 即使能抓住， 轨道也不会像现在这样规则。 上述三 种月球起源假说， 可以说各有千秋， 都能或多或少地解释月球的成分、 密度、 结 构、 轨道及其他基本事实。 从目前来看， 除分裂说遇到致命的问题， 似乎难以成 立外， 俘获说和同源说这两种假说究竟哪一种更合理一些， 还无定论。 现有假说 的困难，迫使天文学家不得不另辟蹊径，提出新的起源假说。“大碰撞”假说美国科学家本兹、 斯莱特里以及卡梅伦于 1986 年 3 月在美国休斯顿举行的 一次月亮和行星讨论会上， 提出了一个崭新的、
12、 摆脱了上述三种假说框框的月球 成因假说。该假说认为：在太阳系早期，行星际空间有大量的“星子” ， 星 子 经 过碰撞、 吸积而逐渐变大 。 大约在相当目前地 月系统存在的空间范围内， 形 成了一个质量大约相当于现在地球质量 910 的原始地球和一个火星般大小的 天体。 这两个天体在各自的演化中， 均形成了以铁为主的金属核和以硅酸盐组成 的幔和壳。 由于这两个天体相距不远， 一个偶然的机会， 这两个天体发生了碰撞， 剧烈的碰撞不仅使地球的轨道发生了偏斜， 而且使火星般大小的撞击体碎裂， 壳 和幔受热蒸发， 膨胀的气体 “裹胁” 着尘埃飞离地球。 这些飞离的物质中还包括 少量的地幔物质。 火星般
13、大小的天体碰撞后， 被分离的金属核因受胀飞离的气体 阻碍而减速， 被吸积在地球上。 飞离的气体尘埃受地球的引力作用， 一部分处于 洛希极限内， 一部分落在洛希极限外， 呈盘状物出现 。 位于洛希极限外的物质通 过 吸 积 ， 先 形 成 几 个 小 天 体 ， 最 后 不 断 吸 积 ， 像 滚 雪 球 似 的 ， 形 成 了 月 球 。 这 一 新的 “大碰撞 ”假说， 在某种程度上兼容了三种经典假说的优点， 并得到了一些 地球化学、 地球物理实验的支持。 由于大碰撞假说认为， 月球是撞击后飞离的物 质凝聚而成， 这样就不必要求月球的运行轨道非要与地球赤道面重合不可。 此外， 由于月球的大小
14、取决于飞离物质的多少， 因此也不必考虑为什么地、 月的质量比 远大于其他行星和它的卫星了。 从物质组成看， 由于该假说认为月球是由碰撞体 和少量地幔组成的， 这就了月球密度为什么较低， 役有像地球那样的金属核。 另 外由于碰撞所产生的高温使易挥发的元素蒸发掉， 从而也解释了月球上为什么富 集难熔元素， 而缺少易挥发元素。 目前， 大碰撞假说还未得到天文学家的普遍承 认， 需要进一步改进和完善 。 这需要做很多工作。 天文学家无论是在讨论经典假 说还是大碰撞假说时， 都把月球看作是地球的一颗卫星， 而不久前有人提出了一 个新奇的观点，认为月球原来是太阳系的一颗行星。二、月球行星论 美国著名地球物
15、理学爱拜塞尔在地球一书中提出： “近 代 太 阳 系 形 成 学说确认月球是个正统的行星。 实际上地球和月球是一个双星系统的关系， 而绝不 是从属于地球的母子关系。 ”他的证据是： （1） 在形成年代上， 月球略早于地球；（2）地、月的直径比和质量比相差不多，卫星与主体行星之间这样大的比值在 太阳系中 “只此一家” ； （3） 地球属于类地行星， 而类地行星除地球和火星以外， 其他的都无卫星； （4） 月球并没有绕着地球旋转， 而是伴着地球对转。 在太阳系 中， 其他行星的公转轨道都是比较光滑的图形， 唯有地球的公转轨道是波浪般的 图形。 月球行星论产生了一定的反响。 一些天文学家对此持有异议
16、， 我国紫金山 天文台刘炎认为， 这个结论过于武断了。 他认为， 月球形成的年代是否早于地球 至今尚无定论， 而且即使我们承认月球的 “年岁” 高于地球， 也不能就由此推论 月球不是地球的卫星了。 因为关于卫星和中心行星的 “年岁” 是一种历史上的月 地关系， 而月球是否是地球的卫星， 却是一个卫星的概念和定义的问题， 是一种 现实的月地关系。 月球的质量虽大， 但还是在其作为地球卫星所应有质量的合理 范围之内；而月球相伴地球“对转” 、地球轨道“波浪形”起伏，也完全符合力 学规律， 月球在它漫长的演化史上很可能曾经是一颗行星， 但它现在确确实实是 一颗卫星。 正像科学家所说的那样， 宇宙间只
17、有未被认识的事物， 而绝没有不可 认识的事物。 随着人们在实践中认识的不断深化， 月球是怎样产生的， 月球是行 星还是卫星这些问题，一定会弄清楚的。月球的奇辉 月球表面既无大气， 也无水分， 没有风霜雪雨， 没有江河湖海， 更不要说鸟语花香的生命现象了。 一句话， 月球是个死寂的星球。 但是， 这并不意味着月面 上什么变化都没有发生过， 它表面的辉光现象就是一例。 月球表面有时突然出现 某种发光现象， 甚至还有颜色变化， 它引起了天文学家们的兴趣和关注。 1958 年 11 月 3 日 凌 晨 ， 前 苏 联 科 学 家 柯 兹 列 夫 在 观 测 月 球 环 形 山 的 时 候 ， 发 现
18、阿 尔 芬 斯环形山口内的中央峰变得又暗又模糊， 并发出一种从未见过的红光。 两个多小 时之后，他再次观测这片区域时，山峰发出白光，亮度比平常几乎增加了一倍， 第二夜， 阿尔芬斯环形山才恢复原先的面目。 柯兹列夫认为， 他所观测到的是一 次比较罕见的月球火山爆发现象。 他说， 阿尔芬斯环形山中央峰亮度增加的原因， 在于从月球内部向外喷出了气体， 至于开始时山峰发暗和呈现出红色， 那是因为 在气体的压力下， 火山灰最先冲出了火山口。 柯兹列夫的观点遭到了一些人的反 对， 其中包括一些颇有名望的天文学家。 他们承认阿尔芬斯环形山的异常现象是 存在的； 但认为不能解释为通常的火山爆发， 而是月球局部
19、地区有时发生的气体释放过程。 在太阳光的照耀下， 即使是冷气体也会表现出柯兹列夫所注意到的那 些特征。早在 1955 年，柯兹列夫就在另一座环形山阿利斯塔克环形山口， 发现过类似的异常发亮现象，他也曾怀疑那是火山喷发。1961 年 ， 柯 兹 列 夫 又 在阿利斯塔克环形山中央观测到了他熟悉的异常现象， 不同的是， 光谱分析明确 证实这次所溢出的气体是氢气。 这类现象究竟应该怎样解释呢？是火山喷发？还 是气体释放？或者是其他什么现象呢？红色斑点 天文学家们还不止一次在月球面上发现神秘的红色斑点。 也是那个阿利斯塔克环形山， 美国洛韦尔天文台的两位天文学家在观测和绘制它及其附近的月面图 时， 先
20、后两次在这片地区发现了使他们惊讶的红色斑点。 第一次是在 1963 年 10月 29 日，一共发现了 3 个斑点：先是在阿利斯塔克以东约 65 公里处见到了一个椭圆形斑点，呈橙红色，长约 8 公里，宽约 2 公里。在它附近的一个小圆斑点清晰可见，直径约 2 公里。这两处斑点从暗到亮，再到完全消失，大约经历了 25 分 钟 的 时 间 。 第 三 个 斑 点 是 一 条 长 约 17 公 里 、 宽 约 2 公里的淡红色条状 斑纹， 位于阿利斯塔克环形山东南边缘的里侧， 出现和消失时间大体上比那两个 斑点迟约 5 分钟。 第二次他们观测到奇异的红斑是在 1 个月之后的 11 月 27 日，也是在
21、阿利斯塔克环形山附近， 红斑长约 19 公里， 宽约 2 公里， 存在的时间长达 75 分钟。这次由于时间比较充裕，不仅有好几位洛韦尔天文台的同事都看到 了红斑， 还拍下了一些照片。 为了证实所观测到的现象是确实存在的， 他们还特 地给另一个天文台打了电话， 告诉那里的朋友们赶快观测月球上的异常现象， 但 故意没有说清楚是在月球上的什么地方。得到消息的大文台立即用口径 175 厘米的反射望远镜（那两位洛韦尔台的天文学家用的是口径 60 厘米折射望远镜） 进行搜寻， 很快就发现了目标。 结果是， 两处天文台观测到的红斑的位置完全一 致， 说明观测无误。 红斑确实是存在于月面上的某种现象， 而不是
22、地球大气或其 他因素造成的幻影。 这两次色彩异常现象都发生在阿利斯塔克环形山区域， 而且 都是在它开始被阳光照到之后不到两天的时间内。 考虑到这些方面， 有人认为月 面上出现红色斑点的现象可能并不太罕见， 只是不知道它们于什么时间、 在什么 地区出现，而且出现和存在的时间一般都不长，要观测到它们就不那么容易了， 需要具备较大和合适的观测仪器以及丰富的观测经验和技巧， 同时认为这类现象可能与太阳及其活动有关。另一种意见则认为，这类变亮和发光现象经常发生， 单是在阿利斯塔克环形山区域， 有案可查的类似事件至少在 300 起以上， 表明它 们 是 由 于 月 球 内 部 的 某 种 或 某 些 常
23、存 原 因 引 起 而 形 成 的 。 1969 年 7 月 ， 首 次 载 入登月飞行的“阿波罗 11 号”宇宙飞船，在到达月球附近和环绕月球飞行时， 曾经根据预定计划， 对月面上最亮的这片阿利斯塔克环形山地区进行了观测。 这 座著名环形山的直径约 37 公 里 ， 山 壁 陡 峭 而 结 构 复 杂 ， 底 部 粗 糙 而 崎 岖 。 飞 船 指令长阿姆斯特朗是从环形山的北面进行俯视的， 他向地面指挥中心报告说： “环 形山附近某个地方显然比其周围地区要明亮得多， 那里像是存在着某种荧光那样 的 东 西 。 ”遗憾的是，宇航员们没有对所观测到的现象作进一步的解释。红色发 光现象就在洛韦尔天
24、文台的两位科学家发现阿利斯塔克环形山附近的红斑时， 英 国 的 两 位 科 学 家 注 意 到 了 另 一 个 著 名 的 环 形 山 开 普 勒 环 形 山 也 存 在 类 似 现 象 。 开 普 勒 环 形 山 在 阿 利 斯 塔 克 环 形 山 东 南 方 向 ， 直 径 约 35 公 里 ， 是 带 有 辐 射纹的少数环形山之一。1963 年 11 月 1 日，英国曼彻斯特大学的两位研究人员 在拍摄开普勒环形山及其附近地区的照片时， 注意到就在这片地区内， 在两小时 内两次出现了红色发光现象， 发光面积大得使他们惊讶， 每次都超过了 10000 平 方公里。 他们从三个方面对这次有色现
25、象提出了自己的见解。 首先， 他们指出持 续时间不长而面积那么大的发光现象， 不可能由某种月球内部原因造成， 而应该 认为是起因于太阳。其次，他们认为，由于月球不存在大气，月面受到紫外线、 X 射 线 、 伽 马 射 线 等 全 部 太 阳 辐 射 的 猛 烈 袭 击 ， 这 时 ， 月 面 的 某 些 地 方 有 可 能 被激发而发光， 面积也可能比较大。 再次， 他们明确提出， 开普勒环形山这两次 发 光 现 象 的 根 源 在 于 太 阳 面 上 出 现 了 耀 斑 。 11 月 1 日 那 天 ， 太 阳 上 出 现 了 两 次 规模不算大的小耀斑， 它们的时间间隔与开普勒环形山的两次
26、红色发光现象的时 间间隔基本一致。 两位英国科学家的观点比较新颖， 但他们没有得到广泛的支持。 如果他们把月面辉光现象与太阳耀斑联系在一起的解释是正确的话， 那么， 月球 发光现象也该有周期性， 而且在太阳活动极大、 耀斑出现较多的那些年份里， 红 斑现象也应该出现得更多、 更频繁。 观测表明， 这样的事从来没有发生过。 亮点 位于月球明暗界线附近。1985 年 5 月 23 日，希腊的一位学者正在调试自己门 径为 11 厘 米 的 折 射 望 远 镜 。 当 时 月 球 的 月 龄 为 4，也就是从月朔算起，大体上 只过了 4 天的时间。 在连续拍摄的 7 张月球照片中， 有 1 张吸引了大
27、家的注意，照片上出现了一个事先没有预料到的清晰的亮点。 经过核查， 亮点位于月球明暗 界线附近的普洛克鲁斯 C 环形山地区。 对此， 希腊学者提出了一个大胆的假设。 他认为： 由于月面没有大气， 被太阳照亮的月面部分的温度， 与没有太阳照亮部 分的温度相差悬殊。 当太阳从月面上某个地区日出时也就是从那些正好处在明暗 界线附近的地区日出时， 一下子从黑夜变为白天的那部分月面温度迅速升高， 从 零下 100 多摄氏度升到 100 多摄氏度。强烈而迅速的温度变化使得月球岩石胀 裂开来， 被封闭在岩石下面的气体突然冲到月面， 迅速膨胀， 产生了明亮而短暂 的发光现象。 最近， 美国的一位通讯工程师也提
28、出了类似的看法。 他曾检测过一 些从月球上采集回来的月球岩石标本， 发现岩石中含有像氦和氩之类的挥发性气 体。他认为，月岩热破裂时释放出来的电子能，完全有可能把挥发性气体点燃， 引起短暂的闪光现象。 他还表示， 他的设想并非毫无根据。 据说， 月球岩石在地 面实验室里进行人工断裂时， 确实曾放出过小火花。 过去也确实多次有人在月球 明暗界线附近， 发现过这类短暂的发光现象。 但是， 在得不到阳光的月球阴暗部 分，也曾观测到过这种闪闪发光现象。这又该如何解释呢？短暂的现象早 在 1787 年 ， 英 国 著 名 天 文 学 家 赫 歇 耳 就 曾 观 察 到 过 月 球 表 面 的 红 色 辉
29、光 。 最 近 这 些 年 来 ， 月 球 上 的 辉 光 、 雾 气 、 彩 斑 现 象 似 乎 有 所 增 加 ， 这 也 许 与 观 测手段的发展有关。 这些被称为 “月球短暂现象” 的变幻现象， 日益引起各国天 文 学 家 的 关 注 。 到 目 前 为 止 ， 已 经 记 录 到 的 “月 球 短 暂 现 象 ”数 以 千 计 ， 也 许 其 中的一部分是由于大气干扰等原因造成的错觉或幻觉， 但短暂现象的存在是否定 不了的。 这类短暂现象的范围一般都不大， 方圆一二十公里， 平均持续时间一二 十分钟到半个来小时， 而且多数都发生在地质年龄比较轻的那些环形山附近， 譬 如阿利斯塔克、
30、阿尔芬斯等环形山以及月面洼地的边缘地区。 应该相信这决不是 偶然的。至于这些短暂现象的原因是什么，一直是众说纷纭，似乎是证据充分、 很有说服力的火山喷发和火山活动学说， 也没能得到多数人承认。 其中很致命的 一点是： 不论是地面观测还是宇航员亲临月球的考察， 都没能找到新喷射出来的 熔岩痕迹， 也没有看到月面局部面貌有所改变。 前面提到的其他论点， 以及认为 是地球的潮汐作用触发月震、 月震转而又使密封在月岩下面的气体冲向月面等观 点，那就更不完善了。有人把月球短暂现象称做“变幻无常的月球现象” 。 说 它 “变幻无常” ，反映了我们对它的来龙去脉还不清楚，但事实真相总会有大白的一天，尤其是发
31、生在离我们这么近的月球上的现象。月体肿瘤 在人类对月球的一系列发现中， 有这么一种奇怪的现象： 月球体内存在着不寻常的物质瘤， 而且不止一个。 月球也会生病吗？月球怎么会长瘤子呢？这是什 么类型的瘤子？就像医生通过仪器给人体检，发现病人体内有变异的肿块一样， 科学家们已经确诊，月球体内有“肿瘤” 。月球体内的质量瘤不是科学家用什么 仪器给月球体检发现的， 而是根据月球对绕它运动的人造天体的引力变化推测出 来的。1966 年 8 月至 1967 年 8 月，美国为人类登月积极做准备，先后共发射5 个 “月球轨道环行器” 飞船。 它们航行到月球后， 成为环绕月球运动的人造月 球卫星， 实现对月球近
32、距离全面考察。 “环行器” 飞船在环绕月球运动的过程中， 有时发生莫名其妙的抖动和倾斜。 这种令人担忧的不正常运动， 引起宇航员的充 分 注 意 。 他 们 偶 尔 地 发 现 ， 每 当 “环 行 器 ”飞 船 接 近 月 面 的 环 形 月 海 时 ， 便 产 生 抖 动 和 倾 斜 。 飞 船 与 月 面 最 近 时 有 40 多 公 里 ， 难 道 这 种 奇 怪 的 抖 动 真 与 月 海 有 什么关系吗？月海表面非常平坦， 它上面能有什么奇异的物质呢？这或许是什么 巧合？科学家们经过严密的思考和多次验证， 判定这和环形月海下面的物质有关 系， 更进一步说， 和环形月海的形成有密切关
33、系。 科学家们肯定了这种对应关系 以后， 进一步思考的是： 月海是怎样形成的呢？月海下面有什么奇特的物质吗？ 到底是什么力量引起飞船抖动呢？是什么波的干扰， 还是什么光的作用？看来都 不可能。 最大的可能就是引力增强这个因素。 接下来要继续思考的问题是： 为什 么这些月海产生引力增强呢？很自然， 月海下面应有高密度的异常物体。 这种物 体在月球体内就像 “肿块” 一样。 因此， 科学家们给这种物质起了一个形象化的 名字， 叫月球质量瘤。 也有人称之为重力瘤或聚积物。 深藏在月球体内数十亿年 的异物， 没有逃出科学家们的慧眼。 这项意外发现， 对研究月球内部结构， 探索 月表结构的演化， 特别是
34、判别环形月海的形成都有直接帮助。 对研究早期的太空 环境，特别是地月系空间环境更有重要意义。绕月飞行1968 年，美国加利福尼亚理工大学喷气推进实验室的科学家谬拉，根据约9000 个经“环行器”飞船测过速度的点，绘制出一幅月球重力场不平衡图。通 过 研 究 ， 在 月 球 正 面 发 现 6 个 环 形 月 海 下 面 存 在 质 量 瘤 。 1969 年 ， 又 在 其 他 月 海下发现 7 个质量瘤。这些月海是：雨海、澄海、危海、酒海、湿海、史密斯海、洪堡德海、东海、中央湾和暑湾等。 月球质量瘤不仅影响着 “环行器” 飞船绕月飞行， 同样也影响其他环绕月球飞行的人造月球卫星的运行。 只有对
35、这种月球质量瘤有比较确切的了解， 才能准 确决定环绕月球的 “停靠” 轨道， 使登月舱顺利进入椭圆着陆轨道。 “阿波罗 10 号”飞船环绕月球飞行的主要任务之一，就是测出月球重力变换的状况。为此， 它绕月飞行了 31 圈 ， 共 61 小时 36 分。现已查明，月球在一些方面表现为不对称性。其中向着地球的一面发现了 11 个质量瘤，背着地球的那面仅有 2 个质量瘤。 为什么会形成这种格局呢？现在还不清楚。 “阿波罗 15 号” 飞船的指令舱装 有激光测高仪。 它测出月球的中心与它的几何中心并不重合， 质量中心朝向地球 一边约 2 公 里 。 还 精 确 测 出 月 面 的 高 度 ， 结 果
36、表 明 ， 月 海 比 月 陆 平 坦 得 多 ， 也 低得多。 如史密斯海比相邻高地低约 4 公里。 对月球质量瘤的探测和研究， 为月质 学、月球飞行学、月球演化学和月球测量学提供了重要的信息。月海盆地 要想揭开月球质量瘤之谜， 非得了解月海是如何形成的不可。 像认识地球表面结构特征一样， 月面主要分两大构造单元， 即月海和月陆。 月海的主要特征是： 月球表面共有 22 个 月 海 ， 向 着 地 球 的 月 球 正 面 有 19 个 ， 背 面 有 3 个 。 月 球 正面的月海面积约占半球面积的 50，背面的月海面积只占那半个球面的 2 5。 大多数月海呈闭合的环形结构， 周围被山脉包围
37、着， 山与海的形成有密切关 系， 月球质量瘤就与这类月海相对应。 正面的月海多数是互相沟通的， 形成一个 以雨海为中心的更大的环形结构。 背面的月海少， 而且小， 同时， 都是独立存在， 没有互通的。 月背中央附近没有月海。 月背有一些直径在 500 公里左右的圆形凹 地， 称为类月海。 正面没有类月海。 月海主要由玄武岩填充。 根据月海的这些特 征，科学家们可进一步考查月海是如何形成的。早在 19 世纪末，美国地质学家 吉尔伯特就注意到月海的特征。 他首先提出雨海的形成问题。 他认为雨梅是典型 的环形月海。 它是由外来的巨大陨石撞击在月面上， 将月球内部岩浆诱出， 大量 岩浆漫布月面， 而破
38、碎的陨石物质及月面物质被抛向四周， 形成环形月海。 这就 是 吉 尔 伯 特 提 出 的 “雨 海 事 件 ”。 据 计 算 ， 这 次 事 件 的 “肇 事 ”陨 石 直 径 约 20公里， 它以每秒 2 5 公里的速度撞击月面。 对月球考察的许多事实支持了吉尔伯特的观点，这也就是月海形成的外因论。美国“阿波罗 14 号”载入飞船的着陆点， 就选在雨海事件的喷射堆积物弗拉 摩洛地区上。 从这里采集的岩石 样品几乎都有遭受过冲击和热效应的明显特点。雨海的面积约 88 7 万平方公里，比我国青海省稍大一点。在 22 个月海中，雨海面积仅次于风暴洋，居第二 位。 它和风暴洋、 澄海、 静海、 云海
39、、 酒海和知海构成月海带。 从地形的角度看， 它是封闭的圆环形， 四周群山环抱， 属典型的盆地构造。 从地势的角度看， 雨海 地区非常复杂， 极为壮观。 它囊括了月面构造的诸多方面。 因此， 雨海区域很早 就引起了天文学家们的兴趣。 从月海形成的外因论看， 月面学家又找到一个最有 说服力的典型冲击盆地， 它就是享有盛名的东海盆地。 东海盆地主要在月球背面， 直径约 1000 公里。它的中央区是东海，东海直径约 250 公里。人造月球卫星拍 下了清晰的东海和东海盆地的照片， 充分显示出东海外围有三层山脉包围， 形成 巨大的环形构造区。 与此同时， 也有些科学家认为， 环形月海是月球自身演化的 产
40、物。他们根据月海玄武岩年龄鉴定，推知月海玄武岩有 5 次喷发。大致时间是在距今 39 亿年前至 31 亿年前之间。月海形成的先后次序为：酒海澄海 湿海危海雨海东海。 然而， 上述提到的只是假说， 还没有形成定论。 月海 到底是如何形成的呢？还有待进一步研究。 月球质量瘤是如何形成的呢？目前的 看法也分内因说和外因说两个体系。 内因说认为， 外来的陨石对月面轰击， 诱发 月 球 内 部 密 度 较 大 的 熔 岩 流 出 。 我 们 已 经 知 道 ， 月 海 是 由 比 重 为 每 立 方 厘 米 重 323 4 克的玄武岩组成。 相比之下， 月面高地主要由富含长石的岩石组成，它们的比重小于每
41、立方厘米 2 93 1 克 。 可 见 ， 填 充 月 海 的 熔 岩 远 比 月 面 高地的岩石密度大。 月球正面环形月海又多， 从而显现出质量瘤与月海共生的局 面。 那么， 为什么非环形月海没有与质量瘤共生的对应关系呢？持内因论的月质 学家指出，这是因为环形月海流出的填充熔岩比非环形月海填充的熔岩厚很多。 两者只有数量上的不同， 没有本质上的区别。 主张外因论的月质学家则认为， 环 形月海都是由外来的陨石撞击月面形成的。 这些小天体的密度比初始的月壳密度 要大。因此砸入月面形成体内“肿瘤” 。也就是说，质量瘤是外来天体的残余与 月岩的混合物。诚然，这些依然只是假说，月球质量瘤还是一个未解之
42、谜。三、月球在运动 月球每天东升西落的周而复始的运动是地球自转的反映。 月球本身还在恒星间自西向东运动， 这种运动是月球围绕地球公转的反映。 如果在几小时内连续观察月球相对于某一亮星的相对位置， 就会觉察出月球不断地向东移动： 每小时大 约移动半度，每天移动 13。经过 27 3217即 27 日 7 时 43 分 12 秒， 完成一次周期运动。 由于太阳的引力作用， 月球的轨道不断在变化， 白道和黄道 的 交 点 不 断 地 沿 黄 道 向 西 （ 和 月 球 公 转 方 向 相 反 ） 移 动 ， 每 年 约 194 。 经 过 18 6 年，交点沿黄道运行一周，所以月球每次公转都沿着新的
43、途径。此外， 月球轨道的偏心率、 月球轨道拱线也在变化。 月球在轨道上各点还有大小不同的 加速度和减速度。所以，月球的运动是非常复杂的。位相变化 月球的不同形状叫作月球的位相。月球位相的变化是由于月球本身不发光。靠反射太阳光和月球围绕地球公转造成的。 月球绕地球公转时， 它和地球、 太阳 的相对位置时刻在变化， 月球被太阳光照亮的半面以不同的角度对着地球。 从地 球上看去， 月球的形状就发生了圆缺变化。 当月球走到太阳和地球之间， 从地球 看去， 太阳、 月球在同一方向， 月球的黑暗的一面朝向地球， 这时月球完全看不 见，叫作朔。朔发生在阴历的每月初一，经过 2 天后，月球向东移动了 25，
44、从地球上可以看到月球被照亮半球的一小部分， 这时月球呈现为月牙形， 月牙的 凸面向右， 朝向太阳。 在朔日后一周， 月球向东移动了 1/4 周， 月球被照亮的半 面侧对着地球， 即以亮半球的一半和暗半球的一半对着我们。 这时可以看到月球 圆面的半个月面， 月球圆面的右半面是明亮的， 这种月相叫作上弦， 发生在阴历 的每月初七、 初八。 在这以后， 月球继续向东运行， 我们可以看见月球亮面的大 部分； 上弦之后一周， 即阴历每月的十五、 十六， 月球运行到和太阳方向相反的 益 ， 月 球 亮 面 整 个 地 朝 向 地 球 ， 我 们 就 会 看 到 圆 圆 的 满 月 ， 叫 作 望 。 望
45、之 后 ， 满 月开始从右面亏， 每天看见月球亮面的部分逐渐减小。 在满月后一周， 到了下弦，（阴历每月的二十二、二十一） ，月球又以亮半球的一半和暗半球的一半对着我 们， 但和上弦月相反， 我们看见月球圆面的左半面是明亮的。 下弦之后， 月球明 亮部分继续亏，月球又成月牙形，月牙凸面向左朝向太阳（残月） ； 最 后 ， 月 球 又运行到朔的位置， 再次看不见月球。 朔之后， 日落不久， 月牙就出现在西方地 平线附近。 日期愈往后， 月球离太阳愈远， 日落不久， 月球出现在天空的西南方； 上弦那一天， 日落时， 上弦月出现在正南， 子夜月球才下没， 前半夜可以看见月 球； 上弦之后， 月球下没
46、时间越来越迟， 前半夜以后的大半个夜晚可以看见月球；到了望日， 日没时， 月球升起， 整个夜晚都可看到月球； 下弦月， 子夜时才升起， 后半夜才能看到月球。 以后， 月球升起的时间越来越晚， 残月则在日出前才升起， 黎 明 时 月 球 出 现 在 东 地 平 线 附 近 。 月 相 变 化 周 期 ， 即 从 朔 （ 望 ） 到 朔 （ 望 ） 的 时 间 间 隔 叫 作 朔 望 月 。 朔 望 月 比 恒 星 月 长 ， 平 均 为 29 5306 天 ， 即 29 日 12 时44 分 3 秒。月球的自转和天平动 我们看月球， 月面总是呈现出同样的外貌。 即是说， 月球在围绕地球公转时，总
47、是以同一面对着地球， 这种现象的产生说明月球有自转运动， 自转方向与周期 和地球公转的方向与周期是相同的。 由于月球自转周期和地球公转周期相等， 所 以从地球上只能看到朝向地球的半个月面， 无法看到月球背面。 在月球上， 一昼 夜大约等于一个月。 为什么月球的自转周期这么长呢？这是由于地球对月球的引 潮力长期作用的结果。地球的引潮力使月球向着地球的方向上隆起（潮汐） ， 当 月球自转时， 月球隆起部分受到地球的引力， 仍然保持朝向地球， 这种转动方向 和月球自转方向相反， 这种作用叫潮汐摩擦。 潮汐摩擦力在很长时期内不断作用 着， 逐渐使月球的自转变慢， 直到隆起部分永远朝向地球， 这时月球的
48、自转周期 等于月球的公转周期。 月球在围绕地球公转过程中， 朝向我们的月面呈现出一处 左右、 上下的摆动， 这种运动叫作天平动。 由于天平动现象的存在， 公转运动却 不是均匀的， 在近地点运动快， 在远地点运动慢。 月球公转速度的这种变化就会 使地球上的观察者有时看见月面西边缘之外的一小部分， 有时能看见月面东边缘 之外的一小部分 （经度天平动） 。 月球的自动轴不和公转轨道垂直， 而是成 83 21的倾角。 在月球公转过程中， 月球自转轴的北端和南端轮流朝向地球， 这也 会使地球上的观察者有时能直接看到月球北极之外的一小部分， 有时又能看到月 球南极之外的一小部分（纬度天平动） 。由于天平动
49、的现象，使我们看到的月面 不只是一半，而是整个月面的 59，即整个月面的 35。四、月面风光 千百年来，人们只是在地球上赏月。当宇航员踏上了这个神秘星球的表面，一切都是那么新奇有趣。 由于没有大气， 声音在月面上无法传播， 到处是一片寂 静。 根本没有嫦娥起舞的身影， 更没有广寒宫可居住。 这里不是什么天堂， 而是 满目荒凉， 没有任何生命存在的现象。 月球上没有大气， 没有水， 也就没有地球上的风化、 氧化和水的腐蚀过程。 月面岩石犹如一部天书， 记载着几十亿年来月 球的演化和变迁。 月球上现在的火山活动、 陨石撞击、 太阳风和宇宙射线的直接 辐射等， 都可以从月岩和月壤中找到踪迹。 站在月球上， 首先会感到月面天地狭 小，没有地球上天、地之间那么深远开阔，这是因为月球的体积比地球小得多。 站在月球上，一般人看到的月平视距只有 2 5 公里，而在地球上看到的地平视距离是 5 公里。在明亮的阳光照射下，月球到处是裸露的岩石和环形山的侧 影 。 从 月 面 结 构 中 ， 我 们 可 以 见 到 起 伏 的 山 峦 ， 崎 岖 的 高 地 ， 广 阔 的 平 原 ， 深 长 的沟壑， 险峻的山脊和断崖。 整个月面覆盖着一层碎石粒和浮土。 到处千
