1、 物理特性月球是被人们研究得 最彻底的天体。月球的年龄大约有 46 亿年。月球与地球一样有壳、幔、核等分层结构。最外层的月壳平均厚度约为 60-65 公里。月壳下面到 1000 公里深度是月幔，它占了月球的大部分体积。月幔下面是月核，月核的温度约为 1000 度，很可能是熔融状态的。月球直径约 3476 公里，是地球的1/4、太阳的 1/400，月球到地球的距离相当于地球到太阳的距离的 1/400，所以从地球上看去月亮和太阳一样大。月球的体积只有地球的 1/49，质量约 7350 亿亿吨，相当于地球质量的 1/80 左右，月球表 云遮月面的重力约是地球重力的 1/6。月球是地球唯一的天然卫星，
2、是距离我们最近的天体，它与地球的平均距离约为 384401 千米。它的平均直径约为 3476 千米，比地球直径的 1/4 稍大些。月球的表面积有 3800 万平方千米，虽然很大，但不及亚洲的面积大。月球的质量约7350 亿亿吨，相当于地球质量的 1/81，月面重力则差不多相当于地球重力的 1/6。 月球的轨道运动 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。 公转周期 27.32 日。 表面的最低温度是183 摄氏度。 同步自传月球的自转和在绕地球公转的同时进行自转，周期 27.32166 日，正好是一个
3、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”，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。 月球地形环形山 这个名字是伽利略叫的。它是月面的显著特征，几乎布满了整个月面。 最大的环形山是南极附近的贝利环形山，直径 295 千米，比海南岛还大一点。小的环形山甚至可能是一个几十厘米的坑洞。直径不小于 1000 米的大约有 33000 个。占月面表面积的 7-10%。 月球表面(11 张)有个日本学者 196
4、9 年提出一个环形山分类法，分为克拉维型（古老的环形山，一般都 面目全非，有的还山中有山）哥白尼型（年轻的环形山，常有“辐射纹”，内壁一般带有同心圆状的段丘，中央一般有中央峰）阿基米德形（环壁较低，可能从哥白尼型演变而来 ）碗型和酒窝型（小型环形山，有的直径不到一米） 。月海 肉眼所见月面上的阴暗部分实际上是月面上的广阔平原。由于历史上的原因，这个名不副实的名称保留到了现在。 已确定的月海有 22 个，此外还有些地形称为“月湖”或“类月海”的。公认的 22 个绝大多数分布在月球正面。背面有 3 个，4 个在边缘地区。在正面的月海面积略大于 50%，其中最大的“风暴洋” 面积约五百万平方公里，差
5、不多九个法国的面积总和。 大多数月海大致呈圆形，椭圆形，且四周多为一些山脉封闭住，但也有一些海是连成一片的。除了“海”以外，还有五个地形与之类似的“湖”-梦湖、死湖、夏湖、秋湖、春湖，但有的湖比海还大，比如梦湖面积 7 万平方千米，比汽海等还大得多。 月海伸向陆地的部分称为“湾” 和“沼”，都分布在正面。湾有五个：露湾、暑湾、中央湾、虹湾、眉月湾；沼有腐沼、疫沼、梦沼三个，其实沼和湾没什么区别。 月海的地势一般较低，类似地球上的盆地，月海比月球平均水准面低 1-2 千米，个别最低的海如雨海的东南部甚至比周围低 6000 米。月面的返照率（一种量度反射太阳光本领的物理量）也比较低，因而看起来现得
6、较黑。 月陆和山脉 月面上高出月海的地区称为月陆，它一般比月海水准面高 2-3 千米，由于它返照率高，因而看来比较明亮。在月球正面，月陆的面积大致与月海相等。月亮上有许多下陷的坑，有反光作用。 嫦娥一号拍摄的月球三维动画影像但在月球背面，月陆的面积要比月海大得多。 从同位素测定知道月陆比月海古老得多，是月球上最古老的地形特征。 在月球上，除了犬牙交差的众多环形山外，也存在着一些与地球上相似的山脉。 月球上的山脉常借用地球上的山脉名，如阿尔卑斯山脉，高加索山脉等等，其中最长的山脉为亚平宁山脉，绵延 1000 千米，但高度不过比月海水准面高三，四千米。 山脉上也有些峻岭山峰，过去对它们的高度估计偏
7、高。现在认为大多数山峰高度与地球山峰高度相仿，最高的山峰（亦在月球南极附近）也不过 9000 米和 8000 米。 月面上 6000 米以上的山峰有 6 个，5000-6000 米 20 个，4000-5000 米则有 80 个，1000 米以 上的有 200 个。 月球上的山脉有一普遍特征：两边的坡度很不对称，向海的一边坡度甚大，有时 为断崖状，另一侧则相当平缓。 除了山脉和山群外，月面上还有四座长达数百千米的峭壁悬崖。其中三座突出在 月海中，这种峭壁也称“月堑” 。 月面辐射纹 月面上还有一个主要特征是一些较“年轻”的环形山常带有美 丽的“辐射纹” ，这是一种以环形山为辐射点的向四面八方延
8、伸的亮带，它几乎以笔直的方向穿过山系、月海和环形山。 辐射纹长度和亮度不一，最引人注目的是第谷环形山的辐射纹，最长的一条长 1800千米，满月时尤为壮观。其次，哥白尼和开普勒两个环形山也有相当美丽的辐射纹。据统计，具有辐射纹的环形山有 50 个。 形成辐射纹的原因至今未有定论。实质上，它与环形山的形成理论密切联系。现 在许多人都倾向于陨星撞击说，认为在没有大气和引力很小的月球上，陨星撞击可能使高温碎块飞得很远。而另外一些科学家认为不能排除火山的作用，火山爆发时的喷 射也有可能形成四处飞散的辐射形状。 月谷（月隙） 月球表面很粗糙，布满了陨石坑与环型山地球上有着许多著名的裂谷，如东非大裂谷。月面
9、上也有这种 构造-那些看来弯弯曲曲的黑色大裂缝即是月谷，它们有的绵延几百到上千千米，宽度从几千米到几十千米不等。 那些较宽的月谷大多出现在月陆上较平坦的地区，而那些较窄、较小的月谷（有时又称为月溪）则到处都有。最著名的月谷是在柏拉图环形山的东南连结雨海和冷海 的阿尔卑斯大月谷，它把月面上的阿尔卑斯山拦腰截断，很是壮观。从太空拍得的照片估计，它长达130 千米，宽 10-12 千米。 月亮本身运动方向是自西向东绕地球公转的，所以本该是西升东落。但是，由于地球的自转方向也是自西向东，所以给我们造成的实际视觉效果就成了月球的东升西落了。 物质介绍表面温度(t) -233123 （平均-23） 大气压
10、 1.310-10 千帕 月亮变化月 球约一个农历月绕地球运行一周，而每小时相对背景星空移动半度，即与月面的视直径相若。与其他卫星不同，月球的轨道平面较接近黄道面，而不是在地球的赤道面附近。 相对于背景星空，月球围绕地球运行(月球公转) 一周所需时间称为一个恒星月；而新月与下一个新月（或两个相同月相之间）所需的时间称为一个朔望月。朔望月较恒星月长是因为地球在月球运行期间，本身也在绕日的轨道上前进了一段距离。 月球的轨道平面（白道面）与黄道面（地球的公转轨道平面）保持着 5.145 396的夹角，而月球自转轴则与黄道面的法线成 1.5424的夹角。因为地球并非完美球形，而是在赤道较为隆起，因此白
11、道面在不断进动（即与黄道的交点在顺时针转动） ，每 6793.5 天（18.5966 年）完成一周。期间，白道面相对于地球赤道面（地球赤道面以 23.45倾斜于黄道面）的夹角会由 28.60（即 23.45+ 5.15） 至 18.30（即 23.45- 5.15）之间变化。同样地，月球自转轴与白道面的夹角亦会介乎 6.69（即 5.15 + 1.54）及 3.60（即 5.15 - 1.54） 。月球轨道这些变化又会反过来影响地球自转轴的倾角，使它出现0.002 56的摆动，称为章动。 白道面与黄道面的两个交点称为月交点其中升交点（北点）指月球通过该点往黄道面以北；降交点（南点）则指月球通过
12、该点往黄道以南。当新月刚好在月交点上时，便会发生日食；而当满月刚好在月交点上时，便会发生月食。 地球在背着太阳的方向会出现一条阴影，称为地影。地影分为本影和。 半影两部分。本影是指没有受到太阳光直射的地方，而半影则只受到部分太阳直射的光线。月球在环绕地球运行过程中有时会进入地影，这就产生月食现象。当月球整个都进入本影时，就会发生月全食；但如果只是一部分进入本影时，则只会发生月偏食。在月全食时，月球并不是完全看不见的，这是由于太阳光在通过地球的稀薄大气层时受到折射进入本影，投射到月面上，直到月面呈红铜色。 基本特征渐离地球月球以每年三厘米的速度远离地球，十亿年前，它和地球的距离只有现在的一半长。
13、月球目前距离地球大约 60 倍地球半径。但是，由于在地球和月球之间的潮汐力的影响，月球正以每年约 3 厘米的速度慢离地球远去。另一方面，地球的自转速度也逐渐变慢. 也就是说，以前月球比现在更靠近地球，而地球的自转速度比现在更快。 月亮全景(6 张)证据就在科学家发现的“二枚贝”化石上。二枚贝的成长速度会随着潮汐的涨落而变化，一边成长一边形成树木年轮一样的条纹，条纹数量和宽度依潮湿的大小而异。根据这些条文数量和宽度，科学家发现，大约 5 亿年前，地球一天只有 21 小时，1 年有 410 天。 月球构造据猜想，月球可能是空心的。月球是冰行星，可能在与地球擦过时被地球吸引，有了轨道。在探测月球时，
14、发现，在被地球吸引时，表面开裂，水倾斜而出，导致地球的“诺亚洪水”，后来月核填补了此开裂，月球从此无核。再有，月球的平均密度比地球小，说明月球内部有大量空气存在。但这一理论有待深入考察。 运动月相月相定义 随着月亮每天在星空中自西向东移动一大段距离，它的形状也在不断地变化着，这就是月亮位相变化，叫做月相。月相是天文学中对于地球上看到的月球被太阳照明部分的称呼。 月相变化1月相成因 因月球靠反射阳光发亮，它与太阳相对位置不同（黄经差） ，便会呈现出各种形状。如图所示，在位置 a，日月黄经差为 0，即称朔或新月，这时月球以黑暗面朝向地球，且与太阳几乎同时出没，故地面上无法见到；c 时黄经差 90称
15、上弦，半月形出现在上半夜的西边夜空中；e 时黄经差 180，即是望或称满月，一轮明月整夜可见；g 为下弦，黄经差270，这时的半月只在下半夜出现于东半天空中。朔望盈亏的周期称朔望月，长约29.53059 日。 月球的运动 月球绕地球旋转叫月球的公转。月球的运动是自西向东的，它的轨道同所有天体的轨道一样也是椭圆状的，距地球最近的一点叫近地点，而离地球最远的那一点叫远地点。月亮向西运动的证据是它每次西沉的时刻平均要推迟 49 分钟，若相对恒星来说，它的运动周期约 27.3 天，即在此时间内，它在空间运转 3600； 但与此同时地球也一直不停地绕日运转，因此月亮要完成它的一个相位周期，即从 新月开始
16、经满月又回到新月就应再增 2 天多，共计约 29.53 天。 因此月亮的恒星运动周期约 27.3 天，叫恒星月；而相对日地联线的运动周期约 29.53天，叫朔望月；朔望月便是月份的依据。 月相更替 月球的表面是由岩石和尘土构成的，它和地球一样自己不会发光，因此我们看到的月亮相位是月亮反射阳光的部分，自新月开始，相位在一个太阴月内的变化次序是：新月、上弦、望、下弦。在太阴月内，自新月算起的时间长度叫月令，如望的月令为 14 天等。在新月的前后从地球看到的月亮日照面呈娥眉状，上弦时可见到半幅月轮，而望的前后，月亮的日照部分呈凸圆状，上弦月与下弦月不同，因为上弦时从地球上看到的是其月轮的西半幅，而下
17、弦时见到的则是它的东半幅。 月球轨道月球相对于固定的恒星以 27.32 天的周期完整的绕行轨道一周(它的恒星周期) 。然而，因 为地球间同时间也绕着太阳转，它对地球呈现相同相位的时间就会较长，大约是 29.53天(它的会合周期)。于其他行星大多数的卫星不同，月球的轨道比较接近黄道平面，而不是地球的赤道平面。月球的轨道受到太阳和地球许多小、复杂并且相互影响而难解的摄动，例如月球轨道平面的渐进转动，这影响到月球其它的运动状态。卡西尼定律以数学叙述出后续的影响。 月亮绕地球公转轨道其中主要的轨道变化有：偏心率变化、轨道倾角变化、拱线运动、交点西退、中心差。 轨道变化月球轨道偏心率变化在 1/15 到
18、 1/23 的范围内，偏心率的平均值为 0.0549，接近1/18。 严格来说，地球与月球围绕共同质心运转，共同质心距地心 4,671 千米（即地球半径的 2/3 处） 。由于共同质心在地球表面以下，地球围绕共同质心的运动好像是在“晃动”一般。从地球北极上空观看，地球和月球均以逆时针方向自转；而且月球也是以逆时针绕地运行；甚至地球也是以逆时针绕日公转的。 很多人不明白为什么月球轨道倾角和月球自转轴倾角的数值会有这么大的变化。其实，轨道倾角是相对于中心天体（即地球）而言的，而自转轴倾角则相对于卫星（即月球）本身的轨道面。这个定义习惯很适合一般情况（例如人造卫星的轨道）而且数值是相当固定的，但月球
19、却非如此。 拱线运动月球围绕地球的椭圆轨道，在它自己的平面上也不是固定的，其椭圆的拱线（近地点和远地点的连线）沿月球公转方向向前移动，每 8.85 年移动一周。中国早在东汉，贾逵就提出月球视运动的最疾点每九年运动一周，这实际上正是拱线运动的结果。 倾角变化月球轨道（白道）对地球轨道（黄道）的交角（黄白交角）变化在 457519 之间，平均值为 509。 月球的轨道平面（白道面）与黄道面（地球的公转轨道平面）保持着 5.145 396的夹角，而月球自转轴则与黄道面的法线成 1.5424的夹角。因为地球并非完美球形，而是在赤道较为隆起，因此白道面在不断进动（即与黄道的交点在顺时针转动） ，每 67
20、93.5 天（18.5966 年）完成一周。期间，白道面相对于地球赤道面（地球赤道面以 23.45倾斜于黄道面）的夹角会由 28.60（即 23.45+ 5.15）至 18.30（即 23.45- 5.15）之间变化。同样地，月球自转轴与白道面的夹角亦会介乎 6.69（即 5.15 + 1.54）及 3.60（即 5.15 - 1.54） 。月球轨道这些变化又会反过来影响地球自转轴的倾角，使它出现0.002 56的摆动，称为章动。 交点西退白道与黄道的交线，其空间位置并不固定，而是不断地向西运动，每 18.6 年运行一周。这一现象早在东汉末年就为刘洪发现，并用于月食预报计算中。 中心差由于月球
21、轨道是椭圆而不是圆形，月球公转速度并不均匀。月球运动同均匀的圆周运动比较，时而超前，时而落后，其半振幅为 6.29，周期为 27.55455 日。 几何天秤动由于月球轨道为椭圆形，当月球处于近地点时，它的自转速度便追不上公转速度，因此我们可见月面东部达东经 98 度的地区，相反，当月处于远日点时，自转速度比公转速度快，因此我们可见月面西部达西经 98 度的地区。这种现象称为经天秤动。又由于月球的自转轴倾斜于公转轨道平面（白道面） ，而白道与黄道又有约 5 度的交角，因此月球绕地球公转一周时，极区会作约 7 度的晃动，这种现象称为纬天秤动。再者，由于月球距离地球只有 60 地球半径之遥，若观测者
22、从月出观测至月落，观测点便有了一个地球直径的位移，可多见月面经度 1 度的地区。这种现象称为周日天秤动。 如同绝大多数天体运行，月球轨道远离的现象会到目前轨道的大约 1.4 倍为止，然后再慢慢绕回来。 相对大小月球相对于地球的大小是最大的：直径是四分之一，质量是 1/81。就卫星与行星的相对大小比例来说，它是太阳系最大的卫星 (虽然凯伦与矮行星冥王星相对来说更大) 。 然而，地球和月球仍然被认为是一种行星-卫星系统，而不是双行星系统，因为它们的质心，一般所谓的质量中心，位于地球表面之下 1,700 公里 (大约是地球半径的四分之一） 。观月错觉月球有着异常低的反照率，它的数值与煤炭相当。尽管如
23、此，它仍是天空中继太阳之后第二亮的天体。这一部分是因为对冲效应的增强效果；在弦月时，月球只有十分之一的亮度，而不是满月一半的亮度。 此外，在视觉系统的颜色恒常性重新校准天体的颜色和周围环境的关系，因为周围的天空是比较黑暗的，被太阳照射的月球会觉得是比较明亮的天体。满月的边缘感觉上会比中心明亮，并没有周边昏暗的效应，这是月球土壤的反射特性，它反射向太阳方向的光多于其它的方向。月亮出现在靠近地平线时会显得比较大，但这纯粹是一种心理上的影响，也就是所谓的月球错觉，最早的叙述出现在西元前 7 世纪 。 2008 年 9 月 14 日观测到的月亮月球在天空中最高的高度变化：虽然它有与太阳相同的限制，在一
24、年当中它会随着季节与月相变化，满月在冬天到达最高的位置。18.6 年的焦点周期也有些影响：当月球的升交点在春分点，月球每个月的的纬度可以到达 28。这意味着月球会出现在赤道到纬度 28之间的天顶，反过来 (降交点在春分点) 则只有 18。月球的新月方向也取决于观测者的纬度：接近赤道的观测者，可以看见微笑状的新月。 月球的表面是否会随着时间改变，在历史上仍有争议。今天，许多这些主张被认为是虚幻的，是在不同光线条件下观察的结果，不良的视宁度，或不当的绘图。但是，偶尔会出现出气现象，还有小部份的报告可以归因于瞬变月面现象。最近，有人认为月球上一个3 公里直径的区域在一百万年前被释放出的气体改变。月球
25、的外观，像太阳一样，也会受到地球大气层的影响：常见的是当月光通过高空的卷层云时，会受到冰晶的折射形成 22的晕环，通过薄云也会有相似的冕环。 潮汐效应地球上的潮汐主要是来自月球牵引地球两侧引力强度的渐进变化，潮汐力，造成的。这在地球上造成两处隆起，最清楚的是海潮，海平面的升高。由于地球自转的速度大约是月球环绕地球速度的 27 倍，因此这个隆起在地球表面上被拖曳的速度比月球的移动还快，大约一天绕着地球的转轴旋转一圈。海潮会受到一些影响而增强：水经过海底时的摩擦力与地球自转的耦合，水移动时的惯性，接近陆地的平坦海滩，和不同海洋盆地之间的振荡。太阳的引力对地球海潮的影响大约是月球的一半，它们相互的引
26、力影响造成了大潮和小潮。月亮与潮汐变化月球和靠近月球一侧隆起的重力耦合对地球的自转产生了一个扭矩，从地球的自转中消耗了角动量和转动的动能。反过来，角动量被添加到月球轨道，使月球加速，使得月球升到更高的轨道和有更长的轨道周期。结果是，月球和地球的距离增加，和地球的自转减缓。通过阿波逻任务安装在月球表面上的月球测距仪，测量月球到地球的距离，发现地月距离每年增加 38 毫米(虽然每年只是月球轨道半径的 0.1 ppb)。原子钟也显示地球的自转的一天，每年约减缓 15 微秒，在 UTC 的缓慢增加被闰秒加以调整。 潮汐拖曳会继续进行，直到地球的自转速度减缓到与月球的轨道周期吻合；然而，在这之前，太阳已
27、经成为红巨星，吞噬掉地球。 相关探索月球研究初期在天文学发展的早期天文学家已经对月球周期有深刻的理解：如大约在西元前 5 世纪，巴比伦天文学家已经知道月食有大约 18 年的沙罗周期 ，印度天文学家已经对月球每个月的距角进行描述，中国天文学家石申(fl. 4th century BC)确定了一套预测日食月食的公式。之后，月球的天然形状和月光的成因也被了解，古希腊哲学家阿那克萨哥拉(d. 428 BC)推断太阳和月球都是巨大的岩石球体，而且后者通过反射前者的光来发光。虽然中国在汉朝时认为月球等同于“气” ，他们的“ 辐射影响”理论还认识了月球的光只是反射自太阳，并且京房（前 77 年前 37 年）
28、注意到月球是球体。在西元 499 年，印度天文学家 Aryabhata在他的 Aryabhatiya 记录了月球的耀眼光芒是反射阳光的缘故。天文学家兼物理学家海什木 (9651039) 发现月球不是像镜子那样反射阳光，而是从月球表面的每一个地方向所有的方向发射出去。中国宋朝的沈括 (10311095) 创造一个被涂上白色粉末的银球反射阳光，来解释月相的变化，而当从侧面看时就能呈现眉月的月相。亚里士多德的 (384322 BC) 宇宙的描述，月亮标示出可变元素 (土、水、风和火) 的球和不朽的恒星 (乙太)之间的边界，一个有影响力的哲学主导的世纪。然而，在西元前 2nd 世纪，塞琉两亚的西流基的
29、理论正确的认为潮汐是月球引力引起的，因为朝汐的最高点都与月球相对于太阳的位置相对应。在同一个世纪，阿里斯塔克斯计算月球的大小和距离大小和距离，获得地月的距离是地球半径的 20 倍，这些数值再被托勒密 (西元 90168 年) 改善：他的数值是平均距离是地球半径的 58 倍，直径是地球的 0.29；很接近现在的值，非常接近现在个别的值 60 和 0.273。阿基米德 (287212 BC) 发明了可计算当时已知行星和月球运动的天象仪。 人类在月球工作(10 张)在中世纪望远镜发明之前，已经有越来越多人认识到月球是一个球体，但许多人却认为它的表面是非常平滑的。在 1609 年，伽利略在他的书 Si
30、dereus Nuncius 中使用了第一架伸缩望远镜描绘的月球，并且注意到他并不是光滑的，而有着环形山和山。望远镜描绘出如下的月球：在 17 世纪后期， Giovanni Battista Riccioli 和 Francesco Maria Grimaldi 的努力，导致现今在使用的月球命名系统。Wilhelm Beer 和 Johann Heinrich Mdler 在1834-6 年间发展出更精确的 Mappa Selenographica，并且在 1837 年出版相关的书 Der Mond，第一次用三角法准确的研究月球特征，包括一千多座山的高度、并引导对月球研究的精确度可能如同地球的
31、地理。月球环形山，伽利略最先注意到的，一值被认为是火山，直到 1870 年代，Richard Proctor 才建议是由撞击形成的。这种观点在 1892 年获得地质学家 Grove Karl Gilbert 的实验支持，和来自 1920 年至 1940 年的比较研究，引导月球地层学的发展，并且在 1950 年代成为天体地质学的一个新和不断进展的分支。 初探月球奥秘月球是离地球最近一个天体，相距有 38.4 万千米。天文学家早已用望远镜详细地观察了月球，对月球地形几乎是了如指掌。月球上有山脉和平原，有累累坑穴和纵横沟壑，但没有空气，昼夜之间温差悬殊，一片死寂和荒凉。尽管巨型望远镜能分辨出月球上
32、50 米左右的目标，但仍不如实地考察那样清楚。因此，人类派出使者最先探访的地外天体仍选择了月球。 美国最早于 1958 年 8 月 18 日发射月球探测器，但由于第一级火箭升空爆炸，半 人类探月图记途夭折了。随后又相继发射 3 个先锋号探测器，均告失败。1959 年 1 月 2 日，前苏联发射月球 1 号探测器，途中飞行顺利，1 月 4 日从距月球表面 7500 千米的地方通过，遗憾的是未能命中月球。这个探测器重 361.3 千克，上面装有当时最先进的通信，探测设备。它在9 个月后成为第一颗人造行星飞往太空深处。月球 1 号发射两个月后的 3 月 3 日，美国发射的先锋 4 号探测器，从距月面
33、 60000 千米的地方飞过，也未击中月球。 月球号探测器从 1958 年至 1976 年，前苏联发射 24 个月球号探测器，其中 18 个完成探测月球的任务。1959 年 9 月 12 日发射的月球 2 号，两天后飞抵月球，在月球表面的澄海硬着陆，成为到达月球的第一位使者，首次实现了从地球到另一个天体的飞行。它载的科学仪器舱内的无线电通信装置，在撞击月球后便停止了工作。同年 10 月 4 日月球 3 号探测器飞往月球，3 天后环绕到月球背面，拍摄了第一张月球背面的照片，让人们首次看全了月球的面貌。世界上率先在月球软着陆的探测器，是 1966 年 1 月 31 日发射的月球 9 号。它经过 7
34、9 小时的长途飞行之后，在月球的风暴洋附近着陆，用摄像机拍摄了月面照片。这个探测器重1583 千克，在到达距月面 75 千米时，重 100 千克的着陆舱与探测器本体分离，靠装在外面的自动充气气球缓慢着陆成功。 月球号探测器1970 年 9 月 12 日发射的 月球 16 号，9 月 20 日在月面丰富海软着陆，第一次使用了钻头采集了 120 克月岩样口 ，装入回收舱的密封容器里，于 24 日带回地球。1970 年 11 月 10 日，月球 17 号载着世界上第一辆自动月球车上天。17 日在月面雨海着陆后，月球车 1 号下到月面进行了 10 个半月的科学考察。这辆月球车重 756 千克，长 2.
35、2 米，宽 1.6 米，装有电视摄像机和核能源装置。它在月球上行程 10540 米，考察了 8 千平方米月面地域，拍摄了200 幅月球全景照片和 20000 多张月面照片，直到 1971 年 10 月 4 日核能耗尽才停止工作。1973 年 1 月 8 日发射月球 21 号，把月球车 2 号送上月面考察取得更多成果。最后一个月球 24 号探测器于 1976 年 8 月 9 日发射，8 月 18 日在月面危海软着陆，钻采并带回 170 克月岩样品。至此，前苏联对月球的无人探测宣告完成，人们对月球的认识更加丰富和完整了。 勘测者探测器美国继前苏联之后，先后发射了 9 个徘徊者号和 7 个勘测者号月
36、球探测器。徘徊者探测器样子像个大蜻蜓，长 3 米，两翼太阳能电池板展开 4.75 米。探测仪器装在前部，电视摄像机放在尾部。勘测者探测器有 3 只脚，总重达 1 吨，装有当时最先进的探测设备。最初 5 个徘徊者探测器均无建树，直到 1964 年 1 月 30 日发射的徘徊者 6 号才在月面静海地区着陆。但由于电视摄像机出现故障，没有能够拍回照片。同年 7 月 28 日徘徊者 7 号发射成功，在月面云海着陆，拍摄到 4308 张月面特写照片。随后 1965 年 2 月 17 日发射的徘徊者 8 号和 3 月 24 日发射的徘徊者 9 号，都在月球上着陆成功，并分别拍回 7137 张和 5814张
37、月面近景照片。1966 年 5 月 30 日发射勘测者 1 号新型探测器，经过 64 小时的飞行，在月面风暴洋软着陆，向地面发回 11150 张月面照片。到 1968 年 1 月 1 日发射的 7 个勘测者探测器中，有 2 个失败，5 个成功。 勘测者探测器后来，美国又发射了 5 个月球轨道环行器，为阿波罗载人登月选择着陆地点提供探测数据。经过这一系列的无人探测之后，月球的庐山真面目显露出来了。 自 1969 年 7 月 16 日美国“ 阿波罗 11 号” 飞船首次实现载人登月以来 (有传言说阿波罗号并无登月，具体有待证明） 。根据对月球的多次实地勘探和对从月球带回的岩石、土壤进行分析研究的结
38、果，人类对月球的面貌已有了较多的了解。科学家认为，月球上的岩石比地球上的还要古老，月球和地球几乎是由同样的化学元素构成的，只是组成的成分有所不同。例如，月岩所含的钙和铝比地球上的岩石，其含量要高，月球没有磁场，其外壳比较稳定，近 30 亿年以来几乎没什么变化。尽管天文学家早就认为，月球体态娇小，引力柔弱(为地球的 1/6)，根本不具备缚住大气的能力，在向阳面的高温下，任何气体分子都会轻而易举地达到脱离速度而逃之夭夭。但对月球的实测表明，月球表面并不是没有任何大气的不速之国，只是大气层太稀薄，表面大气压仅为 2X10“巴，而且大气成份比较复杂，随时空多变，通常在黑夜时的大气成份主要由 40% 的
39、氩、40%的氖和 20%的氦组成，到日出时还会加入极少量的甲烷和氨等，有些地区的大气中还会发现极微量的氢、氡、钠、钋和钾原子等。美国科学家日前宣称，月球上有冰存在，这就可能为探索月球奥秘的人们提供饮用水，也可将冰分解为氢和氧，从而为火箭提供燃料。 人类登月探索第一件到达月球的人造物体是前苏联的无人登陆器月球 2 号，它于 1959 年 9 月 14 日撞向月面。月球 3 号在同年 10 月 7 日拍摄了月球背面的照片。月球 9 号则是第一艘在月球软着陆的登陆器，它于 1966 年 2 月 3 日传回由月面上拍摄的照片。另外，月球 10 号于1966 年 3 月 31 日成功入轨，成为月球第一颗
40、人造卫星。 在冷战期间，美利坚合众国和前苏联一直希望在太空科技领先对方。这场太空竞赛在1969 年 7 月 20 日第一名人类登陆月球时进入高潮。美利坚合众国阿波罗 11 号的指令长尼尔阿姆斯特朗是踏足月球的第一人，而尤金 塞尔南则是最后一个站立在月球上的人，他是 1972 年 12 月阿波罗 17 号任务的成员。 阿波罗 11 号的太空人留下了一块 9 英寸乘 7 英寸的不锈钢牌匾在月球表面，以纪念这次登陆及为有可能发现它的其他生物提供一些资料。牌匾上绘有地球的两面，并有三名太空人及当时美利坚合众国总统杰克逊的签署。 阿波罗登陆月球6 次的太阳神任务及 3 次无人月球号任务（月球 16、20
41、、24 号）把月球上的岩石及土壤样本带回地球。 在 2004 年 2 月，美利坚合众国总统乔治沃克 布什提出于 2020 年前派人重新登月。欧洲航天局及中华人民共和国亦有计划发射探测器前往月球。欧洲的 Smart 1 探测器于2003 年 9 月 27 日升空，并于 2004 年 11 月 15 日进入绕月轨道。它将会勘察月球环境及制作月面 X 射线地图。 中华人民共和国亦积极开展探月计划，并寻求开采月球资源的可行性，尤其是氦同位素氦-3 这种有望成为未来地球能源的元素。中国已于 2007 年 10 月 24 日发射第一颗月球人造卫星。 “嫦娥一号” 在 2009 年 3 月 1 日嫦娥一号成
42、功撞向月面，完整的结束了它的使命。“嫦娥二号”也于 2010 年 10 月 1 日晚成功发射。中国将计划于 2012 年以前发射 “嫦娥三号”并把无人驾驶月面车发射到月球；2015 年以前通过这一轨道飞行器在登月中进行采样工作，并以执行最初的登月计划。中国“奔月”工程的机器人探索方面将扮演主要角色，有可能第一步就是机器人登月。中国的载人登月三部曲为“一探”， “二登”， “三驻”。 日本及印度亦不甘人后。日本已初步订出未来探月的任务。日本的宇宙航空研究开发机构甚至已着手计划的有人的月球基地。日本已成功发射“月亮女神”号探测器， “月亮女神” 人类首次登月进入的是近月点约 100 公里、远月点约
43、 11,700 公里的椭圆形极地轨道度。日本计划于 2025年开建月球基地。 印度已成功发射无人绕月探测器“月船一号”。但最近印度当局与“月船一号”的联系全部中断，“月船一号 “在此之前已经完成了绝大部分的任务。印度当局决定于 2013 年再探月。印度当局表示，印度将继续为 2013 年的第二次月球探测计划“月船二号”和 2015 年的载人航天计划做准备，并将于 2015 年后启动火星无人探测计划。 诞生之谜分裂说这是最早解释月球起源的一种假设。早在 1898 年，著名生物学家达尔文的儿子乔治达尔文就在太阳系中的潮汐和类似效应 一文中指出，月球本来是地球的一部分，后来由于地球转速太快，把地球上
44、一部分物质抛了出去，这些物质脱离地球后形成了月球，而遗留在地球上的大坑，就是现在的太平洋。这一观点很快就收到了一些人的反对。他们认为，以地球的自转速度是无法将那样大的一块东西抛出去的。再说，如果月球是地球抛出去的，那么二者的物质成分就应该是一致的。可是通过对“阿波罗 12 号”飞船从月球上带回来的岩石样本进行化验分析，发现二者相差非常远。 俘获说这种假设认为，月球本来只是太阳系中的一颗小行星，有一次，因为运行到地球附近，被地球的引力所俘获，从此再也没有离开过地球。还有一种接近俘获说的观点认为，地球不断把进入自己轨道的物质吸积到一起，久而久之，吸积的东西越来越多，最终形成了月球。但也有人指出，向
45、月球这样大的星球，地球恐怕没有那么大的力量能将它俘获。 月球俘获月球的四种力 月球进入地球引力圈后，受到很多力的作用才留在卫星轨道上绕行。俘获月球主要有四种力，即地球引力、太阳引力、潮汐力和原始大气的阻力。 一般来说，飞进地球引力圈的小天体，包括月球在内受到最大的力就是地球引力。然而，仅有地球引力，俘获后的小天体轨道未呈椭圆形。地球引力加上太阳引力之后，使小天体轨道有了改变。在地球和太阳引力作用下，进入地球引力圈内的小天体的轨道也不完全是椭圆形的，而且飞行若干周之后必然脱离引力圈跑掉，不可能留在卫星轨道上。 但是，月球并未脱离地球引力圈跑掉，这是由于原始大气的阻力在起作用。地球引力圈内的原始大
46、气阻力对飞来的月球起了急剧的制动作用，使月球失去一部分能量，轨道半径变小，便跑不掉了。 如此说来，月球因受大气阻力作用轨道半径越来越小，岂不是早晚也得掉到地球上来，与地球相撞吗?不必担心，当月球飞进地球引力圈时，原始大气已开始逐渐飘散，月球所受的大气阻力越来越小，原始大气消失后，月球所受阻力也随之消失，因而轨道半径没有变小，也没有与地球相撞。 大气阻力消失后，还有潮汐力在起作用。在潮汐力作用下，月球公转速度加快，离心作用强化，轨道反而向外推移。通过观测得知，目前月球轨道半径事实上每年大约增加 3厘米。 在上述四种力的作用下，使月球在被俘后既未掉到地球上来，也没跑到引力圈外去，始终在卫星轨道上运
47、行，与地球长期相伴。 月球来自哪里？这是一个人们在不断探求的问题，近年来，随着行星演化理论的飞跃发展以及现代电脑技术的广泛应用，又出现了一种月球起源的新学说，叫做新俘获说。但在这之前，还有外星人一说。 经过一些科学家的调查，发现月球中心是空的，也就是说，月球有可能是外星人建造、驾驶的聚集地或飞船。 同源说这一假设认为，地球和月球都是太阳系中浮动的星云，经过旋转和吸积，同时形成星体。在吸积过程中，地球比月球相应要快一点，成为“哥哥”。这一假设也受到了客观存在的挑战。通过对“阿波罗 12 号”飞船从月球上带回来的岩石样本进行化验分析，人们发现月球要比地球古老得多。有人认为，月球年龄至少应在 70
48、亿年左右，而地球的年龄只有 46亿年。 碰撞说该理论认为，约 45 亿年前，一个比火星更大的行星，名叫塞亚，以每小时 4000 公里的飞行速度猛然撞击早期的地球，力度如此之大，以致这个行星的铁质核一直撞到了我们地球的中心。碰撞结果是产生巨大爆炸，伴随有 6000以上的高温。地球在爆炸的冲击下变了形，这个采取“自杀行为”的巨大天体的大部分与地球融合，只有一部分作为炽热的蒸汽与其他碎片一道汹涌地喷射入外层空间，后来这些蒸汽冷却下来并凝固成尘埃，尘埃与其他碎片混杂在一起形成了一个核，这个核后来凝聚成团，我们的邻居灰色的月球从此诞生了。 原始行星与地球相撞形成了月球 8 月 16 日的自然杂志上公布了
49、科学家用计算机模拟月球形成过程的成果。据他们的模型，月球是在 46 亿年前太阳诞生后不到 1 亿年时，由一个火星大小的物体撞击地球产生的。 这个模型的研究者卡那珀描述了这一惊心动魄的过程：一个黑暗的比地球大不到一倍半的原始行星在运行中和地球相遇，从侧面给了地球一击，使地球绕自己的轴旋转起来，撞击的冲击力从地球的外层和这个无名撞击物上撕下了部分物质，其中大约一半最后形成了月球。另一些被撕下来的物质被加热到不可想象的程度，蒸发后膨胀。 月球说这是近年来关于月球成因的新假设。1986 年 3 月 20 日，在休士顿约翰逊空间中心召开的月亮和行星讨论会上，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的本兹、斯莱特里和哈佛大学史密斯天体物理中心的卡梅伦共同提出了大碰撞假设。这一假设认为，太阳系演化早期，在星际空间曾形成大量的“星子”，星子通过互相碰撞、吸积而长大。星子合并形成一个原始地球，同时也形成了一个相当于地球质量 0.14 倍的天体。这两个天体在各自演化过程中，分别形成了以铁为主的金属核和由硅酸盐构成的幔和壳。由于这两个天体相距不远，因此相遇的机会就很大。一次偶然的机会，那个小的天体以每秒 5 千米左右的速度撞
