航天知識科普主題班會課Youcanclickheretoeditthetext.Youcanclickheretoeditthetext.Youcan

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clickheretoeditthetext.主講人：奧菲斯時間：XX.XX月球簡介01軌道運動02地形結(jié)構(gòu)04月球誕生03目錄CONTENT月球簡介Youcanclickheretoeditthetext.Youcanclickheretoeditthetext.Youcan

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clickheretoeditthetext.PART.01月球簡介月球（英文名：Moon，拉丁文：Luna）是圍繞地球旋轉(zhuǎn)的球形天體，同時也是地球的天然衛(wèi)星。月球是太陽系中體積第五大的衛(wèi)星，其平均半徑約為1737.10千米，相當于地球半徑的0.273倍；質(zhì)量則接近7.342×1022千克，相當于地球的0.0123倍[1]。月球的表面布滿了可能由小天體撞擊形成的撞擊坑。月球與地球的平均距離約38.44萬千米，大約是地球直徑的30倍。月球具有與地球相似的流體外核和固體內(nèi)核。月球簡介月球正面大量分布著由暗色的火山噴出的玄武巖熔巖流充填的巨大撞擊坑，形成了廣闊的平原，稱為“月?！保瑢嶋H上“月?！敝幸坏嗡矝]有。月海的外圍和月海之間夾雜著明亮的、古老的斜長巖高地和醒目的撞擊坑。它是天空中除太陽之外最亮的天體，盡管它呈現(xiàn)非常明亮的白色，但其表面實際很暗，反射率僅略高于舊瀝青。由于月球在天空中非常顯眼，再加上規(guī)律性的月相變化，自古以來就對人類文化如神話傳說、宗教信仰、哲學思想、歷法編制、文學藝術(shù)和風俗傳統(tǒng)等產(chǎn)生重大影響。月球是地球的天然衛(wèi)星，可能形成于約45億年前，在地球形成后不久，有關它的起源有幾種假說，得到更多事實證據(jù)支持的說法是它形成于地球與火星般大小的天體——“忒伊亞”之間一次巨大撞擊所產(chǎn)生的碎片，在地球外圍聚集而形成的“大碰撞起源說”。月球簡介軌道數(shù)據(jù)平均軌道半徑：384403千米；軌道偏心率：0.0549；近地點距離：363300千米；遠地點距離：405696千米；平均公轉(zhuǎn)周期：27.32天；平均公轉(zhuǎn)速度：1.023千米/秒；軌道傾角在28.58°與18.28°之間變化；升交點赤經(jīng)：125.08°；近地點輻角：318.15°；默冬章：19年；平均月地距離：384400千米；交點退行周期：18.61年；近地點運動周期：8.85年；食年：346.6天；沙羅周期：18年10/11天；軌道與黃道的平均傾角：4°；月球赤道與黃道的平均傾角：1°；赤道直徑：3476.2千米；兩極直徑：3472.0千米；扁率：0.0012；表面積：3.79×10?平方千米；體積：2.199×101?立方千米；質(zhì)量：7.349×1022千克；平均密度為水的3.350倍；赤道重力加速度：1.622m/s2（地球的1/6）；逃逸速度：2.4千米/秒；自轉(zhuǎn)周期：27天7小時43分11.559秒（27.32天，同步自轉(zhuǎn)）；自轉(zhuǎn)速度：4.6267米/秒（月球赤道）；自轉(zhuǎn)軸傾角：在3.60°與6.69°之間變化，與黃道的交角為1.5424°；反照率：0.12；滿月時視星等：13等；表面溫度（t）：180～150℃大氣壓：1.3×10?1?千帕?；A數(shù)據(jù)軌道運動Youcanclickheretoeditthetext.Youcanclickheretoeditthetext.Youcan

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clickheretoeditthetext.PART.02軌道運動公轉(zhuǎn)月球以圓形軌道繞地球運轉(zhuǎn)。這個軌道平面在天球上截得的大圓稱“白道”。白道平面不重合于天赤道，也不平行于黃道面，而且空間位置不斷變化。周期27.32日。月球軌道（白道）對地球軌道（黃道）的平均傾角為5°09′。但是已知月球平均每年以3.8cm的速度逐漸與地球離去。自轉(zhuǎn)月球在繞地球公轉(zhuǎn)的同時進行自轉(zhuǎn)，周期27.32166日，正好是一個恒星月，所以我們看不見月球背面。這種現(xiàn)象我們稱“同步自轉(zhuǎn)”，或“潮汐鎖定”，幾乎是太陽系衛(wèi)星世界的普遍規(guī)律。一般認為是衛(wèi)星對行星長期潮汐作用的結(jié)果。天平動是一個很奇妙的現(xiàn)象，它使得我們得以看到59%的月面。主要有以下原因：（1）在橢圓軌道的不同部分，自轉(zhuǎn)速度與公轉(zhuǎn)角速度不匹配。（2）白道與赤道的交角。月球每小時相對背景星空移動半度，即與月面的視直徑相若。與其他衛(wèi)星不同，月球的軌道平面較接近黃道面，而不是在地球的赤道面附近。相對于背景星空，月球圍繞地球運行（月球公轉(zhuǎn)）一周所需時間稱為一個恒星月；而新月與下一個新月（或兩個相同月相之間）所需的時間稱為一個朔望月。朔望月較恒星月長是因為地球在月球運行期間，本身也在繞日的軌道上前進了一段距離。軌道運動因為月球的自轉(zhuǎn)周期和它的公轉(zhuǎn)周期是完全一樣的，所以地球上只能看見月球永遠用同一面向著地球。自月球形成早期，地球便一直受到一個力矩的影響導致自轉(zhuǎn)速度減慢，這個過程稱為潮汐鎖定。亦因此，部分地球自轉(zhuǎn)的角動量轉(zhuǎn)變?yōu)樵虑蚶@地公轉(zhuǎn)的角動量，其結(jié)果是月球以每年約38毫米的速度遠離地球。同時地球的自轉(zhuǎn)越來越慢，一天的長度每年變長15微秒。從地球上看月亮，看到的月球表面并不是正好它的一半，這是因為月球像天平那樣擺動。地球上的觀測者會覺得：在月球繞地球運行一周的時間里，月球在南北方向來回擺動，即在維度的方向像天平般的擺動，這被稱為“緯天平動”，擺動的角度范圍約6°57′；月球在東西方向上，即經(jīng)度方向上來回擺動的現(xiàn)象，被稱為“經(jīng)天平動”，擺動角度達到7°54′。除去這兩種主要的天平動，月球還有周日天平動和物理天平動，前三種天平動都并非月球在擺動，是因為觀測者本身與月球之間得相對位置發(fā)生變化而產(chǎn)生的現(xiàn)象。只有物理天平動是月球自身在擺動，而且擺動得很小。軌道運動由于月球軌道為橢圓形，當月球處于近地點時，它的自轉(zhuǎn)速度便追不上公轉(zhuǎn)速度，因此我們可見月面東部達東經(jīng)98度的地區(qū)，相反，當月處于遠地點時，自轉(zhuǎn)速度比公轉(zhuǎn)速度快，因此我們可見月面西部達西經(jīng)98度的地區(qū)。這種現(xiàn)象稱為天秤動。又由于月球軌道傾斜于地球赤道，因此月球在星空中移動時，極區(qū)會作約7度的晃動，這種現(xiàn)象稱為天秤動。再者，由于月球距離地球只有60地球半徑之遙，若觀測者從月出觀測至月落，觀測點便有了一個地球直徑的位移，可多見月面經(jīng)度1度的地區(qū)。月球?qū)Φ厍蛩┑囊κ浅毕F(xiàn)象的起因之一。月球圍繞地球的軌道為同步軌道，所謂的同步自轉(zhuǎn)并非嚴格。嚴格來說，地球與月球圍繞共同質(zhì)心運轉(zhuǎn)，共同質(zhì)心距地心4700千米（即地球半徑的3/4處）。由于共同質(zhì)心在地球表面以下，地球圍繞共同質(zhì)心的運動好像是在“晃動”一般。從地球南極上空觀看，地球和月球均以順時針方向自轉(zhuǎn)；而且月球也是以順時針繞地運行；甚至地球也是以順時針繞日公轉(zhuǎn)的，形成這種現(xiàn)象的原因是地球、月球相對于太陽來說擁有相同的角動量，即“從一開始就是以這個方向轉(zhuǎn)動”。月球誕生Youcanclickheretoeditthetext.Youcanclickheretoeditthetext.Youcan

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clickheretoeditthetext.PART.03月球誕生這是最早解釋月球起源的一種假設。早在1898年，著名生物學家達爾文的兒子喬治·達爾文就在《太陽系中的潮汐和類似效應》一文中指出，月球本來是地球的一部分，后來由于地球轉(zhuǎn)速太快，把地球上一部分物質(zhì)拋了出去，這些物質(zhì)脫離地球后形成了月球，而遺留在地球上的大坑，就是太平洋。這一觀點很快就受到了一些人的反對。他們認為，以地球的自轉(zhuǎn)速度是無法將那樣大的一塊東西拋出去的。再說，如果月球是地球拋出去的，那么二者的物質(zhì)成分就應該是一致的?？墒峭ㄟ^對“阿波羅12號”飛船從月球上帶回來的巖石樣本進行化驗分析，發(fā)現(xiàn)二者相差非常遠。月球表面巖石的年齡極其古老，全月球表面巖石的年齡介于30億～42億年之間，地球表面最古老的巖石年齡，只限于個別地區(qū)出露的38億年的古老變質(zhì)巖，而太平洋洋底巖石的年齡極其年輕，完全與“分裂說”的理論相違背。月球的起源莫衷一是。對月球的起源，歷史上大致有三大派。而后期則在各種說法的基礎上，結(jié)合新的研究結(jié)果而新形成了“大碰撞說”。月球誕生俘獲說這一假設認為，月球本來只是太陽系中的一顆月球大小的小行星，有一次，因為運行到地球附近，被地球的引力所俘獲，從此再也沒有離開過地球。還有一種接近俘獲說的觀點認為，地球不斷把進入自己軌道的物質(zhì)吸積到一起，久而久之，吸積的東西越來越多，最終形成了月球。但也有人指出，像月球這樣大的星球，地球恐怕沒有那么大的力量能將它俘獲。同源說這一假設認為，地球和月球都是太陽系中彌漫的星云物質(zhì)，幾乎在同一個太陽星云的區(qū)域經(jīng)過旋轉(zhuǎn)和吸積，同時形成大小不同的天體。在吸積過程中，地球比月球相應要快一點，成為“哥哥”。這一假設也受到了客觀事實的挑戰(zhàn)。通過對“阿波羅”飛船從月球上帶回來的巖石樣本進行化驗分析，地球和月球的平均化學成分差別很大，人們發(fā)現(xiàn)月球的巖石也要比地球的巖石古老得多。月球誕生碰撞說這一假設認為，太陽系演化早期，在太陽系空間曾形成大量的“星子”，先形成了一個相當于地球質(zhì)量0.14倍的天體星子，星子通過互相碰撞、吸積而長合并形成一個原始地球。這兩個天體在各自演化過程中，分別形成了以鐵為主的金屬核和由硅酸鹽構(gòu)成的幔和殼。由于這兩個天體相距不遠，因此相遇的機會就很大。一次偶然的機會，那個小的天體以每秒5千米左右的速度撞向地球。劇烈的碰撞不僅改變了地球的運動狀態(tài)，使地球的自轉(zhuǎn)軸傾斜，而且還使那個小的天體被撞擊破裂，硅酸鹽殼和幔受熱蒸發(fā)，膨脹的氣體以極大的速度攜帶大量粉碎了的塵埃飛離地球。這些飛離地球的物質(zhì)，主要由碰撞體的幔組成。受到巨大撞擊的地球，絕大部分也是地幔和地殼物質(zhì)受熱蒸發(fā)，膨脹的氣體以極大的速度攜帶大量粉碎了的塵埃飛離地球。在撞擊體破裂時與幔分離的金屬核，因受膨脹飛離的氣體所阻而減速，大約在4小時內(nèi)被吸積到地球上。飛離地球的氣體和塵埃，并沒有完全脫離地球的引力控制，通過相互吸積而結(jié)合起來，形成幾乎熔融的月球，或者是先形成一個環(huán)，在逐漸吸積形成一個部分熔融的大月球。這個版本被普遍認可。這個模型清晰地解釋了，月球的平均成分與地球的平均成分相比較，月球相對貧鐵、貧揮發(fā)分，月球的密度比地球低。具有地球和月球“基因”對比特征的某些元素的同位素組成，如氧、鉻、鈦、鐵、鎢、硅等的同位素組成，月球與地球的測定值在誤差范圍內(nèi)相一致，表明月球是地球的“女兒”。45億年來，地球一直攜帶著自己的女兒在身邊，而月球也一直伴隨著自己的母親，共同經(jīng)歷了45億年漫長而荒古的年代。地形結(jié)構(gòu)Youcanclickheretoeditthetext.Youcanclickheretoeditthetext.Youcan

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clickheretoeditthetext.PART.04地形結(jié)構(gòu)分層結(jié)構(gòu)從月震波的傳播了解到月球也有殼、幔、核等分層結(jié)構(gòu)。最外層的月殼平均厚度約為60～64.7公里。月殼下面到1000公里深度是月幔，它占了月球的大部分體積。月幔下面是月核，月核的溫度約為1000～1500℃，所以很可能是熔融狀態(tài)的據(jù)推測大概是由FeNiS和榴輝巖物質(zhì)構(gòu)成。大氣環(huán)境由于月球上沒有大氣，再加上月面物質(zhì)的熱容量和導熱率又很低，因而月球表面晝夜的溫差很大。白天，月球表面在陽光垂直照射的地方溫度高達127℃；夜晚，其表面溫度可降低到183℃。用射電觀測可以測定月面土壤中的溫度，這種測量表明，月面土壤中較深處的溫度很少變化，這正是由于月面物質(zhì)導熱率低造成的。亮度月球本身并不發(fā)光，只反射太陽光。月球亮度隨日月間角距離和地月間距離的改變而變化，滿月時的亮度比上下弦要大十多倍。月球平均亮度為太陽亮度的1/465000，亮度變化幅度從1/630000至1/375000。滿月時亮度平均為12.7等。它給大地的照度平均為0.22勒克斯，相當于100瓦電燈在距離21米處的照度。月面不是一個良好的反光體，它的平均反照率只有9%，其余91%均被月球吸收。月海的反照率更低，約為7%。月面高地和環(huán)形山的反照率為17%，看上去山地比月海明亮。月球到地球的距離大約相當于地球到太陽的距離的1/400，所以從地球上看月亮和太陽一樣大。地形結(jié)構(gòu)地球與月球互相繞著對方轉(zhuǎn)，兩個天體繞著地表以下1600千米處的共同引力中心旋轉(zhuǎn)。月球的誕生，為地球增加了很多的新事物。月球繞著地球公轉(zhuǎn)的同時，其特殊引力吸引著地球上的水，同其共同運動，形成了潮汐。潮汐為地球早期水生生物，走向陸地，幫了很大的忙。地球很久很久以前，晝夜溫差較大，溫度在水的沸點與凝點之間，不宜人類居住。然而月球其特殊影響，對地球海水的引力減慢了地球自轉(zhuǎn)，使地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)周期趨向合理，帶給了我們寶貴的四季，減小了溫度差，從而適宜人類居住。地球上之所以看到月球的半面，這是因為月球的自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期嚴格相等。讓我們來看看太陽系其它行星的衛(wèi)星的狀況，可以發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)的衛(wèi)星的自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期嚴格相等，看來這似乎是存在什么內(nèi)在聯(lián)系的。月球在地球引力長期的作用下，它的質(zhì)心已經(jīng)不在其幾何中心，而是在靠近地球的一邊，因此月球相對于地球的引力勢能就變得最小，在月球繞地球公轉(zhuǎn)的過程中，月球的質(zhì)心永遠朝向地球的一邊，就好像地球用一根繩子將月球綁住了一樣。太陽系的其