月球
yuè qiú
月球是地球的天然卫星,是一个没有空气的岩质天体,距离地球约38.4万千米,大约每27.3天绕地球一周。
Definition
月球是绕地球运行的一个巨大岩质球体,没有空气,表面也没有水,本身也不发光;它是靠反射太阳光而发亮的,也是人类唯一登陆过的另一个世界。月球是地球唯一的天然卫星,直径约 $3{,}474\ \text{km}$(约为地球直径的四分之一),平均距离地球 $384{,}400\ \text{km}$,每 $27.3$ 天绕地球一周,表面重力约为地球的六分之一;由于几乎没有大气,其表面温度在阳光下可达约 $120^\circ\text{C}$,夜间则降至 $-130^\circ\text{C}$,表面布满了陨石坑、被称为月海的黑色熔岩平原,以及明亮的高地。月球拥有一个较小的铁质核心,质量为 $7.35 \times 10^{22}\ \text{kg}$,平均密度为 $3.34\ \text{g/cm}^3$。大碰撞假说认为,月球大约在 $4.5$ 十亿年前,由一个火星大小的天体撞击早期地球所抛出的碎片形成,这解释了月球铁含量偏低、以及其同位素组成与地球地幔相符的原因;潮汐锁定则使月球的自转与公转周期完全同步。
Example
如果以高速公路的速度不停地开车前往月球,大约需要六个月的时间。由于月球绕地球公转和自转的周期都是 $27.3$ 天,因此它始终以同一面朝向我们;而月相变化的完整周期约为 $29.5$ 天,因为地球同时也在绕太阳运动。1969年到1971年间,阿波罗号宇航员在月球表面留下了激光反射镜;从这些反射镜返回的激光脉冲大约需要 $2.5$ 秒才能到达地球,由此可以把地月距离测量到毫米精度,也揭示出月球正以每年约 $3.8\ \text{cm}$ 的速度远离地球。
Key Insight
月球之所以始终以同一面朝向我们,是因为它每绕地球一圈,自身也恰好自转一圈,因此月球背面从地面上是永远看不到的。月球的引力是海洋潮汐的主要成因,也稳定了地轴的倾角;如果没有月球,地球的季节在数百万年间会剧烈得多地摆动。由于月球没有板块运动、没有水,也没有天气,它表面的陨石坑记录下了 $4$ 十亿年的撞击历史,而这些痕迹在地球上早已被抹去,这使月球成为了一部保存完好的太阳系历史档案。