自然科學(xué)專題講座(第9講 月球)

1、自然科學(xué)專題講座第九講 月球1 月球概況 地月系的繞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 地月系運(yùn)動(dòng)和 地月系繞日公轉(zhuǎn) 月球自轉(zhuǎn) 月相2月球概況 月球的半徑1738公里，相當(dāng)于地球的3/11，它的質(zhì)量為7.351025克，為地球的1/81.3，平均密度3.34克/厘米3。理論上認(rèn)為月球內(nèi)部分為月殼、月幔、月核三層，月球內(nèi)部主要是巖石物質(zhì)。 月球表面重力很弱，重力加速度為1.62米/秒2，僅為地球表面的1/6。由于重力弱，月球表面的自然狀況與地球表面的有很大差異：幾乎沒(méi)有大氣；除了太陽(yáng)光和星光，天空永遠(yuǎn)是黑暗的；沒(méi)有天氣（風(fēng)、雨、雪等）現(xiàn)象；溫差特別大（-183127）；聲音不能傳播。3456 月球表面的環(huán)境雖然不適合人類生

2、活，但對(duì)于特殊的科學(xué)研究恰好是合適的。 月球的表面形態(tài)與水星相似，有大量的環(huán)狀構(gòu)造，被稱為環(huán)形山（月坑），主要由隕星撞擊形成，也有少量是火山活動(dòng)的結(jié)果，這些環(huán)形山主要形成于幾萬(wàn)年或幾十萬(wàn)年前。此外，月球表面還有大量的暗黑區(qū)域，這些暗黑區(qū)域被稱為月海。78910111213141516171819202122232425262728293031地月系的繞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 地月系的繞轉(zhuǎn)，是地球和月球在地月系內(nèi)部不斷繞地月系質(zhì)心的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。32地月系的繞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)33地月系的繞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 根據(jù)力學(xué)理論和天文觀測(cè)，地月系繞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的具體特征如下： 第一，地心、月心和地月系質(zhì)心三點(diǎn)共線。34地月系的繞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)35地月系的繞轉(zhuǎn)

3、運(yùn)動(dòng) 根據(jù)力學(xué)理論和天文觀測(cè)，地月系繞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的具體特征如下： 第一，地心、月心和地月系質(zhì)心三點(diǎn)共線。 第二，地月系繞轉(zhuǎn)周期為恒星月， 1 恒星月 = 27.32166 日 第三，地球、月球繞公共質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)軌道位于同一個(gè)平面內(nèi)，這個(gè)平面稱為白道面。白道面和黃道面的交角為 59（平均值）。 36地月系的繞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)37地月系的繞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 根據(jù)力學(xué)理論和天文觀測(cè)，地月系繞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的具體特征如下： 第四，在橢圓軌道運(yùn)動(dòng)中，地心和月心至地月系質(zhì)心的距離都在不斷變化，但兩者距離之比卻始終不變。這個(gè)比值等于月球和地球的質(zhì)量之比。 月地平均距離為384400公里，由此可算得地心至地月系質(zhì)心的平均距離為4671公里。

4、38地月系的繞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 根據(jù)力學(xué)理論和天文觀測(cè)，地月系繞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的具體特征如下： 第五，月球繞地月系質(zhì)心，或月球繞地球運(yùn)動(dòng)的橢圓軌道的偏心率，平均為e=0.0549（1/18）。 由此可算得月球的近地距和遠(yuǎn)地距分別為363300公里和405500公里（平均值）。39地月系的繞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 根據(jù)力學(xué)理論和天文觀測(cè)，地月系繞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的具體特征如下： 第六，與地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相比，地月系繞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的變化要大一些。例如，偏心率大約變化于1/231/15之間；月地距離的最大值可接近40.7萬(wàn)公里，最小值不到36萬(wàn)公里；黃白交角波動(dòng)于457 519之間；白道面與黃道面的交線的位置較快地西旋，約18.6年就西旋一周，每

5、年西旋約19，等等。40地月系的繞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)41地月系運(yùn)動(dòng)和地月系繞日公轉(zhuǎn) 除地球、月球因相互吸引而繞轉(zhuǎn)外，地月系作為一個(gè)整體，還受太陽(yáng)引力的作用繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)。 太陽(yáng)對(duì)地月系整體的引力的“平均作用點(diǎn)”，可以看作是地月系質(zhì)心。因此，真正在“地球公轉(zhuǎn)軌道”上繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的，嚴(yán)格講不是地球中心，而是地月系質(zhì)心。42地月系運(yùn)動(dòng)和地月系繞日公轉(zhuǎn)43地月系運(yùn)動(dòng)和地月系繞日公轉(zhuǎn) 地月系的繞轉(zhuǎn)和繞日公轉(zhuǎn)是同時(shí)進(jìn)行的。所以，地月系的運(yùn)動(dòng)是這兩種主要成分的疊加。 地月系運(yùn)動(dòng) = 地月系質(zhì)心繞日公轉(zhuǎn) + 地、月對(duì)質(zhì)心繞轉(zhuǎn) 由此可見(jiàn)，地月系繞轉(zhuǎn)和地月系質(zhì)心公轉(zhuǎn)兩種運(yùn)動(dòng)疊加的結(jié)果，致使地球、月球在太陽(yáng)系中的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡，都是在

6、質(zhì)心公轉(zhuǎn)軌道兩側(cè)起伏的波浪線，但月球的波動(dòng)幅度比地球大81.3倍。44地月系運(yùn)動(dòng)和地月系繞日公轉(zhuǎn)45地月系運(yùn)動(dòng)和地月系繞日公轉(zhuǎn)46月球的自轉(zhuǎn) 月球在和地球一起繞轉(zhuǎn)的同時(shí)，還在不停地自轉(zhuǎn)。 月球的自轉(zhuǎn)比較特殊。月球的自轉(zhuǎn)方向和周期與其和地球繞轉(zhuǎn)的方向和周期完全相同。 這樣的自轉(zhuǎn)稱為同步自轉(zhuǎn)。 47月球的自轉(zhuǎn)48月球的自轉(zhuǎn) 由于是同步自轉(zhuǎn)，月球始終將自己的一面對(duì)著地球。月球的背面一直到1959年蘇聯(lián)宇宙飛船首次飛達(dá)月球時(shí)才拍攝到的。49月球的自轉(zhuǎn)月球背面50月相 月相是指月球的視形狀，月相變化即月亮的圓缺變化。 月相變化的原因在于，月球自身不發(fā)光，靠反射太陽(yáng)光而被我們看到；在太陽(yáng)光照射下，月球總是半明半暗，就像地球上有晝半球、夜半球一樣；平時(shí)人們的肉眼只能看到月球的晝半球，而看不到夜半球；月球的晝半球總是朝向太陽(yáng)，并不一定向著地球。所以，月球在地球觀測(cè)者眼里所表現(xiàn)的視形狀月相，取決于月球