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十五月圆,究竟能有多圆?

科普小知识2022-07-12 15:34:09
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曾经承载着无数人类想象的月球,是离地球最近的天体,因此成为人类深空探测的起点。根据计划,嫦娥四号将于1月3日在月球背面着陆,开始人类探索月球的新旅程。“一个时辰不知道月亮,所以它叫白。在人们的认知中,15个月的满月是月亮延续几千年的印象,也是月亮最直观的外观特征。那么,满月有多圆?从现代科技的角度来看,月亮真的像玉盘一样圆吗?

自引力“塑造”天体

南京大学天文与空间科学学院的教授周立勇告诉《每日科学》说,月球确实像地球和太阳一样接近球形。事实上,几乎所有的大型天体,如行星和恒星,都是近似球形的,这是由大型天体的强大重力造成的。

假设沙子、灰尘等。在天体表面被认为是可以*流动的粒子,在万有引力的作用下,这些粒子会流向更靠近天体质心的“较低的地方”。随着时间的推移,天体表面的起伏变得平缓,并逐渐趋向于球形。从“能量越低,越稳定”的观点来看,球体是势能最低的形状。

对于地球、火星等有自转的天体,从南北两极到赤道的离心力逐渐增大,天体逐渐形成一个赤道略平的两级平球体。你可以想象用绳子绑一个装满水的气球并水平旋转,你会发现水球逐渐变平。

背部凸起的扁圆形。

出于同样的原因,月亮是扁的。数据显示,月球的赤道直径为3476.2公里,比两极直径3472公里高4.2公里。"与其他天体相比,人类对月球的探索历史悠久,拥有更精确的地形数据。"周立勇指出。与地球相似,月亮的具体形状也不是对称的。由于月球的自转和公转是完全同步的,所以一个半球总是面向地球,而另一个半球总是背向地球。观测数据显示,月球的正面(面向地球)大部分被地势较低的“月海”占据,而背面则被地势较高的“月球陆地”占据,就像是在一个扁平的球体背面拉一个凸起。

为什么会出现这个奇怪的形状?目前,学术界尚无定论。2014年,加州大学科学家加里克·贝瑟尔在一项研究中说,月球在大约40亿年前形成之初处于熔融状态。它的形状是高度可塑性的,非常接近地球。潮汐加热是了不起的。在地球引力的作用下,月球有潮汐现象,潮汐相互摩擦并产生热量。当月球逐渐远离地球时,其重力减弱,潮汐产生的热量也减少。最后,月亮逐渐“固化”,变成现在的形状。

一些学者还提出了低速撞击的假说,认为地球最初是被“两个月亮”包围着的,两者以相对较低的速度碰撞并附着在一起,合并成现在的“一个月亮”。换句话说,月球背面崎岖不平的高地曾经是第二个绕地球运行的月球,附着在现在的月球上。

激光测距精确描绘月球形状

随着科学技术的发展,人类对月球的形状有了越来越清楚的了解,对月球的探索将永不停止周立勇进一步指出,最早的观测是由光学技术完成的。地球和月球相互靠近,通过天文望远镜和其他仪器可以在一定程度上观察到月球表面的形状。

雷达技术的进步使人类能够在地球上使用大规模合成孔径成像雷达来更精确地探测月球。地基雷达探测成本低,重复频率高,但只能探测月球面向地球的一侧。

近年来,激光测距技术和空间技术的结合为人类全面、准确地描绘月球形状提供了更有效的手段。2007年,日本的“月亮女神”月球探测器和中国的嫦娥一号月球探测器都携带了激光测距仪。在绕月飞行过程中,激光测距仪不断向月球表面发射激光脉冲,通过脉冲发射和返回时间来测量月球表面坐标点到探测器的距离。通过处理数千万的数据,可以获得丰富的月球形状数据,并可以准确地描绘月球表面的地形。现在,人类对月球的形状有了相当清楚的了解。

美国宇航局在2009年发射的月球侦察轨道飞行器(LRO)每秒钟向月球表面发射28个激光脉冲。在五年内绘制了超过65亿个月球表面位置的地图和详细的月球表面地形图。参与LRO项目的专家约翰·凯勒(John Keller)说,我们对月球表面形态和结构的了解甚至比太阳系中包括地球在内的所有其他天体都要好。当然,仍有许多关于月球的秘密等待进一步探索。