關于月亮的知識

月球的科普知識

月球又稱“月亮”。在望遠鏡發明之前，古代的人們只能在晴朗的夜晚，用眼

睛仰望皎潔的明月。看到月亮表面有明有暗，形狀奇特，于是人們就編出如嫦娥

奔月、吳剛伐桂、玉免搗藥等美麗神話。古希臘人則把月球看作美麗的狩獵女神

阿爾忒彌斯，并且把女神狩獵時從不離身的銀弓作為月球的天文符號。

月球基本上沒有水，也就沒有地球上的風化、氧化和水的腐蝕過程，也沒有

聲音的傳播，到處是一片寂靜的世界。月球本身不發光，天空永遠是一片漆黑，

太陽和星星可以同時出現。

月球上幾乎沒有大氣，因而月球上的晝夜溫差很大。白天，在陽光垂直照射

的地方，溫度高達127℃;夜晚溫度可低到-183℃。由于沒有大氣的阻隔，使得月

面上日光強度比地球上約強1/3左右;紫外線強度也比地球表面強得多。由于月

球大氣少，因此在月面上會見到許多奇特的現象，如月球上的天空呈暗黑色，太

陽光照射是筆直的，日光照到的地方很明亮;照不到的地方就很暗。因此才會看

到的月亮表面有明有暗。由于沒有空氣散射光線，在月球上星星看起來也不再閃

爍了。

月面上到處是裸露的巖石和環形山的側影。整個月面覆蓋著一層碎石粒和浮

土。從地球上看到的月球表面有明亮的區域和暗灰色部分。原來明亮的部分是月

球表面的山區和高地，暗灰色部分是月球表面的平原。

月亮比地球小，直徑是3476公里，大約等于地球直徑的3/11。月亮的表面

面積大約是地球表面積的1/14，比亞洲的面積還稍小一些;它的體積是地球的

1/49，換句話說，地球里面可裝下49個月亮。月亮的質量是地球的1/81;物質的

平均密度為每立方厘米3.34克，只相當于地球密度的3/5。月球上的引力只有地

球1/6，也就是說，6公斤重的東西到限月球上只有1公斤重了。人在月面上走，

身體顯得很輕松，稍稍一使勁就可以跳起來，宇航員認為在月面上半跳半跑地走，

似乎比在地球上步行更痛快。

月球是離地球最近的天體，它是圍繞地球運轉的、唯一的天然衛星，它與地

球的平均距離約384400公里。月球繞地球運動的軌道是一個隨圓形軌道，其近

地點(離地球最近時)平均距離為363300公里，遠地點(離地球最遠時)平均距離為

405500公里，相差42200公里。

像地球一樣，月球也是南北極稍扁，赤道稍隆起的扁球。它的平均極半徑比

赤道半徑短500米，南北極也不對稱，北極區隆起，南極區凹陷約400米。

月球在繞地球運動的過程中，還要跟著地球一起繞太陽運動。這就是說，月

球繞地球運動一周后，再回到的空間位置已不是原出發點了。由此可見，月球在

運動過程中還要參與多種系統的運動。月球的運動和其他天體一樣，月球也處于

永恒的運動之中。月球除東升西落外，它每天還相對于恒星自西向東平均移動

13°多，因此，月亮每天升起來的時間，都比前一天約遲50分鐘。月亮的東升西

落是地球自轉的反映;而自西向東的移動卻是月亮圍繞地球公轉的結果。月亮繞

地球公轉一周叫做一個“恒星月”，平均是27天7小時43分11秒。月亮繞地球

公轉的同時，它本身也在自轉。月亮的自轉周期和公轉周期是相等的，即1:1，

月球繞地球一周的時間為也就是它自轉的周期。

月球這種奇特地自轉結果是:月球總以同一半面向著地球，而從地球上永遠

看不到月球背面是什么樣，只有靠探測器才能揭開月背千古之謎，人類的這個愿

望早在30多年前就已實現了。當今大型天文望遠鏡能分辯出月面上約50米(相

當于14層高樓)的目標。

月球在我國古代詩文中有許多有趣的美稱：玉免(著意登樓瞻玉免，何人張

幕遮銀闕——辛棄疾);夜光(夜光何德，死則又育?——屈原);素娥(素娥即月亮之別

稱——《幼學瓊林》);冰輪(玉鉤定誰掛，冰輪了無轍——陸游);玉輪(玉輪軋露濕

團光，鸞佩相逢桂香陌——李賀);玉蟾(涼宵煙靄外，三五玉蟾秋——方干);桂魄(桂

魄飛來光射處，冷浸一天秋碧——蘇軾);蟾蜍(閩國揚帆去，蟾蜍虧復團——賈島);

顧菟(陽鳥未出谷，顧菟半藏身——李白);嬋娟(但愿人長久，千里共嬋娟——蘇軾)。

此外，月球還有許多別致的雅號，如玉弓、玉桂、玉盤、玉鉤、玉鏡、冰鏡、廣

寒宮、嫦娥、玉羊等。

月球的形成背景

在46億年之前，地球正在孕育當中，地球上的生命更沒有誕生。太陽系還

處于混沌初開的太陽星云階段。在年輕太陽的周圍，龐大的氣體塵埃星云中，塵

埃與塊狀巖石不斷的凝聚、碰撞、吸積，星云中的部分物質開始生成為環繞太陽

的行星和衛星系統。

月球和地球一樣都是恒星碎片匯聚而成，開始月球質量很小，恒星碎片撞擊

月球的動能也很小，隨著月球質量的增加，在萬有引力作用下，恒星碎片撞擊月

球的速度加快。撞擊月球的動能在不斷增強。月球表面開始融化，慢慢月球表面

形成熾熱的巖漿。這時月球的球體被地球的引力拉長，自轉中的月球在內摩擦作

用下，停止相對地球的自轉。當月球慢慢冷卻形成殼體，月球就形成今天有平衡

動的現象。當殼體固定下來，殼體內的巖漿，會慢慢冷卻收縮。慢慢巖漿就會和

殼體脫離，隨著時間的推移，殼體內就會形成很大的空間。巖漿在萬有引力作用

下，會自然形成球體，這時月球殼體內就形成一個很大的空間。因月球最初形成

時，恒星碎片動能很小，地核越往里溫度越低。

月球的成因探討

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，結合研究結果而新形成了“碰撞說”，但并未定論。

分裂說

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，后來由于地球轉速太快，把地球上一部分物質拋了出去，這些物

質脫離地球后形成了月球，而遺留在地球上的大坑，就是現在的太平洋。

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

質成分就應該是一致的。可是通過對“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，發現二者相差非常遠。

俘獲說

這種假設認為，月球本來只是太陽系中的一顆小行星，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浮動的星云，經過旋轉和吸積，同

時形成星體。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

也受到了客觀存在的挑戰。通過對“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，人們發現月球要比地球古老得多。有人認為，月球年齡至少應

在53億年左右。

碰撞說

這一假設認為，太陽系演化早期，在星際空間曾形成大量的“星子”，先形成

了一個相當于地球質量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，使地軸傾斜，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，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，主要有碰撞體的幔組成，也有少部分地球上的物

質，比例大致為0.85:0.15。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，通過相互吸積而結合起來，形成幾乎熔融的月球，

或者是先形成一個環，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。

然而，隕石分析表明火星和行星這些太陽系內的天體具有與地球大不相同的

氧和鎢同位素組成。而地球和月球具有幾乎相同的同位素組成。發表在2012年

的對Apollo月球樣本所作的鈦同位素分析也表明月球和地球具有相同的組成。

這與月球形成的碰撞說相矛盾。

既然月球既不是被地球俘獲的一個現成天體，也不是地球與別的天體碰撞的

產物。因此，月球只能是地球自身的產物。但是，地球也不具有足夠的轉速來把

與地球緊密相連的月球部分隨意拋出去。因此，月球應該是在特殊力的綜合作用

下從地球分離出來，進入繞地球旋轉的軌道，形成環地衛星。

不過，現在越來越多的事實證明月球并不是天然衛星，甚至有人大膽提出月

球是外星人造來監控地球的，或是人類智慧的祖先造的，月球的誕生仍舊是個謎。

月球的結構特征

亮度

月球本身并不發光，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(見)。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。

大氣環境

由于月球上沒有大氣，再加上月面物質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導熱率低

造成的。

分層結構

從月震波的傳播了解到月球也有殼、幔、核等分層結構。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℃，所以很可能是熔融狀態的據推

測大概是由Fe-Ni-S和榴輝巖物質構成。