欢迎来到研奇社,我是老研,今天给大家讲讲月球。
当我们抬头仰望时,太阳和月亮在我们眼中看来,大小几乎完全一样。
也许正是因为这个原因,日月两大天体在人类文明几千年历史长河中的地位基本相当。
而事实是,月球的直径仅为3474.8公里,而太阳的直径却为1,392,700公里,
太阳的直径约为月球的400倍。
然而,月球与地球之间的距离约为384400公里,
太阳与地球的距离约为1.49亿公里(149597870公里)。
巧合的是,太阳到地球的距离刚好是月球到地球距离的400倍。
月球与太阳在我们眼中的张角基本上相同,所以看上去就差不多一样大了。
如此的巧合,不禁让人心生疑惑:难道一切都是被设计好的吗?
也正因为如此,才有了日全食这一壮观的天文景象。
日全食是我们在地球上可以看到的最壮观的天文景象之一。
此时如果我们在A观测点上,可以看到太阳完全被月亮覆盖,只剩下外缘的日冕发出银白色的光辉。
而且,这一壮观的景象,恰逢人类文明出现时才可以观测到。
在大约45.27亿年前,月球刚刚诞生时,地球也刚刚诞生不久,月亮与地球的距离仅为2万公里。
如果这时候,我们在地球上,而月球又刚好经过正上空,就会发现,月球几乎占据了整个天空。
随后,月球以每年3.8厘米的速度不断远离地球。
恰恰在人类文明诞生之时,月球移动到了距离地球38万公里的轨道上,才构成了这一巧合。
而几亿年后,如果地球上还有人类的话,我们仰望天空,就会看到,月球相比于太阳,已经变得非常渺小。
并且它还将继续远离我们,直到脱离地球的引力。
那么,45亿年前月球是如何诞生的呢?
同样是内太阳系行星的水星和金星并没有卫星,
火星最大的卫星火卫一(福波斯),
平均直径也仅仅11公里。
小到连规则的球形都形成不了,
看起来就像个大土豆。
而外太阳系行星中的木星,最大的卫星木卫三,虽然体积很大。
但是与巨大的木星相比,则显得十分渺小了。
与木卫三相比,作为地球的卫星月球,它的体积则非常惊人了。
月球直径大约3,500公里,相当于地球直径的1/4,作为卫星,月球可以说是巨无霸了。
如果你用望远镜从远处看地球,你会同时看到地球和另外一个大东西(月球)。
而如果你观察木星,土星或者其他行星,你几乎不会察觉到这些大行星旁边的那些小卫星。
由于地球和月球的大小非常接近,以至于一些天文学家甚至把地月系统称为双行星。
而月球的起源之谜,也让它更加扑朔迷离。
月球起源之谜
目前关于月球的形成有几种假说,分别是分裂说,捕获说,地月同源说(孪生说)和大碰撞说。
月球自转一周,相当于27.3个地球日,同样月球环绕地球一周也是27.3个地球日。
也就是说,在月球上度过一天,相当于27.3个地球日。
正因如此,月球永远都只有一面朝向我们,月球被地球面对面锁定。
月球面对我们的这一面,又是这么的神秘,引起人们的无限遐想。
我们可以想象得到,早期观察月球的人类祖先,看到月球上大片的暗色区域,
很容易就联想到地球上的海洋。
几千年来,随着月亮周而复始出现在我们的夜空中,人类开始思考它到底是什么样的星球,它是如何形成的。
公元前455年,人们普遍认为,月亮是一个神,而希腊学者阿那克萨戈拉却提出了与世俗完全不同的观点,他认为,月球是一块被地球抛出去的石头。
所以,他的想法在当时并没有得到大家的支持。
1609年,意大利天文学家伽利略用早期的望远镜对准月球时,他意识到,自己观察到的是另一个世界美丽的景象。
伽利略对这颗小行星的表面进行了详细的绘制。通过观察,他推断整个月球的表面是一个固体的世界。
这里没有水,月球也不会发光,月亮是神的说法也仅仅是一个传说。
但是关于月球的起源还一直都是一个谜。
1873年,法国天文学家爱德华·洛希提出了“地球共生”理论。他认为,地球和月球是同一时间,由同一团气态冷凝星团形成的。
他的理论认为地球和月球的诞生过程,就是太阳系诞生的缩影。
地球一开始是一个星云团,冷却收缩后释放出一个星云环,这个星云环逐渐凝结,形成了月球。
但是地球与月球上铁元素相差悬殊,却是这一理论上的致命瑕疵。
1878年,乔治·达尔文提出了月球起源的裂变理论。这个乔治·达尔文,就是我们熟知的《物种起源》的作者查尔斯·达尔文的儿子。
他认为,月球的引力引起了地球上的潮汐现象,乔治·达尔文通过对潮汐与月球之间关系的分析,得出一个大胆的结论,月球与地球之间的距离正在逐渐增加,
也就是说,月球在逐渐远离地球。他的这一推测直到95年之后,人类首次登上月球,并在月球上安装了激光测距反射镜后,才得以证实。
他认为,如果倒推时间,那么月球应该是距离地球越来越近,并且随着月球与地球距离的减少,月球和地球的自转速度会逐渐增加。
所以,最终月球必定与地球合为一体。
达尔文推测,诞生之初的地球还是一团炙热的液体,而且自转速度极快,这时,一部分物质从主物质中脱离出来,并形成了我们现在的月球。
但是这种理论仍然存在瑕疵,要产生如此大的离心力,需要地球在诞生初始时有超高速的自转,但要达到这么高的自转速度,却几乎是不可能的。
1979年,一名美国海军上校托马斯·西伊提出了“月球俘获”理论。
西伊认为,月球在太阳系的其他地方形成,当它经过地球时,被地球的引力所捕获。
但是对于月球这么庞大的星体,当时的地球要想捕获它绝非易事,如果在月球经过时,没有什么办法让它减速,那么最终月球只会与地球擦肩而过。
所以,这种假说需要有一个前提,就是如何让地球捕获月球时给月球减速。
于是,西伊假设外太空有一种类似于地球大气层的“阻尼介质”,这种物质可以给月球减速,以便于地球捕获月球。
西伊的这个月球来源的理论被称为“捕获说”,这个理论能够很好的解释地球和月球上铁含量的不同。
但是我们今天知道,这种“阻尼介质”是不存在的。
所以这个理论,也有一个明显的瑕疵。
1969年,阿波罗11号成功进入环月轨道,随后鹰号着陆月球静海,阿姆斯特朗和奥尔德林走出登月舱,人类终于首次踏上这个神秘的星球。
关于登月,大家可以看看我之前制作的关于美国登月的视频。
这次登陆月球,终于揭开了月球神秘的面纱。
那里没有空气,也没有任何生物存在,只是单调的灰色,只有一片荒芜,海洋更不可能存在。
两位宇航员采集了21千克的月岩样本和尘土,并把他们带回了地球。
地质学家分析了月岩样本发现,月岩与地球上的岩石相比,有着极大的相似度。
于是,随着我们对月球了解程度的增加,1974年,比尔·哈特曼提出了月球形成的“大碰撞”理论。
这个理论认为,大约45亿年前,有一颗火星大小的天体(特亚)与原生地球相撞,这次碰撞之后,地球开始了自转,
这次碰撞是如此巨大,以至于爆裂出的物质被抛到了环绕地球的轨道上。
最终,这些物质在随后不到一年的时间里就经由吸积形成了月球。
但这个假说提出后的近10年,都没有受到科学界的关注,直到1984年,世界上的顶级天文学家才对这一理论达成了共识,承认这一理论是到目前为止,最能被接受的解释月球起源的理论。
现在,让我们总结一下月球形成的几个理论。
同源说认为,地球和月球形成于同一原生吸积盘。但这种假说的瑕疵在于,月球上金属铁的含量匮乏,而地球上铁含量却极为丰富。
如果地月同源,铁的含量不应该如此悬殊。
分裂说认为,地球形成初期由于自转速度过快,巨大的离心力将一部分物质甩了出去,而甩出的这一部分物质形成了月球。
但要产生如此大的离心力,需要地球在诞生初始时有超高速的自转。
捕获说则认为,月球在经过地球时,被地球的引力所捕获。但是对于月球这么庞大的星体,当时的地球要想捕获他绝非易事,
这种假说需要地球拥有一个非常大的大气层来消耗月球通过时的能量,减缓月球运动速度,否则只会与地球擦肩而过。
大碰撞说认为,在太阳系诞生的早期,巨大的撞击是很常见的,
这时,有一颗火星大小的天体(特亚)与原生地球碰撞,爆裂出的物质进入环绕地球的轨道,经由吸积形成月球。
大碰撞说可以合理解释地月岩石成分的不同,因为月球的大部分组成成分都来自撞击前的天体特亚,而并不是原生的地球。
该假说虽然不是很完美,但也许是最好的解释。
也许,在未来,随着人类对月球的不断探索,还会出现新的月球起源理论,但是,在这之前,大碰撞说,是目前最主流的地月系统形成理论。
好了,这期节目就到这里,这里是研奇社,感谢您的关注,我们下期节目见。
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