月面风光
千百年来,人们只是在地球上赏月而已。当宇航员踏上了这个神秘星球的表面时,一切都是那么的新奇有趣。由于没有大气,声音在月面上无法传播,到处 是一片寂静。根本没有嫦娥起舞的身影,更没有广寒宫可以居住。这里不是什 没天堂,而是满目荒凉,没有任何生命存在的现象。
月球上没有大气,没有水,也就没有地球上的风化、氧化和水的腐蚀过 程。月面岩石犹如一部天书,记载着几十亿年来月球的演化和变迁。月球上 现在的火山活动、陨石撞击、太阳风和宇宙射线的直接辐射等,都可以从月 岩和月壤中找到踪迹。
站在月球上,首先会感到月面天地狭小,没有地球上天、地之间那么深 远开阔,这是因为月球的体积比地球小得多。站在月球上,一般人看到的是月亮 平视距只有 2.5 公里;而在地球上看到的平视距离是 5 公里。
在明亮的阳光照射下,月球到处是裸露的岩石和环形山的侧影。从月面 结构中,我们可以见到起伏的山峦,崎岖的高地,广阔的平原,深长的沟壑, 险峻的山脊和断崖。整个月面覆盖着一层碎石粒和浮土。到处千疮百孔。
月面天空中巨大的蔚蓝色的星球,光色皎洁,美丽而又亲切,它就是人 类的摇篮——地球。在这里见到地球时,应该是抬头望着地球,倍感思念故乡。地 球场上被太阳照亮的白天部分和黑夜部分显得十分明显。在月球上看到的地球 也有类似地球上看到的月球一样的位相变化。在阳光照射下,地球上淡蓝色的星球 的大气层里缭绕着片片白云。深蓝色的是海洋,褐色的是陆地,覆盖着白色 冰雪的是极地。在月球上见到的地球圆面,要比在地球上见到的满月大 14 倍。再加上地球大气反射阳光的本领很强,因此,在月球上见到的地球要比 在地球上见到的满月明亮 80 多倍。可以想象,在地光之下看书是不成问题 的。还有一种奇特的现象,那就是在月球上看到地球的地方,只要观测者不 动。会觉得地球总是在天空中,没有升起和落下的现象,基本上不动。为什么 会有这种现象?前面已经讲过了,这是因为月球总以同一面对着地球的缘 故。
在月球上看到的星星和太阳也是基本不动吗?不。月球有自转,但是自转 转得很慢,星空沿着和月球自转方向相反的方向缓慢移动。星星和太阳都是有 升有落地。月球上的一昼夜相当于地球上的 29.5 天。
因为月球上没有光,天空永远是一片漆黑,太阳和星星可以同时出现。 星光一点也不闪动。阳光要比地球上强烈得多。这里还没有云雾,没有晚霞 和曙光;没有风、雨、雷、闪电,永远是晴天,因此在这里的天气预报是没有 意义的。在月球上看到的星座和在地球上看到的星座没有什么变化。但是在 地球上看到的北极星在月球上却失去了意义。另外,在月球上不能用指南针 辨别方向,因为月球的磁场非常微弱。那么,宇航员靠什么辨别方向呢?从 目前看,宇航员是根据日晷仪被太阳投出的影子推算方向的。
月球是离地球最近的天体,它是围绕地球运转的、唯一的天然卫星,与 地球的平均距离为 384401 公里。月亮绕地球的公转轨道为椭圆形,其最近的地点 平均距离为 363300 公里,远地点平均距离为为 405500 公里。月亮比地球小,直径是3476公里,大约等于地球直径的1/4,面积大约是地球表面 积得比亚洲的面积还稍小一些;物质的平均密度为每立方厘米3.34克,月球上的引力只有地球的1/6,也就是说,6公斤重的东西到了月球上只有1公斤重了。人在月面上走,身体显得很轻松。
月球从里到外分为三层:月核、月幔和月壳。月核的直径只有几百公里, 温度约 1000 摄氏度;月幔厚约 1000 公里不足;外层月壳平均厚 60~65 公里。
月球表面崎岖不平,从大的构造来分,主要有陆区和月海。
所谓月海,其实就是我们从地球上看到的暗色的区域,主要由玄武岩组成 成。因为玄武岩的反射率平均只有 6%,当阳光照射时,它被吸收了 94%的阳 光,所以看上去比周围月陆区要暗一些。月海就是月球上广大的平原或开阔 地。现在已知整个月球表面有 22 个月海。其中向着地球这面有 19 个月海。 它们是:风暴洋、雨海、澄海、静海、丰富海、酒海、危海、冷海、史密斯 海、云海、汽海、湿海、洪堡德海、蛇海、泡海、浪海、界海、地海和知海。 月球背面有 3 个月海:东海、莫斯科海和智海。向着地球这面的月海约占这 半球面积的 1/3,最大的是风暴洋和雨海。月球背面的月海少而小,只占月 球背面面积的 2.5%。
月陆是月面隆起的古老的高地,平均高出月海 2~3 公里。对着地球这半 球上的月陆占这半球应积的 70%。月球背面的月陆则占另一半球面积的 97.5 %。月陆主要由浅色的斜长岩组成。月陆的反光率约为 17%,因此看上去要 比月海明亮得多。
有幸通过天文望远镜观测月球的人,首先感到奇怪的是月面上分布许多 大人小小的 “气泡”似的环形结构。仔细再看,它们类似地球上的火山口, 叫环形山。它们分布极广,大小差别很大。月面上有的区域环形山非常密集, 有的环形山还有重叠的结构,大多数环形山都以地球上著名的科学家的名字 命名。如哥白尼环形山、第谷环形山、牛顿环形山等。月球背面还有以我国 古代著名科学家的名字命名的环形山。它们是:张衡环形山、祖冲之环形山、 郭守敬环形山、万户环形山和石申环形山。
月面上也有许多高大的山系。它们用地球上著名的山脉名字命名。如在 南海地区有陡峭的高加索山脉、亚平宁山脉和阿尔卑斯山脉。
在月面结构中,还有湾、湖、月谷、月溪、断裂和辐射纹等结构。
月球是地球的近邻,它在很多方面确实类似地球,但是,月球表面由于 没有大气,没有水,没有生物,被太阳照射的地方温度高达 12℃,没有被太 阳照到的地方又下降到-180℃;月面直接受到流星体、太阳风和宇宙线轰击 和强辐射;月球上的白天和黑夜各相当于地球上的两个星期。这些月面环境 状况,使得整个月面既保存了各个演化时期的原始风貌,也保留着遭受太空 物质侵袭的痕迹。同时,月球向着地球的一面和背着地球的一面尽管有差异, 但是差别不大。千姿百态的月面结构正静候着地质学家和地理学家们的光 临。也许你和他就是这项事业的开路者或继承人。
月球作为地球的近邻,作为人类即将进行全面考察和开发的第二个天 体,我们应对它表面环境有比较详细的了解。现将月球朝向地球这一面的月 貌特征介绍于下。
东部的山和 “海”
按国际统一规定,月球上的方向与地球上相同:上北下南,左西右东。 所谓月球东部,自然就是向着我们这一面的右边。
凭直接观察,人们可以发现月球东部的两个特点:东部的 “海”比西部 的 “海”面积小,而东部的 “海”基本上分散成一块一块的,很像地球上的 盆地;东部比西部要显得明亮一些。实测结果也是如此,若以满月的亮度为 100 的话,上弦月为 8.3,下弦月为 7.8。
复杂的地形:月球东部的地形和地势是错综复杂的。月海基本上都在赤 道附近,越向两极,地势越高,环形山越多。在东部共有三条山脉,澄海东 侧的金牛山脉、丰富海与酒海之间的比利牛斯山脉和澄海与汽海之间的海码 斯山脉。这些山脉都环绕着月海,和月海构成统一的演化单元;澄海和静海 之间的阿格厄斯山,高达几千米,形成澄海和静海的分水岭;酒海南部的阿 尔泰峭壁长达几百公里,是月面最长的峭壁,很像酒海的外 “堤”;科希峭 壁则像是从静海东延伸到静海中的 “栈桥”。还有两条月溪,连结静海和中 央湾的阿里亚 3 代斯月溪,静海西侧的海帕塔月溪;四个海角,澄海和静海 之间的阿切鲁西亚海角。一条月谷,在丰富海之南的环形山之间的勒伊塔月 谷,长约 500 公里,宽约 20 公里,是月面最长的月谷。两个湖,澄海东北的 死湖与梦湖。死湖的面积约两万平方公里;有一些比较著名的环形山带有辐 射纹,如:朗格林诺斯环形山,直径约为 130 公里,辐射纹长约 1500 公里; 捷奥菲勒斯环形山,直径约 100 公里,底部平坦,辐射纹长约 1000 公里; 弗涅里厄斯环形山,直径约 20 公里,辐射纹长约 200 公里;斯梯文环形山, 直径 25 公里,辐射纹长约 600 公里。在东部边缘主要有高斯环形山、尼玻环 形山、吉尔伯特环形山、洪堡德环形山、李约环形山等。这些环形山有时可 见,有时隐约到月球背面。在静海里的西北部有三个环形山,靠近澄海的是 普林尼斯环形山,它的南面有罗斯莱山和阿拉果环形山。从这三个环形山的 外形看,都是在静海形成后出现的,属于较年轻的环形山。与此相反,在酒 海最南端的弗拉卡斯托特里斯环形山是一个古老的环形山,它的环壁成锯齿 形,并且有一部分环壁已被酒海熔岩物质掩埋,类似雨海西北部的虹湾。酒 海被比利牛斯山脉和阿尔泰峭壁所围,有的月面学家认为,酒海周围的 “沉 陷”地形,过去曾是一个直径 1000 公里以上的巨大类月海,后来一部分被熔 岩覆盖,这就是酒海,一部分周壁就是阿尔泰峭壁和比利牛斯山脉。
“海”的特征:东部月海的特征第一是海的数量多。月球向着我们这面 共有 19 个月海,东部占 12 个;第二是独立的海多。除靠近月面中部的澄海、 静海和酒海相通相连外,其他 9 个月海都是孤居一地;第三是海的总面积比 西部小。大约 190 万平方公里,还不到风暴洋面积的一半;第四是海的分布 广;第五是有 “时隐时现”的海。由于月球的经天平动影响,地处东海缘的 界海、史密斯海、洪堡德海和南海,有时可见,有时看不见;第六危海外形 呈六边形。
从 “界海”谈经天平动:所谓 “界海”,就是因为它地处可见面和背面 之间的投影线上。长期对月球进行观测就会发现它 “时隐时现”,由此赋予 “界海”之称。
其实,何止界海 “时隐时现”,凡是在这个经度范围内的月面都是如此。 为什么会发生这种现象呢?这要从月球的运动谈起。由于月球绕地球运动的 轨道是椭圆的,因此它的公转速度是不均匀的。而它自转的角速度基本上是 均匀的,这样,就产生了从地球上看去,月球在左右方向上的视面有些微小的变化。这种现象叫月球的经天平动。由于经天平动的存在,使我们对月面 在东西边缘上,最大时可多看到 7°45′。这种变化周期为一个近点月。
伽利略在观测月面时就发现了这种现象。 1645 年,意大利月面学家里希 奥利所绘的月面图,清楚地表示出天平动效应。对于天文爱好者来说,如果 通过天文望远镜长期细致地观测月面,必定能看到这种现象。
对月面东部的探测: 1969 年 7 月 21 日,美国的 “阿波罗”11 号载入宇 宙飞船的登月舱降落在静海西南部靠近赤道的地方 (东经 23°26′,北纬 0 °41 ′),揭开了人类亲临月球探索的新纪元。在静海着陆点采回月壤和月 尘。根据研究,这里的岩石年龄在 34 亿~37 亿年,为月面中等岩石年龄。 样品表明:这里没有含水的矿物质;这些表面物质是受冲击产生的;钛铁矿 的含量比地球上大多数的玄武岩要高;在石屑碎块中发现一种新硅酸盐矿物 ——命名为 “静海石”。这是月海玄武岩晚期结晶作用的产物。
1972 年 12 月 11 日, “阿波罗”17 号载入宇宙飞船的登月舱,在澄海东 南高地着陆 (东经 30°45′,北纬 20°10′),这是人类到达月球最东面的 地区。在着陆的两名宇船员中,有一位是美国哈佛大学的地质学家施米特。 他们乘月球车在月面上活动 3 次,共 22 小时 5 分,是 6 次 “阿波罗”宇宙飞 船登月中,在月面活动时间最长的一次,带回 115 公斤岩石样品。
1970 年 9 月 20 日,前苏联无人驾驶的 “月球”16 号自动探测器降落在 丰富海,取回 100 克月壤样品; 1972 年 2 月 21 日,无人驾驶的 “月球”20 号在丰富海东北山区着陆,取回 50 克月壤; 1976 年 8 月 18 日,无人驾驶的 “月球”24 号在危海着陆,取回月壤 170 克。由此可见,前苏联主要是集中 力量对月球东部海区进行探索。
中部的“特区”
所谓月球中部是这样划分的:在南、北纬 20°和东、西经 20°之间的月 面,即东西和南北各 1200 公里的月轮中心区。所以称这里为 “特区”,一是 因为这里是月轮东西南北四个半球特征的交织地区,地形和地势更为错综复 杂,月陆、月海、山系、月湾、月溪、直壁、峭壁以及年轻和年老的环形山 应有尽有;二是这里有月面坐标的起算点;三是与月轮的其他部分相比,这 时的地形和地势基本上都以正面朝向地球;四是这里是人类直接探索最多的 区域。
地形和地势:在月球中部的北面,地形复杂,地势险峻。月球上最长的 阿尔卑斯山脉和海码斯山脉构成 “人”字形从正北伸向这里。两座大山之间 夹着一块平原,就是汽海。汽海的面积大约是 5 万平方公里,是月面中央区 唯一独立的月海。阿尔卑斯山脉是风暴洋和汽海之间的屏障;海码斯山脉是 澄海和汽海的分水岭。汽海之南和中央湾相通,中央湾又与它西部的暑湾相 连,它们都是风暴洋伸向中部陆地的海域。中央湾,顾名思义它地处月轮的 中心区。希金努斯月溪处在中央湾和汽海之间的海面上,长约 200 公里,宽 约 5 公里。长约 230 公里,宽约 5 公里的阿里亚代斯月溪使中央湾与东部的 静海隔陆相连。中央湾的东部和南部全是陆地。 “特区”西部海岸的海陆交 错,形成许多湾、角、岛与半岛等地形。就整个中部地势来说,构成了东高 西低的月貌。
著名的环形山:这里的环形山虽然不多,但是环形山的类型不少, “老 中青”俱全。
托勒密环形山:这是以古希腊著名的天文学家托勒密 (约 90~168 年)
的名字命名的。它位于南部高地上,直径约 150 公里,环壁高 2400 米,属于 较为古老的环形山。通过天文望远镜看去,它像一个巨大的环形盆地,里面 十分平坦。然而在最佳的观测条件下,已经发现它上面有几百个小的环形山, 直径都在 600 米以上。很明显,这些小环形山都比托勒密环形山年轻,属于 后生的 “小字辈”。有人推测,托勒密环形山形成的时代,为月面大多数环 形山形成的时期。
阿尔芬斯环形山:这是以西班牙一位热爱天文学的国王阿尔芬斯(1223~ 1284 年)的名字命名的。直径约 120 公里, 环壁高 2730 米,紧挨在托勒密 环形山的南侧。阿尔芬斯环形山的底部有中央丘,右边有两条像月溪似的裂 缝。在 1955、1957、1958、1961、1963、1969 年曾有人观测到阿尔芬斯环形 山有明暗和色彩的变化。这是由于该环形山有火山活动,从月球内部喷出的 气体而形成的。最有意义的是 1958 年 11 月 2 日至 3 日的夜间,前苏联天文 学家科齐列夫在克里米亚天体物理天文台发现阿尔芬斯环形山的中央丘有明 暗变化,并立即拍下了它的光谱照片。这说明月球并不是一个 “平静”的世 界,而是一个仍有火山活动的天体。
喜帕恰斯环形山:这是以古希腊的天文学家和数学家喜帕恰斯 (约公元 前 190~公元前 125 年)的名字命名的。位于托勒密环形山的东北方,直径 150 公里,和托勒密环形山的大小差不多,但是它的环壁较高,为 3300 米。
阿尔巴泰尼环形山:这是以阿拉伯天文学家阿尔巴泰尼 (850~929 年) 的名字命名的。位于托勒密环形山之东,喜帕恰斯环形山之南。直径 136 公 里,具有明显的中央丘,环壁非常明显。环壁内的西侧,有一个较小的环形 山,叫克莱思环形山。这是以德国月面学家克莱恩 (1844~1914 年)的名字 命名的,直径 44 公里,环壁高 1460 米。
弗拉马利翁环形山:这是以法国天文学家和天文普及家弗拉马利翁 (1842~1925 年)的名字命名的。它位于托勒密环形山之北,非常靠近月面 的中心点,直径 75 公里。这个环形山本身没有什么可引人注意的地方,然而 在它的西环壁上有一个小而清晰的环形山,它就是素有盛名的默斯丁 A 环形 山。
默斯丁 A 环形山:它的精确位置为西经 5°09′50″,南纬 3°10′47 ″。直径 13 公里。环壁高 2700 米,并具有 50 公里长的辐射线,是一座年轻 型的环形山。它清晰明亮的外形像镶在弗拉马利翁环形山的一颗珍珠。人们 常借助它来定月面坐标的中心点。
默斯丁环形山:这是以丹麦的政治家默斯丁 (1759~1843 年)的名字命 名的。它位于默斯丁 A 环形山的北面,直径 26 公里,高 2700 米。
拉兰德环形山:这是以法国天文学家拉兰德 (1732~1807 年)的名字命 名的。位于弗拉马利翁环形山之西的风暴洋洋面上,直径 24 公里,环壁高 2600 米,有直径 320 公里的辐射线,也属于年轻型的环形山。
赫歇耳环形山:这是以英国著名的天文学家 W ·赫歇耳 (1738~1822 年) 的名字命名的。位于托勒密环形山的正北,这两座环形山的环壁有一部分紧 紧连在一起,直径 41 公里,和托勒密环形山相比,显得很小。然而它峻峭突 起,环壁高 3800 米。
对中央区的探测:为了实现登月计划,美国航宇局于 1960~1961 年就提 出两项对月球不载人的空间探测计划。这就是后来发射的 “徘徊者”号和“探 测者”号探测器,从 1961 年 8 月至 1965 年 3 月,共发射 9 个“徘徊者”探测器,其中第 6、7、8 号降落在中央区的两旁, 9 号降落在阿尔芬斯环形山 内,因此它捷足先登,成为第一个直接探测环形山内的人类使者。 “徘徊者” 9 号发回 5814 幅近距月面照片,具有很高的清晰度,比用地球上最好的天文 望远镜拍照的月面要清晰 2000 倍。
从 1966 年 5 月至 1968 年 1 月,美国又发射了 7 个“探测者”号探测器, 主要是为载人登月飞船解决软着陆的问题。这其中有 3 个降落在中央区, 2 号和 4 号基本失败, 6 号获得成功。 4 号和 6 号就降落在月面中心点西北 30 公里的中央湾海面上。 6 号探测器不仅发回了月面环境的电视图像,还有小 型掘土机和化验室对月壤进行了分析,为以后 “阿波罗”载入登月做了充分 的准备。
由于月球总以同一面向着地球,月面中央区又是以其正面对着地球,因 此,将来人类进一步登上月球,也会把大本营的基地建立在月面中央区。
北部的沉静之地
月球北部,一般是指月面北纬 50°以上的地区。不论直接赏月,还是通 过望远镜观测,都会发现这里既无月面东、西部那样以月海为主的明显色彩, 又没有月面南部那样绵延千里的山地特征,似乎是月面边缘一隅沉静之地。 然而,这里依然以其特有的魁力吸引着月面学家的注意。
地形和地势:这里与南部相邻的地区从西到东是:风暴洋、雨海、澄海 和东部边缘陆地。从北纬 50°~60°之间主要是月海区。西部是风暴洋伸向 北部陆地部分,叫露湾。露湾东部是东西走向的、非常著名的带形月海—— 冷海。它长达 1500 公里,南北宽有 300 公里,总面积是 440000 平方公里, 仅次于风暴洋、雨海和静海,是月球上第四大月海。冷海两岸的地形十分复 杂,两岸陆地的凹凸部分基本上能对应起来。冷海属于古老的月海,可能与 澄海和静海是同龄海。
在海东部的月面边缘,还有一个很不引人注意的、孤独一处的月海,这 就是洪堡德海。它是以德国自然科学史专家和探险家洪堡德 (1769~ 1859 年)的名字命名的。在 22 个月海的名称上,仅有两个用人名命名 (另一个是 史密斯海)。洪堡德海呈椭圆形,地处东经 75 °~85°,北纬在 54 °~59 °之间,面积约 5 万平方公里。由于经天平动的影响,它时隐时现。有时, 当它处在月轮边缘时,暗黑色的月海与天空背景融成一色,仿佛这里的月面 缺少了一块似的。
冷海以北是完整的北极大陆,它与月球背面的北部形成一个整体。北极 大陆有很多多角开形的地形结构。一般说来,这里的环形山环壁比较低矮, 有的环壁残缺不全,显现出古老的地形地势风貌。就整体而言,东部环形山 比西部多,另一特点是,月海和月陆的边界极不明显,海的地势渐渐伸入到 陆地,很像地球上海边广阔的浅滩。北部山脉和隆起地带的走向也格外复杂, 完全不像南极地区那样呈南北走向。北极区是丘陵和环形山交织的区域,环 形山的数量比南极区大约少一半,和月面中央区差不多。
著名的环形山:最主要的环形山多在冷海北岸,位于北纬 50°~60°之 间,著名的环形山有:柏拉图环形山。这是以古希腊哲学家柏拉图 (公元前 427~公元前 347 年)的名字命名的。位于雨海和冷海之间的月陆上,直径约 100 公里,属于 古老的环形山。
亚里士多德环形山。以古希腊哲学家亚里士多德 (公元前 383~公元前322 年)的名字命名。位于冷海南岸 (东经 17°,北纬 50°),直径 87 公 里。在农历每月初七~二十的月面上容易看到。
恩迪米昂环形山。这是以古希腊神话故事中的一名英俊的牧羊青年的名 字命名的。位于冷海和洪堡德海之间 (东经 56°,北纬 54°),直径 125 公里,和周围的月面相比,环壁清晰,层次分明,显得特别突出。环形山底 部和月海的色彩一样黑暗,通过天文望远镜观测极其明显。
加特纳环形山。这是以德国地质学家加特纳 (1750~1813 年)的名字命 名的。位于冷海东部的北岸 (东经 35°,北纬 59°),直径 102 公里。它的 特点是环形山的南部与冷海隔成一片,部分环壁难于看见,很像天然的港湾, 和雨海的虹湾很相似。
索斯环形山。这是以英国天文学家索斯 (1785~1867 年)的名字命名的。 位于露湾北岸 (西经 50°,北纬 57°),直径 98 公里,和加特纳环形山一 样,向海一边的环壁看不见。
康达迈恩环形山。这是以法国物理学家和天文学家康达迈恩(1704~1774 年)的名字命名的。位于冷海和露湾的分界线上,在冷海的南岸 (西经 28°, 北纬 53°),直径 37 公里。由此往北的海面上,有很多凸起的小岛和环形 山,这就是露湾和冷海的分界线。
在北纬 60 °~70°范围内较著名的环形山有:
赫歇耳环形山。这是以英国天文学家 J ·赫歇耳 (1792~1871 年)的名 字命名。他和他的父亲一样,也是一位蜚声天文界的著名天文学家。该环形 山位于索斯环形山的东北部 (西经 41°,北纬 62°),直径 156 公里,环壁 南边缘面向露湾海面。
毕达哥拉斯环形山。这是以公元前 500 年古希腊哲学家和天文学家毕达 哥拉斯的名字命名的。它位于 J ·赫歇耳环形山之西 (西经 62°,北纬 63°), 直径 128 公里,在下弦月清晰可见。
邦德环形山。以美国天文学家邦德 (1789~1859 年)的名字命名。直径 158 公里,月面中央经线正穿过它 (东经 4°,北纬 65°)。环壁低矮,看 上去很像冷海北部的浅滩。
在北纬 70 °~80°的范围内较著名的环形山有:
巴罗环形山:这是以英国数字家巴罗 (1630~1677 年)的名字命名的。 位于邦德环形山正北,直径 93 公里。
默冬环形山。以古希腊天文学家默冬的名字命名。位于巴罗环形山的东 北部 (东经 19°,北纬 74°),这个环形山虽然远离月海,可是南部环壁基 本上看不清,底部和月海的颜色又很相近。形成这种结构的原因现在还不清 楚。
白劳德环形山。这是以法国天文学家白劳德 (1848~1934 年)的名字命 名的。位于默冬环形山正东 (东经 37°,北纬 74°),直径 87 公里。
戈尔德施密特环形山。这是以德国业余天文学家戈尔德施密特的名字命 名。位于巴罗环形山西边 (西经 3°,北纬 73°),中央经线正穿过这里, 直径 125 公里。
阿诺萨戈腊斯环形山。以古希腊哲学家阿诺萨戈腊斯 (公元前 500 至公 元前 428 年)的名字命名。它紧靠着戈尔德施密特环形山的西侧 (西经 10 °, 北纬 70°),直径 51 公里。环壁较高,有明亮的辐射线,这在月面北部是 很少有的,属于年轻的环形山。
月面北极点没有环形山。但在北极点附近有几个比较著名的环形山:
赫米特环形山。以法国数学家赫米特 (1822~1901 年)的名字命名的, 位于北极点之西 (西经 88°,北纬 86°),直径 84 公里。处在可见半球和 不可见半球的分界线上,西经 90°线正穿过它。
南森环形山。以挪威博学的地球北极探险家弗里德佐夫 ·南森 (1861~ 1930 年)的名字命名。这位勇敢而聪明的探险家曾于 1893 年 6 月 24 日,领 导 “先锋”北极探险队巧妙地把船和浮冰冻在一起,开始了北极之行。经过 35 个月的艰苦航行,到达地球北纬 85°55′的最高纬度。为了纪念南森的顽 强探索精神,把这座位于月面东经 90°上的环形山 (东经 93°,北纬 81 °) 命名为南森环形山。直径 110 公里,它也横跨在可见面和背面的交界线上。
伯德环形山。这是以美国海军上将和地球极地探险家理查德 · E · 伯德 (1888~1957 年)的名字命名。伯德曾于 1929 年开始,大量使用飞机进行 极地探险。他先后领导 5 次南极探险。因此把月面北极附近的环形山 (东经 10°,北纬 85°)用他的名字作为永久的纪念。中央经线正穿过该环形山的 西边缘。
皮尔里环形山。是以美国的极地探险家皮尔里 (1856~1920 年)的名字 命名的。皮尔里曾两次横越格陵兰冰层, 1900 年他发现了格陵兰极北端的土 地,现在称为皮尔里地。 1906 年他从埃尔斯米岛航行到了北纬 87°06′的极 地,离北极点只差 274 公里。 1909 年 4 月 6 日上午 10 时,他到达了北纬 89 °57′,创造了当时历史上的新纪录。为了纪念他卓越的功勋,把离月面北 极点最近的环形山 (东经 30°,北纬 88°)以他光辉的名字命名,以示纪念。 这座环形山的直径是 84 公里。
由于投影的关系,从地球上看去,月球极地附近的环形山很不易见到。 人类对月球极区的探索也还是很不够的,只是通过环绕月球运行的飞船拍下 一些照片而已。极区还有很多不解之谜有待探索。
南部的高原和山区
皓月当空,人们一眼就可以看出月面南部显得格外明亮,月面南部的陆 地与月面的月海区形成了鲜明的对比。这是因为月陆主要是由斜长岩组成, 对阳光的反射率较高。通过天文望远镜观察,会发现这里密布着大大小小的 环形山,给人以千疮百孔之感,是典型的月面山区。
奇特的地形和地势:月面南纬 30°以南的月陆基本上连成了一片。这块 陆地的地形是从东西边缘和中央区向赤道伸展,构成一个 “山”字形。在这 片广阔的陆区内也分布着两个月海。这就是以南纬约 50°和东经约 80°为中 心的南海 (月面后右下方);与此相对称的另一边,即以南纬约 50°和西经 约 50°为中心点的一片月海 (月面的左下方),它是从湿海引伸而来,没有 赋予专门的名称。这两个月海面积小,又在明亮的月陆包围之中,显得很不 起眼儿。
月海区的地形地势有形形色色的湖、湾、沼、岛和半岛等特征。月球的 地势自然有高地、峭壁、山脊、山链和隆起带等特征。月球南部陆地是环形 山最密集的区域,真是密密麻麻,重重叠叠,尤以莫罗利卡斯环形山周围最 为显著。一般来说,环形山的周壁高度在 300~7000 米之间,而环形山的直 径相差甚大。直径在百公里左右的大环形山周壁有如群山环绕的盆地。直径 在几十公里的环形山一般都比较高和深,有的深达几千米,宛如洞穴深渊。 直径在几十米以下的环形山周壁不高,但到处皆是。有人把月面南部山区比
做神秘之宫,小环形山则像宫中的点缀物。
著名的环形山有:第谷环形山,以丹麦天文学家第谷 (1546~1601 年) 的名字命名。位于月面西经 11°、南纬 43°,直径 85 公里,环壁高 4850 米,中央丘高 1600 米,它的结构复杂,并显现出年轻环形山挺拔峻峭的风姿。 以满月时从地球上看到最多、最长、最美的辐射纹而著称。辐射纹从环形山 中心呈弧形向外延伸,最长的可达 1800 多公里,共有 12 条。辐射纹贯穿整 个南部陆地,叠加在许多环形山之上,有的甚至伸展到酒海、静海、云海、 知海和风暴洋中,饶有特色,蔚为壮观,肉眼可以直接看到。
按月面演化史来分类,第谷环形山属于哥白尼纪,也就是与哥白尼环形 山的年龄差不多。这类环形山的特点是环形山的周壁形态比较完整;有明显 的辐射纹;岩石的反射率较高;属于年轻型的环形山。月面学家认为,它们 在风暴洋和雨海等地发生大面积陷落结束以后才出现的。
第谷环形山一直吸引着天文学家、地质学家和广大天文爱好者的注意。 1968 年 1 月 7 日,美国发射的 “勘测者”7 号月球探测器就降落在第谷环形 山北侧不远的地方 (西经 11 °26′,南纬 40°53′)。这是人类发射的探测 器降落在月球上最南方的一个。它对月壤进行了分析,还拍下了两万多张月 球照片,其中拍下了第谷环形山辐射纹的近距照片,从照片上可以看出辐射 纹上聚集着许多小环形山。
克拉维环形山:这是以德国的数学家和天文学家克拉维 (1537~ 1612 年)的名字命名的。它位于月面西经 14°,南纬 58°,直径约 240 公里,环 壁严重崩塌,很像盆地周围的丘陵。在它的底部和环壁上还有很多环形山, 其中环壁上两个较大的环形山,一个叫波特环形山,直径约 52 公里;另一个 叫卢瑟福环形山,直径约 54 公里。可以想象,这里的地形和地势是多么错综 复杂,恐怕在地球上是找不到这类难以认清的重叠的地貌结构了。
克拉维环形山不仅以其大而闻名,更以它身经亿万年的龙钟老态被月质 学家们所选中,树它为古老环形山的代表。它的特点是:面积大;环壁崩塌, 失去当年的原始面貌;底部平坦,没有中央丘;重叠着很多后生的环形山。
则利环形山:是以法国天文学家贝利 (1736~1793 年)的名字命名。它 位于月面西经 60°、南纬 67°,直径约 303 公里,是月球上最大的环形山, 属于克拉维类型。
牛顿环形山:是以英国物理学家和天文学家牛顿 (1642~1727 年)的名 字命名。它位于月面西经 17°、南纬 77°,直径约64 公里,据说它可能是 月球上最深的环形山之一。
另外,在莫罗利卡斯环形山周围不仅环形山密度大,并且这里的一些环 形山也比较高。这是以意大利数学家莫利卡斯 (1494~1575 年)的名字命名 的,它的位置在月面东经 14°,南纬 42°,直径 114 公里,环壁高达 4730 米。
纬天平动:月球自转轴不垂直于它的轨道面,月球赤道与轨道面有 6° 41 ′的夹角。同时,月球在公转中,自转轴指向基本不变。这样就产生了月 球两极倾向地球的角度发生变化,最大变动为 6°41′,变化周期为一个交 点月。
对于天文爱好者来说,只要经常仔细地观察月面,就会发现这种有趣的 月轮变化。如果能进行天体摄影,可以从中测量出这种变化的角度,了解并 确定月面南极附近部分区域时隐时现的可见程度。南极点虽然无法直接观测到,但提供南极点附近的几个目标可帮助判断 南极点。在南极点之东约 3°的地方有一个环形山叫阿孟德森环形山,直径 约 100 公里,东经 90°经线正穿过它;在南极点之西约 7°的地方有一个叫 德里加尔斯基环形山,直径约 176 公里,西经 90°经线正穿过它;从南极点 往北约 5°处有一个叫玛兰波特环形山,直径约 55 公里,中央 0°经线正穿 过它。在这三个环形山经度的交点处,就是南极点。恰巧在南极点有一个小 环形山。
诚然,关于月球南极陆地的特征,远不如我们对月球赤道区域了解得多, 还有待进一步的认识。
月球上的 “风暴洋”
唐代大诗人杜甫在描述月亮时写到: “斫却月中桂,清光应更多。”神 话故事中的月中桂树,主要就是指月面左边的黑暗部分,即月海区,风暴洋 就在这个区域。风暴洋这个名称听起来很可怕,其实这里既无风暴,更不像 地球上烟波浩渺的汪洋,名不符实。它只是月面上宁静而辽阔的平原,而且 是月面上最大的平原,唯一的 “洋”。
复杂的地形:农历每月十五以后,才能看到风暴洋的全貌。通过天文望 远镜观察,风暴洋和月面西部的雨海、知海、温海和云海及北部的冷海相通, 构成一幅极其浩瀚的壮观图景。整个西部 “海域”和东部零散分布的月海形 成鲜明的对比。西部 “海域”的特征一是面积大,是东部月海面积的 3 倍左 右,占西部月面约 3/4;二是个数少,只有 5 个;三是以风暴洋为中心,连 成一片。
风暴洋的位置处于大约北纬 60°至南纬20°,西经 85°至东经 10°之 间。南北向最大距离约 2400 公里,东西向最大距离约2900 公里。整个面积 约 500 万平方公里,比其他所有月海面积之和还大一些。风暴洋的东北部和 环形的雨海相通,北面的露湾和冷海相连。露湾的面积约 20 多万平方公里, 比危海的面积还大;东岸一直延伸到月面的中央区,那里有中央湾和暑湾。 南部的知海、湿海和云海连在一起,形成与南部著名的山区相毗邻的格局; 整个西部洋岸错综复杂,各种形态的半岛和岛屿显现出典型的海洋特征。由 于受月球经天平动的影响,西部边缘 “时隐时现”。
地势特征:风暴洋以千姿百态的地势风貌给天文观测者留下深刻的印 象。它的地势特征可以归纳如下。第一,风暴洋中的岛屿甚多。以北纬约 10 °,西经约 20°的哥白尼环形山为中心的周围就是一个引人注目的大岛,大 约有 20 万平方公里;在该岛西边不远的地方,又有一个以开普勒环形山为中 心的奇形怪状的岛。在这个岛周围还伴有很多小岛;在风暴洋和雨海相通的 洋面上有一个近似长方形的岛屿,该岛上也有一个著名的环形山,叫阿里斯 塔克;西岸附近的小岛更是星罗棋布;在风暴洋和知海之间矗立着长达 200 多公里的里菲山脉,它像一座拔地而起的洋和海的分水岭。第二,具有明亮 辐射纹长的环形山最多。观赏明月,人们常被月面几处具有明亮辐射纹的亮 斑所吸引。这些辐射纹的中心亮斑就是环形山,最清晰的就是云海之南的第 谷环形山。在风暴洋中还有三处这样的环形山,它们是哥白尼环形山、开普 勒环形山和阿里塔克环形山。这些美丽的辐射纹在暗灰色洋面背景衬托下, 显得格外迷人,像三颗明珠,在强烈的阳光下光彩夺目。哥白尼环形山直径 90 公里,辐射纹直径约 1200 公里。由于它位于月面中心附近,辐射纹显得 特别清楚。美国发射的探月飞船拍下了许多细葺照片,原来辐射纹上还存在
许多小环形山,环壁中间有隆起的中央丘。开普勒环形山的直径约 32 公里, 辐射纹长约 640 公里。阿里斯塔克环形山直径约 40 公里,辐射纹长约 430 公里,它以有时发出奇异的光辉而闻名。 1958 年前苏联天文学家科齐列夫曾 拍下它发出粉红色光辉的光谱照片。 1969 年 7 月 21 日,美国 “阿波罗”11 号载入飞船在环绕月球运行时,宇航员阿姆斯特朗恰好发现它发出荧光。至 于为什么会发出短时的奇异光辉,现在尚无确切的解释。有人认为是从环形 山内喷出的气体,有的则认为是由于太阳上射出的质子流引起的。第三,风 暴洋及其内部的各种地势,应与雨海、知海、湿海和云海看成一个演化整体。 当然,它们形成或许有先后之分,但是,作为相通的近邻,又必有其内在的 演化联系。比如,风暴洋的西部和南部就存在明显的陆地和海洋之间的过渡 地带。根据测量表明,陆区的月壳厚度约为 40~60 公里,海区的月壳厚度约 在 20 公里以下,过渡带的月壳厚度一般在 30~40 公里之间。湿海和云海等 于是风暴洋伸向南部陆地的近海,它们的岸边地势非常复杂。云海东部海面 有长约 200 公里的直壁,西南边缘有疫沼和长 280 多公里的赫西奥杜斯月溪, 西岸有长 200 公里、宽 5 公里的伊巴勒月溪。湿海比月球平均水准面低 5200 米,西岸有 200 多公里长的利比克峭壁。第四,风暴洋周围著名的环形山最 多。在东岸有托勒密环形山、阿尔芬斯环形山、阿尔札赫环形山。西部有加 桑迪环形山、列特龙环形山、格里马第环形山、里希奥利环形山、赫韦斯环 形山、卡达努斯环形山、克拉夫特环形山和罗素环形山。西北部有毕达哥拉 斯环形山。处在正面和背面分界线上的有爱因斯坦环形山。处在西部洋面上 的还有伽利略环形山。
对风暴洋的探测: 1969 年 11 月 19 日,美国 “阿波罗”12 号载人飞船在 风暴洋洋面 (西经 23°20′,南纬 3°02′)着陆,距离 1967 年 4 月 19 日 美国发射到月面的 “勘测者”3 号仅 180 米远。宇航员在月面活动两次,共 7 小时 53 分钟。活动离登月舱最远达 900 米,带回 59 公斤月壤和月尘的样品。 其结晶岩石主要为玄武岩,这是月海的共同特征。鉴定表明:风暴洋的玄武 岩是目前已知几个月海中最年轻的。从目前已取得的岩石样品测定:静海玄 武岩年龄在 35 亿~38 亿年;澄海玄武岩年龄在 37 亿~37.9 亿年;丰富海玄 武岩年龄在 34.5 亿年;雨海玄武岩年龄在 33 亿~34.5 亿年;风暴洋玄武岩 年龄在 32 亿~33 亿年。
1971 年 2 月 4 日,美国 “阿波罗”14 号载人飞船在风暴洋中的高地 (西 经 17°27′,南纬 3°40′)上的弗拉摩洛环形山以北,哥白尼环形山以南 约 390 公里处着陆。宇航员在月面活动 8 个小时 54 分,最远活动范围为 3.6 公里。使用手推车在三个地方采集了样品:着陆区西面的平原;高 100 米山 脊上的月壤;一个直径为 340 米的较年轻的环形山喷发出的沉积物。带回的 50 公斤岩石和月壤样品中,大多数为长石质的角砾岩,它们充分显示出受冲 击和热效应的特征。着陆区的月壤层厚 8.5 米,不仅有颗粒形的表土,还有 因受冲击而形成的玻璃球粒。
总之,风暴洋不仅以大而显赫,更以地形多样、地势复杂而闻名。对风 暴洋的探测和研究,将有助于人类对月球起源和演化的进一步认识。
月球上的 “雨海”
遥望明月,在圆圆的月面左上方,有一片近似圆形的暗灰色区域,被称 为 “雨海”。当然,月球上没有大气和水,因此,这里不是名符其实的 “雨 海”,而只是月球上的平原。 “雨海”这一美称是意大利天文学家里希奥利于 1651 年命名的,至今已有 300 年以上的历史了。它以典型的环形结构和复 杂的地势而闻名。
“雨海”周围的地形:通过天文望远镜,我们可以清晰地看到雨海恰似 一个巨大的圆形广场。虽然伽利略没有绘出这部分月面图,但是,在 1643 年波兰天文学家赫韦斯画的月面图上,就十分清楚地画出了雨海的位置、形 状和周围的环境特征。雨海位于月面的西北部,大约在北纬 15 °~50°,东 经 10°至西经 40°之间。它的北面隔着一条高地与东西走向的冷海为邻;东 边地势起伏很大,山高谷深,峭壁悬崖,由弗雷斯内尔海角与澄海相通;南 部同以著名的哥白尼环形山为中心的高地和伸向陆地的暑湾毗连;西侧主要 同浩瀚的风暴洋相连,一眼望去,雨海像是风暴洋的一个海湾。从字义上看, 这里的自然环境似乎十分恶劣,好像处在暴风骤雨袭击之下,其实,这里乃 是万籁俱寂。
雨海的总面积大约为 887000 平方公里,比我国青海省的面积稍大一点。 在 22 个月海中,面积仅次于风暴洋,居第二位。它和风暴洋、澄海、静海、 云海、酒海和知海构成月海带,并以典型的环形月海著称。
“雨海”的地势特征:雨海从地形的角度看是封闭的圆环形,它被群山 环抱,是一个典型的盆地结构。它的东北部有阿尔卑斯山脉;东边有高加索 山脉和亚平宁山脉;南面有喀尔巴阡山脉;西部虽然与风暴洋连成一片,但 是有较小的前驱山脉;西北方有朱拉山脉;正北有直列山脉和泰纳里夫山脉; 在东部海中有斯皮兹柏金西斯山脉。目前已知整个月球上共有 15 条山脉,而 雨海周围就有 9 条,这在月海中是独一无二的。因此,有些科学家联想到地 球上太平洋周围也有断断续续的山脉环绕,从而探索类地天体构造的共同规 律。
雨海和它周围的地势构成了一个整体。如果通过天文望远镜直接观察雨 海的东岸,这里的地势会使人有错综复杂之感。弗雷斯纳尔海角将隔开雨海 和澄海的大山脉拦腰割断,北段就是高加索山脉,南段就是亚平宁山脉,从 而使雨海和澄海相通。雄伟的亚平宁山脉长 640 公里,是月球上最大的山脉。 向着雨海的一侧坡度陡急,形成悬崖峭壁,高出雨海 3000 多米,而向外一侧 则比较平缓。 1971 年 7 月 26 日美国发射的 “阿波罗”15 号宇宙飞船的登月 舱就降落在亚平宁山脉北部哈德利山西侧的哈德利峡谷。这是到现在为止, 人类登上离月球赤道最远的地区,大约在北纬 26°26′。宇航员们第一次驾 驶着机动的月球车在这里考察,并爬到高耸的亚平宁山山坡,采集了一批岩 石和土壤,为进一步研究月陆和月海的变迁带回了可靠的样品。
月面上还有一些蜿蜒数百公里长、几公里宽的大裂缝,看起来很像地球 上的沟壑或谷地,较宽的称为月谷,较窄的称为月溪。雨海这里既有月谷, 又有月溪。在 “阿波罗”15 号登月舱着陆点的西侧,就有一条名为哈德利月 溪。它长 100 多公里,宽 1.5 公里,深 400 米,是最清晰的月溪之一。在雨 海东北部的阿尔卑斯山区,有一条长 130 公里、宽 10 多公里的大峡谷。它的 外形整齐笔直,把雨海和冷海沟通,这就是非常著名的阿尔卑斯月谷。从一 般的天文望远镜里都能清楚地看出它独特的外形,很像地球上的苏伊士运 河。当然,谁也不会相信它是人工开凿的。
在雨海的北岸,我们可以看到著名的柏拉图环形山。它的直径在 96 公 里,底部和雨海 “海面”一样高。早在 1878 年,有人曾几次观测到柏拉图环 形山底部随太阳在月球天空的高度不同而变幻着明暗。 1949 年 4 月,有人发现柏拉图环形山底部出现一次金黄色的闪光。这些奇妙的现象虽然还不能给 出正确的解释,然而,由此可以看出不少观测者是一直注视着这里的变化的。 在阿尔卑斯山脉和高加索山脉之间,在雨海的海面上有一座直径 58 公里的环 形山,它是以意大利天文学家卡西尼的名字命名的。这是由于卡西尼根据自 己多年观测,于 1680 年画出精细的月面图,并发现月亮运动的三条规律。卡 西尼环形山西边有一个貌不出众的小山,在空旷的海面上,它显得形单影只, 叫皮同山。其实它是一座长约 28 公里,高约2300 米的大山,阳光斜照产生 的阴影可以长到它高度的 30 倍。雨海东部还有 3 个极为明显的环形山,它们 是阿基米德环形山、奥托里环形山和阿里斯基洋环形山。值得一说的还有阿 基米德环形山。它和柏拉图环形山一样,坑底与月海面一样高,一样平坦, 只有环状壁的顶端露出海面。这是一类比较老的环形山,它们是在月海形成 之前产生的。有的月面学家就选择它作为这个时期的代表,也作为划分月面 史的一个标志,叫阿基米德纪。在亚平宁山脉的南端,还有一个大名鼎鼎的 环形山,叫爱拉托逊环形山。它在东西向上把亚平宁山脉和喀尔巴阡山脉分 开;在南北向上它是雨海和暑湾的分水岭。爱拉托逊环形山的直径约 59 公 里,外形还保存着形成时期的样子,然而已失去了辐射纹,它应该是在月海 形成之后出现的,比柏拉图环形山和阿基米德环形山年轻得多。有的科学家 把那个时代称之为爱拉托逊纪。这些具有不同演化阶段的环形山,为壮观的 雨海添色增辉。
月海伸向月陆的部分称为 “湾”或 “沼”。月球上共有 5 个湾和 3 个沼, 而雨海区就有两个湾和一个沼。它们是西北崖的虹湾和阿基米德环形山旁的 眉月湾,以及亚平宁山脉和阿基米德环形山之间的腐沼。虹湾像半个环壁镶 在雨海的西北岸。通过天文望远镜观测,它的形状非常像地球上雨后弯弯的 彩虹,虹湾也就因此而得名。其实,它是一个外围被朱拉山脉环绕的大环形 山,直径约有 290 公里。它的一半已被雨海熔岩掩盖,被掩环壁的痕迹还可 以见到,没有被掩的环壁部分就是虹湾。 1970 年 11 月 10 日,前苏联发射的 “月球”17 号飞船就降落在虹湾南边,把第一辆月球车放到雨海。
雨海区域的地势是非常复杂的,又是极为壮观的,因为它囊括了月面构 造的多种多样的类型,所以很早就引起天文学家和地质学家的重视。
“雨海”的形成:雨海是怎样形成的?这不仅是一个迷人的问题,而且 是月面学研究的重要课题。一般说来,关于雨海的形成有两种解释。一种认 为大约在 39 亿年前,一颗巨大的陨星 (或小行星)撞击在月面上,形成巨大 的坑穴。然后,陨星坑的四周引起山崩和断裂,形成更大的月海盆地,亚平 宁山脉和高加索山脉就是当时的断层。大约在 31 亿年前,陨星冲击诱发,使 大量的熔岩涌出,熔岩淹没了月海盆地内部,形成了今天的雨海。这就是所 谓的 “雨海事件”。另一种解释认为,月海是月球自身演化的结果,大体上 都是在同一时期内形成的。当然,尽管近 20 年来人类对月球的认识深入多 了,但是,雨海的产生仍是有待研究的课题。
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