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    月球俗称月亮,也称太阴。月球的年龄大约也是46亿年,它与地球形影相随,关系密切。月球也有壳、幔、核等分层结构。最外层的月壳平均厚度约为60-65公里。月壳下面到1000公里深度是月幔,它占了月球的大部分体积。月幔下面是月核,月核的温度约为1000度,很可能是熔融状态的。月球直径约3476公里,是地球的3/11。体积只有地球的1/49,质量约7350亿亿吨,相当于地球质量的1/81,月面的重力差不多相当于地球重力的1/6。
    月球上面有阴暗的部分和明亮的区域。早期的天文学家在观察月球时,以为发暗的地区都有海水覆盖,因此把它们称为“ 海 ”。著名的有云海、湿海、静海等。而明亮的部分是山脉,那里层峦叠嶂,山脉纵横,到处都是星罗棋布的环形山。位于南极附近的贝利环形山直径295公里,可以把整个海南岛装进去。最深的山是牛顿环形山,深达8788米。除了环形山,月面上也有普通的山脉。高山和深谷叠现,别有一番风光。
    月球的正面永远向着地球。另一方面,除了在月面边沿附近的区域因天秤动而间中可见以外,月球的背面绝大部分不能从地球看见。在没有探测器的年代,月球的背面一直是个未知的世界。
    月球背面的一大特色是它几乎没有月海这种较暗的月面特征。而当探测器运行至月球背面时,它将无法与地球直接通讯。
    轨道资料
    平均轨道半径 384,400千米
    轨道偏心率 0.0549
    近地点距离 363,300千米
    远地点距离 405,500千米
    平均公转周期 27天7小时43分11.559秒
    平均公转速度 1.023千米/秒
    轨道倾角 在28.58°与18.28°之间变化
    (与黄道面的交角为5.145°)
    升交点赤经 125.08°
    近地点辐角 318.15°
    物理特征
    赤道直径 3,476.2 千米
    两极直径 3,472.0 千米
    扁率 0.0012
    表面面积 3.976×107平方千米
    扁率 0.0012
    体积 2.199×1010 立方千米
    质量 7.349×1022 千克
    平均密度 水的3.350倍
    赤道重力加速度 1.62 m/s2
    地球的1/6
    逃逸速度 2.38千米/秒
    自转周期 27天7小时43分11.559秒
    (同步自转)
    自转速度 16.655 米/秒(于赤道)
    自转轴倾角 在3.60°与6.69°之间变化
    (与黄道的交角为1.5424°)
    反照率 0.12
    满月时视星等 -12.74
    表面温度(t) -233~123℃ (平均-23℃)
    大气压 1.3×10-10 千帕
    月球约一个农历月绕地球运行一周,而每小时相对背景星空移动半度,即与月面的视直径相若。与其他卫星不同,月球的轨道平面较接近黄道面,而不是在地球的赤道面附近。
    相对于背景星空,月球围绕地球运行(月球公转)一周所需时间称为一个恒星月;而新月与下一个新月(或两个相同月相之间)所需的时间称为一个朔望月。朔望月较恒星月长是因为地球在月球运行期间,本身也在绕日的轨道上前进了一段距离。
    因为月球的自转周期和它的公转周期是完全一样的,我们只能看见月球永远用同一面向著地球。自月球形成早期,月球便一直受到一个力矩的影响引致自转速度减慢,这个过程称为潮汐锁定。亦因此,部分地球自转的角动量转变为月球绕地公转的角动量,其结果是月球以每年约38 毫米的速度远离地球。同时地球的自转越来越慢,一天的长度每年变长15 微秒。
    月球对地球所施的引力是潮汐现象的起因之一。月球围绕地球的轨道为同步轨道,所谓的同步自转并非严格。由于月球轨道为椭圆形,当月球处于近日点时,它的自转速度便追不上公转速度,因此我们可见月面东部达东经98度的地区,相反,当月处于远日点时,自转速度比公转速度快,因此我们可见月面西部达西经98度的地区。这种现象称为天秤动。又由于月球轨道倾斜于地球赤道,因此月球在星空中移动时,极区会作约7度的晃动,这种现象称为天秤动。再者,由于月球距离地球只有60地球半径之遥,若观测者从月出观测至月落,观测点便有了一个地球直径的位移,可多见月面经度1度的地区。这种现象称为天秤动。
    严格来说,地球与月球围绕共同质心运转,共同质心距地心4700千米(即地球半径的2/3处)。由于共同质心在地球表面以下,地球围绕共同质心的运动好像是在“晃动”一般。从地球北极上空观看,地球和月球均以迎时针方向自转;而且月球也是以迎时针绕地运行;甚至地球也是以迎时针绕日公转的。
    很多人不明白为甚么月球轨道倾角和月球自转轴倾角的数值会有这么大的变化。其实,轨道倾角是相对于中心天体(即地球)而言的,而自转轴倾角则相对于卫星(即月球)本身的轨道面。在这个定义习惯很适合一般情况(例如人造卫星的轨道)而且是数值相当固定的,但月球却非如此。
    月球的轨道平面(白道面)与黄道面(地球的公转轨道平面)保持著5.145 396°的夹角,而月球自转轴则与黄道面的法线成1.5424°的夹角。因为地球并非完美球形,而是在赤道较为隆起,因此白道面在不断进动(即与黄道的交点在顺时针转动),每6793.5天(18.5966年)完成一周。期间,白道面相对于地球赤道面(地球赤道面以23.45°倾斜于黄道面)的夹角会由28.60°(即23.45°+ 5.15°) 至18.30°(即23.45°- 5.15°)之间变化。同样地,月球自转轴与白道面的夹角亦会介乎6.69°(即5.15° + 1.54°)及3.60°(即5.15° - 1.54°)。月球轨道这些变化又会反过来影响地球自转轴的倾角,使它出现±0.002 56°的摆动,称为章动。
    白道面与黄道面的两个交点称为月交点--其中升交点(北点)指月球通过该点往黄道面以北;降交点(南点)则指月球通过该点往黄道以南。当新月刚好在月交点上时,便会发生日食;而当满月刚好在月交点上时,便会发生月食;
    月球的周期 名称 Value (d) 定义
    恒星月 27.321 661 相对于背景恒星
    朔望月 29.530 588 相对于太阳(月相)
    分点月 27.321 582 相对于春分点
    近点月 27.554 550 相对于近地点
    交点月 27.212 220 相对于升交点
    月球轨道的其它特征 名称 数值 (d) 定义
    默冬章 (repeat phase/day) 19 年
    平均月地距离 ~384 400 千米
    近地点距离 ~364 397 千米
    远地点距离 ~406 731 千米
    轨道平均偏心率 0.0549003
    交点退行周期 18.61 年
    近地点运动周期 8.85 年
    食年 346.6 天
    沙罗周期 (repeat eclipses) 18 年 10/11 天
    轨道与黄道的平均倾角 5°9'
    月球赤道与黄道的平均倾角 1°32'
    人类登月探索:
    第一件到达月球的人造物体是前苏联的无人登陆器月球2号,它于1959年9月14日撞向月面。月球3号在同年10月7日拍摄了月球背面的照片。月球9号则是第一艘在月球软著陆的登陆器,它于1966年2月3日传回由月面上拍摄的照片。另外,月球10号于1966年3月31日成功入轨,成为月球第一颗人造卫星。
    在冷战期间,美利坚合众国和前苏联一直希望在太空科技领先对方。这场太空竞赛在1969年7月20日第一名人类登陆月球时进入高潮。美利坚合众国阿波罗11号的指令长尼尔·阿姆斯特朗是踏足月球的第一人,而尤金·塞尔南则是最后一个站立在月球上的人,他是1972年12月阿波罗17号任务的成员。参看: 月球宇航员列表
    阿波罗11号的太空人留下了一块9英吋乘7英吋的不锈钢牌匾在月球表面,以纪念这次登陆及为有可能发现它的其他生物提供一些资料。
    牌匾上绘有地球的两面,并有三名太空人及当时美利坚合众国总统尼克逊的签署。
    6次的太阳神任务及3次无人月球号任务(月球16、20、24号)把月球上的岩石及土壤样本带回地球。
    在2004年2月,美利坚合众国总统乔治·沃克·布什提出于2020年前派人重新登月。欧洲航天局及中华人民共和国亦有计划发射探测器前往月球。欧洲的Smart 1探测器于2003年9月27日升空,并于2004年11月15日进入绕月轨道。它将会勘察月球环境及制作月面X射线地图。
    中华人民共和国亦积极开展探月计划,并寻求开采月球资源的可行性,尤其是氦同位素氦-3这种有望成为未来地球能源的元素。有关中华人民共和国探月计划,见嫦娥工程条目。
    日本及印度亦不甘后人。日本已初步订出未来探月的任务。日本的宇宙航空研究开发机构甚至已著手计划的有人的月球基地。印度则会先发射无人绕月探测器Chandrayan。
    有关月亮的神话:
    在中华人民共和国古代神话中,关于月亮的故事数不胜数。在古希腊神话中,月亮女神的名字叫阿尔忒弥斯,她是太阳神阿波罗的孪生妹妹,同时她也是狩猎女神。月球的天文符号好象弯弯的月牙儿,象征着阿尔忒弥斯的神弓。
    月球是地球唯一的天然卫星,是距离我们最近的天体,它与地球的平均距离约为384401千米。它的平均直径约为3476千米,比地球直径的1/4稍大些。月球的表面积有3800万千米,还不如我们亚洲的面积大。月球的质量约7350亿亿吨,相当于地球质量的1/81,月面重力则差不多相当于地球重力的1/6。
    月球的轨道运动 月球以椭圆轨道绕地球运转。这个轨道平面在天球上截得的大圆称“白道”。白道平面不重合于天赤道,也不平行于黄道面,而且空间位置不断变化。
    周期173日。
    月球的自转 月球在绕地球公转的同时进行自转,周期27.32166日,正好是一个 恒星月,所以我们看不见月球背面。这种现象我们称“同步自转”,几乎是卫星世界的普
    遍规律。一般认为是行星对卫星长期潮汐作用的结果。天平动是一个很奇妙的现象,它使得我们得以看到59%的月面。主要有以下原因:
    1。在椭圆轨道的不同部分,自转速度与公转角速度不匹配。 2。白道与赤道的交角。
    月球的物理状况---月面的地形主要有:
    环形山 这个名字是伽利略起的。它是月面的显著特征,几乎布满了整个月面。 最大的环形山是南极附近的贝利环行山,直径295千米,比海南岛还大一点。小的环行山
    甚至可能是一个几十厘米的坑洞。直径不小于1000米的大约有33000个。占月面表面积的 7-10%。
    有个日本学者1969年提出一个环形山分类法,分为克拉维型(古老的环形山,一般都
    面目全非,有的还山中有山)哥白尼型(年轻的环形山,常有“辐射纹”,内壁一般带有
    同心圆状的段丘,中央一般有中央峰)阿基米德形(环壁较低,可能从哥白尼型演变而来 )碗型和酒窝型(小型环形山,有的直径不到一米)。
    月海 肉眼所见月面上的阴暗部分实际上是月面上的广阔平原。由于历史上 的原因,这个名不副实的名称保留到了现在。
    已确定的月海有22个,此外还有些地形称为“月海”或“类月海”的。公认的22 个绝大多数分布在月球正面。背面有3个,4个在边缘地区。在正面的月海面积略大于
    50%,其中最大的“风暴洋” 面积越五百万平方公里,差不多九个法国的面积总和。 大多数月海大致呈圆形,椭圆形,且四周多为一些山脉封闭住,但也有一些海是
    连成一片的。除了“海”以外,还有五个地形与之类似的“湖”----梦湖、死湖、夏 湖、秋湖、春湖,但有的湖比海还大,比如梦湖面积7万平方千米,比汽海等还大得
    多。 月海伸向陆地的部分称为“湾”和“沼”,都分布在正面。湾有五个:露湾、暑 湾、中央湾、虹湾、眉月湾;沼有腐沼、疫沼、梦沼三个,其实沼和湾没什么区别。
    月海的地势一般较低,类似地球上的盆地,月海比月球平均水准面低1-2千米,
    个别最低的海如雨海的东南部甚至比周围低6000米。月面的返照率(一种量度反射太阳光本领的物理量)也比较低,因而看起来现得较黑。
    月陆和山脉 月面上高出月海的地区称为月陆,它一般比月海水准面高2-3千 米,由于它返照率高,因而看来比较明亮。在月球正面,月陆的面积大致与月海相等
    但在月球背面,月陆的面积要比月海大得多。 从同位素测定知道月陆比月海古老得多,是月球上最古老的地形特征。
    在月球上,除了犬牙交差的众多环形山外,也存在着一些与地球上相似的山脉。 月球上的山脉常借用地球上的山脉名,如阿尔卑斯山脉,高加索山脉等等,其中最长的山脉为亚平宁山脉,绵延1000千米,但高度不过比月海水准面高三,四千米。 山脉上也有些峻岭山峰,过去对它们的高度估计偏高。现在认为大多数山峰高度与地球山峰高度相仿,最高的山峰(亦在月球南极附近)也不过9000米和8000米。
    月面上6000米以上的山峰有6个,5000-6000米20个,4000-5000米则有80个,1000米以 上的有200个。
    月球上的山脉有一普遍特征:两边的坡度很不对称,向海的一边坡度甚大,有时 为断崖状,另一侧则相当平缓。
    除了山脉和山群外,月面上还有四座长达数百千米的峭壁悬崖。其中三座突出在 月海中,这种峭壁也称“月堑”。
    月面辐射纹 月面上还有一个主要特征是一些较“年轻”的环形山常带有美 丽的“辐射纹”,这是一种以环形山为辐射点的向四面八方延伸的亮带,它几乎以笔直的方向穿过山系、月海和环形山。 辐射文长度和亮度不一,最引人注目的是第谷环形山的辐射纹,最长的一条长1800千米,满月时尤为壮观。其次,哥白尼和开普勒两个环形山也有相当美丽的辐射 纹。据统计,具有辐射纹的环形山有50个。
    形成辐射纹的原因至今未有定论。实质上,它与环形山的形成理论密切联系。现 在许多人都倾向于陨星撞击说,认为在没有大气和引力很小的月球上,陨星撞击可能使高温碎块飞得很远。而另外一些科学家认为不能排除火山的作用,火山爆发时的喷 射也有可能形成四处飞散的辐射形状。
    月谷(月隙) 地球上有着许多著名的裂谷,如东非大裂谷。月面上也有这种 构造----那些看来弯弯曲曲的黑色大裂缝即是月谷,它们有的绵延几百到上千千米,宽度从几千米到几十千米不等。 那些较宽的月谷大多出现在月陆上较平坦的地区,而那些较窄、较小的月谷(有时又称为月溪)则到处都有。最著名的月谷是在柏拉图环形山的东南连结雨海和冷海 的阿尔卑斯大月谷,它把月面上的阿尔卑斯山拦腰截断,很是壮观。从太空拍得的照片估计,它长达130千米,宽10-12千米。
    从何而来?---月球形成之迷
    月球是外星人的宇宙飞船:这并非无稽之谈,因为科学的动力就在于大胆的想象,没有创见就不会有新的突破,爱因斯坦提出的相对论当时又何尝不是无稽之谈。而中国人在科学上欠缺的正是这种大胆的创见。
    我们为什么总看不到月球的背面
    月球总以一个面对着地球.是因为月球的自传和公转周期是相同的.(27.32166日)
    要理解这一现象,你可以做一个实验.画一个圆,标出正东西南北方向.你站在圆心(代表地球),再找一个朋友,站在圆上,让他面部朝前(即不扭动脖子),沿着圆逆时针挪动,要求他在沿着圆挪动的时候,保持面部始终朝向圆心,也就是你.那么这样一个过程就基本模拟了月亮饶地球转动的过程.
    很明显,在这样一个过程中,你的朋友始终是一个面(前面)面向你.下面理解为什么在这样一个过程中,公转周期等于自转周期.
    你的朋友从你的正北方出发,绕着你转动,再一次出现在正北方的时候,他就完成了一个公转周期.(类似于月亮饶地球公转一周的时间.)
    下面看看他的自转时间是多少.我们不妨还设定当你的朋友在你的正北位置,面部朝向正南时的姿态为初始姿态..然后我们就可以发现当你的朋友逆时针挪动到你的正西方位置时,他的自转姿态就发生了逆时针90度的旋转.(如果你的朋友在过程中不"自转"的话,那么当他在此位置时,他面向的不是你,而仍然是朝向正南方向.而实际实验时你的朋友在此位置却是朝向正东方向,所以他相对与初始位置逆时针绕自己旋转了90度.
    类似地,当他走到你的正南方向时,他相对于初始姿态自传了180度.当他走到你的正东方向时,他相对于初始姿态自传了270度.当他再次走到你的正北方向时,他相对于初始姿态自传了360度.也就是说他完成了一个自转周期.
    因为完成一个公转过程就刚好完成了一个自转过程,所以从时间上来看,这个自转周期就等于公转周期.因为在整个过程中,你的朋友总是以身体面部朝向你,也就是说,月亮总是以一个面朝向地球.
    广寒宫——月球
    每当夜幕降临,一轮明月升上夜空,清澈的月光洒满大地,让人产生无数情思遐想。文人墨客更是对月亮倍加青睐,唐代诗人张若虚的“江上何人初见月,江月何年初照人”,还有宋代文学家苏轼的“明月几时有,把酒问青天”,都可称得上是脍炙人口的咏月佳句。
    月球俗称月亮,也称太阴。在中国古代神话中,关于月亮的故事数不胜数。古希腊神话中,月亮女神的名字叫阿尔特弥斯,同时她也是狩猎女神。月球的天文符号好象弯弯的娥眉,同时象征着阿尔特弥斯的神弓。
    皓月当空,我们能够清楚地看到它上面有阴暗的部分和明亮的区域。早期的天文学家在观察月球时,以为发暗的地区都有海水覆盖,因此把它们称为“海”。著名的有云海、湿海、静海等。而明亮的部分是山脉,那里层峦叠嶂,山脉纵横,到处都是星罗棋布的环形山。 位于南极附近的贝利环形山直径295公里,可以把整个海南岛装进去。 最深的环形山是牛顿环形山,深达8788公里。除了环形山,月面上也有普通的山脉。高山和深谷叠现,别有一番风光。
    月球的年龄,大约也是46亿年,它与地球形影相随,关系密切。月球也有壳、幔、核等分层结构。最外层的月壳平均厚度约为60~65公里。月壳下面到1000公里深度是月幔,它占了月球的大部分体积。月幔下面是月核,月核的温度约为1000度,很可能是熔融状态的。月球直径约3476公里,是地球的3/11。体积只有地球的1/49,质量约7350亿亿吨,相当于地球质量的1/81,月面的重力差不多相当于地球重力的1/6。
    月球的形成有以下几个观点。
    一.分裂说。这是最早解释月球起源的一种假设。早在1898年,著名生物学家达尔文的儿子乔治·达尔文就在《太阳系中的潮汐和类似效应》一文中指出,月球本来是地球的一部分,后来由于地球转速太快,把地球上一部分物质抛了出去,这些物质脱离地球后形成了月球,而遗留在地球上的大坑,就是现在的太平洋。这一观点很快就收到了一些人的反对。他们认为,以地球的自转速度是无法将那样大的一块东西抛出去的。再说,如果月球是地球抛出去的,那麽二者的物质成分就应该是一致的。可是通过对“阿波罗12号”飞船从月球上带回来的岩石样本进行化验分析,发现二者相差非常远。
    二.俘获说。这种假设认为,月球本来只是太阳系中的一颗小行星,有一次,因为运行到地球附近,被地球的引力所俘获,从此再也没有离开过地球。还有一种接近俘获说的观点认为,地球不断把进入自己轨道的物质吸积到一起,久而久之,吸积的东西越来越多,最终形成了月球。但也有人指出,向月球这样大的星球,地球恐怕没有那麽大的力量能将它俘获。
    三.同源说。这一假设认为,地球和月球都是太阳系中浮动的星云,经过旋转和吸积,同时形成星体。在吸积过程中,地球比月球相应要快一点,成为“哥哥”。这一假设也受到了客观存在的挑战。通过对“阿波罗12号”飞船从月球上带回来的岩石样本进行化验分析,人们发现月球要比地球古老得多。有人认为,月球年龄至少应在70亿年左右。
    四.大碰撞说。这是近年来关于月球成因的新假设。1986年3月20日,在休士顿约翰逊空间中心召开的月亮和行星讨论会上,美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的本兹、斯莱特里和哈佛大学史密斯天体物理中心的卡梅伦共同提出了大碰撞假设。这一假设认为,太阳系演化早期,在星际空间曾形成大量的“星子”,星子通过互相碰撞、吸积而长大。星子合并形成一个原始地球,同时也形成了一个相当于地球质量0.14倍的天体。这两个天体在各自演化过程中,分别形成了以铁为主的金属核和由硅酸盐构成的幔和壳。由于这两个天体相距不远,因此相遇的机会就很大。一次偶然的机会,那个小的天体以每秒5千米左右的速度撞向地球。剧烈的碰撞不仅改变了地球的运动状态,使地轴倾斜,而且还使那个小的天体被撞击破裂,硅酸盐壳和幔受热蒸发,膨胀的气体以及大的速度携带大量粉碎了的尘埃飞离地球。这些飞离地球的物质,主要有碰撞体的幔组成,也有少部分地球上的物质,比例大致为0.85:0.15。在撞击体破裂时与幔分离的金属核,因受膨胀飞离的气体所阻而减速,大约在4小时内被吸积到地球上。飞离地球的气体和尘埃,并没有完全脱离地球的引力控制,他们通过相互吸积而结合起来,形成全部熔融的月球,或者是先形成几个分离的小月球,在逐渐吸积形成一个部分熔融的大月球。
    月亮成分
    45亿年前,月球表面仍然是液体岩浆海洋。科学家认为组成月球的矿物克里普矿物(KREEP) 展现了岩浆海洋留下的化学线索。KREEP实际上是科学家称为“不兼容元素”的合成物--那些无法进入晶体结构的物质被留下,并浮到岩浆的表面。对研究人员来说,KREEP是个方便的线索,来明了月壳的火山运动历史,并可推测彗星或其他天体撞击的频率和时间。
    月壳由多种主要元素组成,包括:铀、钍、钾、氧、硅、镁、铁、钛、钙、铝 及氢。当受到宇宙射线轰击时,每种元素会发射特定的伽玛辐射。有些元素,例如:铀、钍和钾,本身已具放射性,因此能自行发射伽玛射线。但无论成因为何,每种元素发出的伽玛射线均不相同,每种均有独特的谱线特征,而且可用光谱仪测量。
    直至现在,人类仍未对月球元素的丰度作出面性的测量。现时太空船的测量只限于月面一部分。
    天秤动
    由于月球轨道为椭圆形,当月球处于近日点时,它的自转速度便追不上公转速度,因此我们可见月面东部达东经98度的地区,相反,当月处于远日点时,自转速度比公转速度快,因此我们可见月面西部达西经98度的地区。这种现象称为经天秤动。月球的正面与背面:
    正面:<
    月球俗称月亮,也称太阴。月球的年龄大约也是46亿年,它与地球形影相随,关系密切。月球也有壳、幔、核等分层结构。最外层的月壳平均厚度约为60-65公里。月壳下面到1000公里深度是月幔,它占了月球的大部分体积。月幔下面是月核,月核的温度约为1000度,很可能是熔融状态的。月球直径约3476公里,是地球的3/11。体积只有地球的1/49,质量约7350亿亿吨,相当于地球质量的1/81,月面的重力差不多相当于地球重力的1/6。
    月球上面有阴暗的部分和明亮的区域。早期的天文学家在观察月球时,以为发暗的地区都有海水覆盖,因此把它们称为“ 海 ”。著名的有云海、湿海、静海等。而明亮的部分是山脉,那里层峦叠嶂,山脉纵横,到处都是星罗棋布的环形山。位于南极附近的贝利环形山直径295公里,可以把整个海南岛装进去。最深的山是牛顿环形山,深达8788米。除了环形山,月面上也有普通的山脉。高山和深谷叠现,别有一番风光。
    月球的正面永远向着地球。另一方面,除了在月面边沿附近的区域因天秤动而间中可见以外,月球的背面绝大部分不能从地球看见。在没有探测器的年代,月球的背面一直是个未知的世界。
    月球背面的一大特色是它几乎没有月海这种较暗的月面特征。而当探测器运行至月球背面时,它将无法与地球直接通讯。
    轨道资料
    平均轨道半径 384,400千米
    轨道偏心率 0.0549
    近地点距离 363,300千米
    远地点距离 405,500千米
    平均公转周期 27天7小时43分11.559秒
    平均公转速度 1.023千米/秒
    轨道倾角 在28.58°与18.28°之间变化
    (与黄道面的交角为5.145°)
    升交点赤经 125.08°
    近地点辐角 318.15°
    物理特征
    赤道直径 3,476.2 千米
    两极直径 3,472.0 千米
    扁率 0.0012
    表面面积 3.976×107平方千米
    扁率 0.0012
    体积 2.199×1010 立方千米
    质量 7.349×1022 千克
    平均密度 水的3.350倍
    赤道重力加速度 1.62 m/s2
    地球的1/6
    逃逸速度 2.38千米/秒
    自转周期 27天7小时43分11.559秒
    (同步自转)
    自转速度 16.655 米/秒(于赤道)
    自转轴倾角 在3.60°与6.69°之间变化
    (与黄道的交角为1.5424°)
    反照率 0.12
    满月时视星等 -12.74
    表面温度(t) -233~123℃ (平均-23℃)
    大气压 1.3×10-10 千帕
    月球约一个农历月绕地球运行一周,而每小时相对背景星空移动半度,即与月面的视直径相若。与其他卫星不同,月球的轨道平面较接近黄道面,而不是在地球的赤道面附近。
    相对于背景星空,月球围绕地球运行(月球公转)一周所需时间称为一个恒星月;而新月与下一个新月(或两个相同月相之间)所需的时间称为一个朔望月。朔望月较恒星月长是因为地球在月球运行期间,本身也在绕日的轨道上前进了一段距离。
    因为月球的自转周期和它的公转周期是完全一样的,我们只能看见月球永远用同一面向著地球。自月球形成早期,月球便一直受到一个力矩的影响引致自转速度减慢,这个过程称为潮汐锁定。亦因此,部分地球自转的角动量转变为月球绕地公转的角动量,其结果是月球以每年约38 毫米的速度远离地球。同时地球的自转越来越慢,一天的长度每年变长15 微秒。
    月球对地球所施的引力是潮汐现象的起因之一。月球围绕地球的轨道为同步轨道,所谓的同步自转并非严格。由于月球轨道为椭圆形,当月球处于近日点时,它的自转速度便追不上公转速度,因此我们可见月面东部达东经98度的地区,相反,当月处于远日点时,自转速度比公转速度快,因此我们可见月面西部达西经98度的地区。这种现象称为天秤动。又由于月球轨道倾斜于地球赤道,因此月球在星空中移动时,极区会作约7度的晃动,这种现象称为天秤动。再者,由于月球距离地球只有60地球半径之遥,若观测者从月出观测至月落,观测点便有了一个地球直径的位移,可多见月面经度1度的地区。这种现象称为天秤动。
    严格来说,地球与月球围绕共同质心运转,共同质心距地心4700千米(即地球半径的2/3处)。由于共同质心在地球表面以下,地球围绕共同质心的运动好像是在“晃动”一般。从地球北极上空观看,地球和月球均以迎时针方向自转;而且月球也是以迎时针绕地运行;甚至地球也是以迎时针绕日公转的。
    很多人不明白为甚么月球轨道倾角和月球自转轴倾角的数值会有这么大的变化。其实,轨道倾角是相对于中心天体(即地球)而言的,而自转轴倾角则相对于卫星(即月球)本身的轨道面。在这个定义习惯很适合一般情况(例如人造卫星的轨道)而且是数值相当固定的,但月球却非如此。
    月球的轨道平面(白道面)与黄道面(地球的公转轨道平面)保持著5.145 396°的夹角,而月球自转轴则与黄道面的法线成1.5424°的夹角。因为地球并非完美球形,而是在赤道较为隆起,因此白道面在不断进动(即与黄道的交点在顺时针转动),每6793.5天(18.5966年)完成一周。期间,白道面相对于地球赤道面(地球赤道面以23.45°倾斜于黄道面)的夹角会由28.60°(即23.45°+ 5.15°) 至18.30°(即23.45°- 5.15°)之间变化。同样地,月球自转轴与白道面的夹角亦会介乎6.69°(即5.15° + 1.54°)及3.60°(即5.15° - 1.54°)。月球轨道这些变化又会反过来影响地球自转轴的倾角,使它出现±0.002 56°的摆动,称为章动。
    白道面与黄道面的两个交点称为月交点--其中升交点(北点)指月球通过该点往黄道面以北;降交点(南点)则指月球通过该点往黄道以南。当新月刚好在月交点上时,便会发生日食;而当满月刚好在月交点上时,便会发生月食;
    月球的周期 名称 Value (d) 定义
    恒星月 27.321 661 相对于背景恒星
    朔望月 29.530 588 相对于太阳(月相)
    分点月 27.321 582 相对于春分点
    近点月 27.554 550 相对于近地点
    交点月 27.212 220 相对于升交点
    月球轨道的其它特征 名称 数值 (d) 定义
    默冬章 (repeat phase/day) 19 年
    平均月地距离 ~384 400 千米
    近地点距离 ~364 397 千米
    远地点距离 ~406 731 千米
    轨道平均偏心率 0.0549003
    交点退行周期 18.61 年
    近地点运动周期 8.85 年
    食年 346.6 天
    沙罗周期 (repeat eclipses) 18 年 10/11 天
    轨道与黄道的平均倾角 5°9'
    月球赤道与黄道的平均倾角 1°32'
    人类登月探索:
    第一件到达月球的人造物体是前苏联的无人登陆器月球2号,它于1959年9月14日撞向月面。月球3号在同年10月7日拍摄了月球背面的照片。月球9号则是第一艘在月球软著陆的登陆器,它于1966年2月3日传回由月面上拍摄的照片。另外,月球10号于1966年3月31日成功入轨,成为月球第一颗人造卫星。
    在冷战期间,美利坚合众国和前苏联一直希望在太空科技领先对方。这场太空竞赛在1969年7月20日第一名人类登陆月球时进入高潮。美利坚合众国阿波罗11号的指令长尼尔·阿姆斯特朗是踏足月球的第一人,而尤金·塞尔南则是最后一个站立在月球上的人,他是1972年12月阿波罗17号任务的成员。参看: 月球宇航员列表
    阿波罗11号的太空人留下了一块9英吋乘7英吋的不锈钢牌匾在月球表面,以纪念这次登陆及为有可能发现它的其他生物提供一些资料。
    牌匾上绘有地球的两面,并有三名太空人及当时美利坚合众国总统尼克逊的签署。
    6次的太阳神任务及3次无人月球号任务(月球16、20、24号)把月球上的岩石及土壤样本带回地球。
    在2004年2月,美利坚合众国总统乔治·沃克·布什提出于2020年前派人重新登月。欧洲航天局及中华人民共和国亦有计划发射探测器前往月球。欧洲的Smart 1探测器于2003年9月27日升空,并于2004年11月15日进入绕月轨道。它将会勘察月球环境及制作月面X射线地图。
    中华人民共和国亦积极开展探月计划,并寻求开采月球资源的可行性,尤其是氦同位素氦-3这种有望成为未来地球能源的元素。有关中华人民共和国探月计划,见嫦娥工程条目。
    日本及印度亦不甘后人。日本已初步订出未来探月的任务。日本的宇宙航空研究开发机构甚至已著手计划的有人的月球基地。印度则会先发射无人绕月探测器Chandrayan。
    有关月亮的神话:
    在中华人民共和国古代神话中,关于月亮的故事数不胜数。在古希腊神话中,月亮女神的名字叫阿尔忒弥斯,她是太阳神阿波罗的孪生妹妹,同时她也是狩猎女神。月球的天文符号好象弯弯的月牙儿,象征着阿尔忒弥斯的神弓。
    月球是地球唯一的天然卫星,是距离我们最近的天体,它与地球的平均距离约为384401千米。它的平均直径约为3476千米,比地球直径的1/4稍大些。月球的表面积有3800万千米,还不如我们亚洲的面积大。月球的质量约7350亿亿吨,相当于地球质量的1/81,月面重力则差不多相当于地球重力的1/6。
    月球的轨道运动 月球以椭圆轨道绕地球运转。这个轨道平面在天球上截得的大圆称“白道”。白道平面不重合于天赤道,也不平行于黄道面,而且空间位置不断变化。
    周期173日。
    月球的自转 月球在绕地球公转的同时进行自转,周期27.32166日,正好是一个 恒星月,所以我们看不见月球背面。这种现象我们称“同步自转”,几乎是卫星世界的普
    遍规律。一般认为是行星对卫星长期潮汐作用的结果。天平动是一个很奇妙的现象,它使得我们得以看到59%的月面。主要有以下原因:
    1。在椭圆轨道的不同部分,自转速度与公转角速度不匹配。 2。白道与赤道的交角。
    月球的物理状况---月面的地形主要有:
    环形山 这个名字是伽利略起的。它是月面的显著特征,几乎布满了整个月面。 最大的环形山是南极附近的贝利环行山,直径295千米,比海南岛还大一点。小的环行山
    甚至可能是一个几十厘米的坑洞。直径不小于1000米的大约有33000个。占月面表面积的 7-10%。
    有个日本学者1969年提出一个环形山分类法,分为克拉维型(古老的环形山,一般都
    面目全非,有的还山中有山)哥白尼型(年轻的环形山,常有“辐射纹”,内壁一般带有
    同心圆状的段丘,中央一般有中央峰)阿基米德形(环壁较低,可能从哥白尼型演变而来 )碗型和酒窝型(小型环形山,有的直径不到一米)。
    月海 肉眼所见月面上的阴暗部分实际上是月面上的广阔平原。由于历史上 的原因,这个名不副实的名称保留到了现在。
    已确定的月海有22个,此外还有些地形称为“月海”或“类月海”的。公认的22 个绝大多数分布在月球正面。背面有3个,4个在边缘地区。在正面的月海面积略大于
    50%,其中最大的“风暴洋” 面积越五百万平方公里,差不多九个法国的面积总和。 大多数月海大致呈圆形,椭圆形,且四周多为一些山脉封闭住,但也有一些海是
    连成一片的。除了“海”以外,还有五个地形与之类似的“湖”----梦湖、死湖、夏 湖、秋湖、春湖,但有的湖比海还大,比如梦湖面积7万平方千米,比汽海等还大得
    多。 月海伸向陆地的部分称为“湾”和“沼”,都分布在正面。湾有五个:露湾、暑 湾、中央湾、虹湾、眉月湾;沼有腐沼、疫沼、梦沼三个,其实沼和湾没什么区别。
    月海的地势一般较低,类似地球上的盆地,月海比月球平均水准面低1-2千米,
    个别最低的海如雨海的东南部甚至比周围低6000米。月面的返照率(一种量度反射太阳光本领的物理量)也比较低,因而看起来现得较黑。
    月陆和山脉 月面上高出月海的地区称为月陆,它一般比月海水准面高2-3千 米,由于它返照率高,因而看来比较明亮。在月球正面,月陆的面积大致与月海相等
    但在月球背面,月陆的面积要比月海大得多。 从同位素测定知道月陆比月海古老得多,是月球上最古老的地形特征。
    在月球上,除了犬牙交差的众多环形山外,也存在着一些与地球上相似的山脉。 月球上的山脉常借用地球上的山脉名,如阿尔卑斯山脉,高加索山脉等等,其中最长的山脉为亚平宁山脉,绵延1000千米,但高度不过比月海水准面高三,四千米。 山脉上也有些峻岭山峰,过去对它们的高度估计偏高。现在认为大多数山峰高度与地球山峰高度相仿,最高的山峰(亦在月球南极附近)也不过9000米和8000米。
    月面上6000米以上的山峰有6个,5000-6000米20个,4000-5000米则有80个,1000米以 上的有200个。
    月球上的山脉有一普遍特征:两边的坡度很不对称,向海的一边坡度甚大,有时 为断崖状,另一侧则相当平缓。
    除了山脉和山群外,月面上还有四座长达数百千米的峭壁悬崖。其中三座突出在 月海中,这种峭壁也称“月堑”。
    月面辐射纹 月面上还有一个主要特征是一些较“年轻”的环形山常带有美 丽的“辐射纹”,这是一种以环形山为辐射点的向四面八方延伸的亮带,它几乎以笔直的方向穿过山系、月海和环形山。 辐射文长度和亮度不一,最引人注目的是第谷环形山的辐射纹,最长的一条长1800千米,满月时尤为壮观。其次,哥白尼和开普勒两个环形山也有相当美丽的辐射 纹。据统计,具有辐射纹的环形山有50个。
    形成辐射纹的原因至今未有定论。实质上,它与环形山的形成理论密切联系。现 在许多人都倾向于陨星撞击说,认为在没有大气和引力很小的月球上,陨星撞击可能使高温碎块飞得很远。而另外一些科学家认为不能排除火山的作用,火山爆发时的喷 射也有可能形成四处飞散的辐射形状。
    月谷(月隙) 地球上有着许多著名的裂谷,如东非大裂谷。月面上也有这种 构造----那些看来弯弯曲曲的黑色大裂缝即是月谷,它们有的绵延几百到上千千米,宽度从几千米到几十千米不等。 那些较宽的月谷大多出现在月陆上较平坦的地区,而那些较窄、较小的月谷(有时又称为月溪)则到处都有。最著名的月谷是在柏拉图环形山的东南连结雨海和冷海 的阿尔卑斯大月谷,它把月面上的阿尔卑斯山拦腰截断,很是壮观。从太空拍得的照片估计,它长达130千米,宽10-12千米。地月系中饶地的卫星理所当然,月球早在史前就已被人所知道。它是空中仅次于太阳的第二亮物体。由于月球每月绕地球公转一周,地球、月球、太阳之间的角度不断变化;我们把它叫做一个朔望月。一个连续新月的出现需要29.5天(709小时),随月球轨道周期(由恒星测量)因地球同时绕太阳公转变化而变化。
    月球没有大气层。但是来自Clementine飞行器的证据表明可能在月球南极,处于永久阴暗面的大环行山处有固态水--冰。这如今已由月球勘探者号飞船证实。显然月球北极也有冰,这样未来月球探索的代价将略微便宜一些!
    月球表面有两种主要地形:巨大的环形山与古老的高原和相对平滑与年轻的maria。maria地形(覆盖月球表面达16%)是由火山喷出的炽热的熔岩冲蚀出的。大部分的表面是由灰土层尘埃与流星撞击的石头碎片覆盖。出于未知的理由,maria地形集中于靠近于地球的一面。
    由于没有大气和磁场,月球表面赤裸裸地遭受太阳风的攻击。在它剩余的40余亿年光阴里,大量来自太阳风的氢离子将植入其表面。由阿波罗返回的样本证明了它对研究太阳风的价值。月球上的氢可能在未来当作燃料使用。
    在太空探索中,月球作为我们的近邻,因其特殊的位置,丰富的资源而又重新受到关注。
    太空探测的中转站 由于月球具有几乎没有大气层,没有磁场,弱重力场和稳定的地质构造等特征,所以从月球上发射深空探测器比在地球上要容易得多。因此,未来的月球基地不仅可以作为一个天然的发射平台,还是一个理想的太空探测的中转站。
    理想的对天观测和对地监测站 月球没有大气(或极为稀薄),而且夜间的温度低而稳定,这对提高和扩大天文观测的精度和范围都非常有利。由于月球稳定的构造特点以及月球自转与公转周期相同等因素,在月面上可以持续进行14个地球日的夜间观测。因此,在月面建立观察网不但可以进行全方位持续的天文观测,同时可以对地球的地质构造及环境变化进行监测与研究,特别是对近地空间乃至深空小天体对地球可能构成的威胁进行监测。一旦发现有小天体(如陨石、彗星等)向地球方向运行并可能撞击地球时,可及时利用激光或其它武器予以摧毁或改变其运行方向,从而起到保护人类的作用。
    人类资源补给的新生长点 月球表面土壤中蕴藏着几百万吨的氦—3,氦—3是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料,1吨的氦—3所产生的电量足以供全人类使用1年;月球上丰富的硅、铝、钛、铁等同样是未来地球矿产资源的巨大储存库。所以,利用月球进行资源加工可以获取海量月球资源,从而为人类资源的可持续发展开拓新的生长点。
    天然实验室与特殊材料生产基地 由于月球的特殊地理结构和独特的自然环境,使许多在地球上无法进行的研究与实验可以在月球上顺利完成,这对医学研究和植物栽培将起到意想不到的促进作用。
    月球又称“月亮”。在望远镜发明之前,古代的人们只能在晴朗的夜晚,用眼睛仰望皎洁的明月。看到月亮表面有明有暗,形状奇特,于是人们就编出如嫦娥奔月、吴刚伐桂、玉免捣药等美丽神话。古希腊人则把月球看作美丽的狩猎女神阿尔忒弥斯,并且把女神狩猎时从不离身的银弓作为月球的天文符号。
    月球基本上没有水,也就没有地球上的风化、氧化和水的腐蚀过程,也没有声音的传播,到处是一片寂静的世界。月球本身不发光,天空永远是一片漆黑,太阳和星星可以同时出现。
    月球上几乎没有大气,因而月球上的昼夜温差很大。白天,在阳光垂直照射的地方,温度高达127℃;夜晚温度可低到-183℃。由于没有大气的阻隔,使得月面上日光强度比地球上约强1/3左右;紫外线强度也比地球表面强得多。由于月球大气少,因此在月面上会见到许多奇特的现象,如月球上的天空呈暗黑色,太阳光照射是笔直的,日光照到的地方很明亮;照不到的地方就很暗。因此才会看到的月亮表面有明有暗。由于没有空气散射光线,在月球上星星看起来也不再闪烁了。
    月面上到处是裸露的岩石和环形山的侧影。整个月面覆盖着一层碎石粒和浮土。从地球上看到的月球表面有明亮的区域和暗灰色部分。原来明亮的部分是月球表面的山区和高地,暗灰色部分是月球表面的平原。
    月亮比地球小,直径是3476公里,大约等于地球直径的3/11。月亮的表面面积大约是地球表面积的1/14,比亚洲的面积还稍小一些;它的体积是地球的1/49,换句话说,地球里面可装下49个月亮。月亮的质量是地球的1/81;物质的平均密度为每立方厘米3.34克,只相当于地球密度的3/5。月球上的引力只有地球1/6,也就是说,6公斤重的东西到限月球上只有1公斤重了。人在月面上走,身体显得很轻松,稍稍一使劲就可以跳起来,宇航员认为在月面上半跳半跑地走,似乎比在地球上步行更痛快。
    月球是离地球最近的天体,它是围绕地球运转的、唯一的天然卫星,它与地球的平均距离约384400公里。月球绕地球运动的轨道是一个随圆形轨道,其近地点(离地球最近时)平均距离为363300公里,远地点(离地球最远时)平均距离为405500公里,相差42200公里。
    像地球一样,月球也是南北极稍扁,赤道稍隆起的扁球。它的平均极半径比赤道半径短500米,南北极也不对称,北极区隆起,南极区凹陷约400米。
    月球在绕地球运动的过程中,还要跟着地球一起绕太阳运动。这就是说,月球绕地球运动一周后,再回到的空间位置已不是原出发点了。由此可见,月球在运动过程中还要参与多种系统的运动。月球的运动和其他天体一样,月球也处于永恒的运动之中。月球除东升西落外,它每天还相对于恒星自西向东平均移动13°多,因此,月亮每天升起来的时间,都比前一天约迟50分钟。月亮的东升西落是地球自转的反映;而自西向东的移动却是月亮围绕地球公转的结果。月亮绕地球公转一周叫做一个“恒星月”,平均是27天7小时43分11秒。月亮绕地球公转的同时,它本身也在自转。月亮的自转周期和公转周期是相等的,即1:1,月球绕地球一周的时间为也就是它自转的周期。
    月球这种奇特地自转结果是:月球总以同一半面向着地球,而从地球上永远看不到月球背面是什么样,只有靠探测器才能揭开月背千古之谜,人类的这个愿望早在30多年前就已实现了。 当今大型天文望远镜能分辩出月面上约50米(相当于14层高楼)的目标。
    月球在我国古代诗文中有许多有趣的美称: 玉免(著意登楼瞻玉免,何人张幕遮银阙——辛弃疾);夜光(夜光何德,死则又育?——屈原);素娥(素娥即月亮之别称——《幼学琼林》);冰轮(玉钩定谁挂,冰轮了无辙——陆游);玉轮(玉轮轧露湿团光,鸾佩相逢桂香陌——李贺);玉蟾(凉宵烟霭外,三五玉蟾秋——方干);桂魄(桂魄飞来光射处,冷浸一天秋碧——苏轼);蟾蜍(闽国扬帆去,蟾蜍亏复团——贾岛);顾菟(阳鸟未出谷,顾菟半藏身——李白);婵娟(但愿人长久,千里共婵娟——苏轼)。此外,月球还有许多别致的雅号,如玉弓、玉桂、玉盘、玉钩、玉镜、冰镜、广寒宫、嫦娥、玉羊等。
    月球是地球唯一 的天然卫星,轨道半径为384,400公里;直径为3,476公里;质量是7.35x1022公斤。
    月球当炙是在史前时代就已为人所熟知,它在天空中亮度仅次於太阳。在月球绕行地球的过程中,由於它和太阳与地球的方位改变,因而产生了月相盈亏变化,两个新月 (朔) 之间是29.5天 (709小时),略长於月球真正的公转周期27.32天,这是因为在月球绕地公转的同时,地球也绕太阳公转了一些角度所致。
    由於月球的大小及组成特性,它有时也会被含糊归类为类地「行星」的一员作比较。
    最早造访月球的探测船是1959年前苏联的月球2号。月球是人类唯一登陆过的地球外星体,人类首次登陆月球是在1969年7月20日,最后一次是在1972年12月 (左图);月球也是唯一有标本被带回地球的星体。1994年夏季,大部分的月面曾被小型探测船Clementine详细测绘过地图,而月球探勘者号现正绕行月球。
    月地之间的重力造成了一些有趣的影响,最显著的就是潮汐现象,月球的吸引力在正对地球处最强而在地球正背面最弱,因此整个地球,尤其是海洋部分并非是坚固不移的,而是朝著月球被稍稍拉起,使得地球上形成两处小隆起,一处正对著月球而另一处则正背对著月球。这样的效应在液态海水远比固体地球来得显著,因而海水面的两处隆起自是明显得多,这就是我们熟知的海水满潮。而由於地球自转远比月球公转速度快得多,因而这两处隆起在一天之中造成各地大约两次的涨落潮 (精确的涨落潮平均周期是12小时25分)。
    然而,由於地球并不是全液态,刚性的地表会使得固体地球的两处小隆起被地球自转「带著」超前一点点,也就是说两处小隆起并不会刚刚好正对著或正背对著月球。这意味月地之间的引潮力方向并不是完全和地心-月心的连线重合,这就在月地之间产生了额外的力矩,导致月地系统的角动量由地球逐渐转移到月球上,使得地球自转每世纪减慢约1.5毫秒,而月球的公转轨道则每年升高3.8公分,愈来愈远离地球。
    上述重力交互作用的不对称性也是月球自转公转同步现象的成因:月球的自转与公转周期相同,因而使得它永远以同一面对著地球。正如同月球使得地球自转渐慢,过去地球也曾使月球的自转变慢,当然这种效应是更强的,当最后月球自转周期等於它的公转周期时,月球上两处因引潮力而形成的隆起就永远停驻不移,因而不再拖慢自转。这种因引潮力而减慢自转,终於达成自转公转同步现象的效应,也存在於许多太阳系中的其它卫星。可预期地球的自转转速总有一天会降到与月球公转同步,那时地球和月球就会永远以同一面彼此相望,就像现在的冥王星和冥卫一一样。
    由於月球的轨道并不是完全正圆,因而在地球上我们可以在某些时候看到它的一点点背面, 然而直到前苏联的月球3号於1959年拍下了照片 (左图),人类才第一次得见月球背面的全貌。在此之前,月球的背面常被称为「黑暗的一面」,以突显它的不被人知,就如同以前非洲被称为黑暗大陆一样,但月球的这一面只是从地球无法看到而已,太阳光可是一样会照在这「黑暗」的一面哦!
    月球没有大气,但Clementine探测船却发现在月南极附近的坑洞深处可能藏有永冻的水冰,现在月球探勘者号正试图确认这件事,而月北极似乎也有水冰。若果如此,未来人类在月球的探险费用将可望大幅降低。
    月壳平均约厚68公里,远比地球来得厚。月壳在各地的厚度变化很大,从Crisium海的0到月背Korolev坑北侧的107公里不等,在月壳之下是月函及很小的月核 (半径约300公里厚、占月球质量2%)。月函不像地函,它全部都是部分熔融的。有趣的是,月球的质量中心并不在其地理中心上,而是向地球方向偏离2公里左右,月壳也是向地球的这一面较薄。
    月表主要有两种地形:多坑洞而古老的高地 (highlands) 及相对平坦而年轻的月海 (maria)。占月表16%的月海是被熔岩流铺平的巨大撞击坑;而占月表大部分面积的高地则是由陨石撞击产生的尘沙及岩石碎屑组合而成。月海只存在於向地球的一面,原因不明。
    大部分向地面的显著坑洞都以科学史上的名人来命名,如第谷 (Tycho) 、哥白尼 (Copernicus) 及刻卜勒 (Ptolemaeus) 等;而在背地面的则出现更多现代名词,如阿波罗 (Apollo)、Gagarin和Korolev (后二者是由月球3号命名的,显然是俄罗斯人名)。此外,月球也有大型坑洞,像是背地面的南极-Aitken坑,宽2,250公里、深12公里,是太阳系最大的撞击坑;而位於向地面西缘的Orientale坑 (左图中央) 则是一个壮观的同心圆状坑洞。
    共有382公斤的月岩标本分别被阿波罗和月球计画带回地球,使我们对月球有最精确的了解,尤其是在定年工作上。即使是在数十年后的今日,科学家仍在研究这些珍贵的标本。大部分月表岩石的年代似乎都是介於46亿至30亿年之间,而恰巧地表的岩石极少有老於30亿年的 ,月岩因而提供了许多地球上找不到的太阳系早期历史讯息。
    先前对阿波罗计画所带回标本的研究中,并未找出月球起源的一致结论。曾有三种主要的起源学说:同源说 (co-accretion) 主张月球和地球是同地同时由原始太阳星云形成的;分裂说 (fission) 主张月球是由地球分裂出来的;而捕获说 (capture) 则认为月球是在形成后再被地球重力所捕捉,上述三者都无法完美解释月球的起源。然而近来对月岩的最新详细研究则指出,很可能地球曾与一非常大的星体 (至少像火星那麼大) 碰撞,在碰撞过程中喷出的物质即形成月球,这就是著名的撞击说 (impact theory)。虽然撞击说仍有一些待解决的问题,不过已是目前最广为接受的理论。
    目前月球并没有全球性的磁场,不过有些月表岩石标本却具有残磁,这可能表示早期月球曾经具有磁场。
    由於没有大气及磁场,月表是直接暴露在太阳风之中的,在它超过40亿年的历史中,许多来自太阳风的氢离子持续打入月表的风化层中,因此由阿波罗计画所带回的风化层标本对太阳风的研究有非常大的价值。有朝一日,月表的氢也许还能用作太空火箭的燃料。
    一、月球的基本参数:
    平均赤道半径: ae = 1738000 米
    平均半径: a = 1737400 米
    赤道重力加速度: ge = 1.618 米/秒2
    平均自转周期: T = 27.32166 天
    扁率: f = 0.006
    质量: M♁ = 0.07348 ×1024 公斤
    月心引力常数: GM = 4.902793455×1012 米3/秒2
    平均密度: ρe = 3.34 克/厘米3
    地月系质量比 E/M = 81.30068
    离地球平均距离: R = 384400 公里
    逃逸速度: v = 2.38 公里/秒
    表面温度: t = -120 ~ +150
    表面大气压: p = 1.3 × 10-10 帕
    二、圈层结构
    月球是地球的唯一天然卫星,它与地球有着密切的演化联系。根据对建立在月球上的阿波罗11号和12号月震台记录资料的分析,以及对月球表面和月岩的研究,可知现今的月球内部也有圈层结构,但与地球内部的圈层结构并不完全相同。月球表面有一层几米至数十米厚的月球土壤。整个月球可以认为由月球岩石圈(0~1000公里)、软流圈(1000~1600公里)和月球核(1600~1738公里)组成。月球岩石圈又可进一步分为四层,即月壳(0~60公里)、上月幔(60~300公里)、中月幔(300~800公里)和月震带(800 ~ 1000公里)。软流圈又称为下月幔。在月壳的10公里、25公里和60公里深处,均存在月震波速的急剧变化,表明在这些深度处存在显著的不连续性。月球表面至25公里深处为玄武岩组成的月壳第一层次,25公里~60公里之间为月壳的第二层,由辉长岩和钙长岩组成。上月幔由富镁的橄榄石组成,中月幔和下月幔由基性岩组成。月球震源的位置位于600~1000公里的深度之间,平均月球震源深度为800公里。由于月球表面岩石的密度并不比整个月球的平均密度小很多,因此,可以认为月球核不会是较重的铁镍等元素组成,它可能呈塑性或部分熔融状。在月球1000公里深处,月幔温度不会高于1000°C。根据对月球内部状况的了解,固体部分圈层结构并不是地球本身所特有的。月球的上述圈层结构,也是月球的演化过程中整个月球物质圈层分化的结果。
    三、月面特征
    月面上山岭起伏,峰峦密布,没有水,大气极其稀薄,大气密度不到地球海平面大气密度的一万亿分之一。没有火山活动,也没有生命,是一个平静的世界。已经知道月海有22个,总面积500万平方公里。从地球上看到的月球表面,较大的月海有10个:位于东部的是风暴洋、雨海、云海、湿海和汽海,位于西部的是危海、澄海、静海、丰富海和酒海。这些月海都为月球内部喷发出来的大量熔岩所充填,某些月海盆地中的环形山,也被喷发的熔岩所覆盖,形成了规模宏大的暗色熔岩平原。因此,月海盆地的形成以及继之而来的熔岩喷发,构成了月球演化史上最主要的事件之一。
    月球上的陨击坑通常又称为环形山,它是月面上最明显的特征。环形山(crater),希腊文的意思是"碗",所以又称为碗状凹坑结构。环形山的形成可能有两个原因,一是陨星撞击的结果,二是火山活动;但是大多数的环形结构均属于陨星的撞击结果。1924年,吉福德(A. C. Gifford)曾把月坑同地球上的陨石坑作了比较,证实了月坑是陨星撞击形成的。因此,陨击作用是形成现今月球表面形态的主要作用之一。许多大型环形山都具有向四周延伸的辐射状条纹,并由较高反射率的物质所组成,形成波状起伏的地形,向外延伸可达数百公里。环形山周围有溅射出来的物质形成的覆盖层;溅射的大块岩石又撞击月球表面,形成次生陨击坑。由于反复的陨星撞击与岩块溅落,以及月球内部喷出的熔岩大规模泛滥,使得许多陨击坑模糊不清,或只有陨击坑中央的尖峰露出覆盖熔岩的表面。
    从叠加在月海上的陨击坑的状况判断,以及从月球上带回样品的放射性年龄测定表明,月海物质大致是与陨击坑同时期形成的。月海年龄大都在35亿年左右,而月陆高地的形成至少在月海熔岩喷发之前10亿多年已经存在,因此原始月壳是更为早期形成的,并且是大量熔岩的不断喷发,月球物质长期圈层分化的结果。研究表明,月球的圈层结构是继大约46亿年前它所经历的一个漫长的天文演化阶段之后,又一个持续了约10亿年之久的一个圈层分化过程。月球上大型环形山多以古代和近代天文学者的名字命名,如哥白尼、开普勒、埃拉托塞尼、托勒密、第谷等。月球表面陨击坑的直径大的有近百公里,小的不过10厘米,直径大于1公里的环形山总数多达33000个,占月球表面积的7~10%,最大的月球坑为直径235公里。在月球背向地球的一面,布满了密集的陨击坑,而月海所占面积较少,月壳的厚度也比正面厚,最厚处达150公里,正面的月壳厚度为60公里左右。由于月球表面之上缺乏大气圈和水圈,所以月球早期的熔岩喷发和陨星撞击形成的月球表面形态特征能够得到长期的保存。自1969年以来,宇航员已从月球表面取回数百公斤的月岩样品,经过对这些月岩样品的研究分析得出结论,这些月岩曾熔化过,月球表层物质主要是岩浆岩组成。月球的年龄至少已有46亿年。
    四、月球运动
    地球与月球构成了一个天体系统,称为地月系。在地月系中,地球是中心天体,因此一般把地月系的运动描述为月球对于地球的绕转运动。然而,地月系的实际运动,是地球与月球对于它们的公共质心的绕转运动。地球与月球绕它们的公共质心旋转一周的时间为27天7小时43分11.6秒,也就是27.32166天,公共质心的位置在离地心约4671公里的地球体内。
    宇宙间天体之间都存在相互间的作用,其中所谓"潮汐作用"是重要的作用形式之一。由于地月间距离相对较近,这种潮汐作用更为明显。太阳系天体中,月球对地球的潮汐作用约为太阳对地球潮汐作用的2.2倍,并远远大于其它天体对地球的潮汐作用。由于月球的潮汐摩擦作用使得地球自转变慢,每天时间变长,平均每一百年一天的长度增加近千分之二秒。同时,由于地球自转变慢,使得月球缓慢向外作螺旋运动,目前月球正以每年3~4厘米的速度远离地球。同样道理,地球对月球的潮汐作用,使得月球自转周期变得与其公转周期相同。月球的自转和公转都是自西向东的。月球的这种自转,称为同步自转。因此,自古以来,人们看到月球总是以同一面朝向我们地球。
    人类在开始记录地球史的时候,就已通过观测月球位置和位相来计时。通过对月球和太阳周期性运动的研究,使得古代中国人和美索不达米亚人创立了历法。公元前300年,巴比伦的天文学者已能预报月食。
    月球形成学说
    月球的天文演化同地月系统的天文演化有重要关系。地月系统的天文演化,同这一行星——卫星系统的形成有关。在地月系统的形成中,很重要的一个问题是月球的形成问题。目前人们普遍认为,太阳系中行星——卫星系统的形成机制,基本上与太阳——行星系统的形成机制相同;或者,至少在主要方面大体上相一致。已有关于月球起源的学说,可以分为三大类:1. 地球分裂说,2. 地球俘获说,3. 共同形成说。
    1.地球分裂说认为,在太阳系形成的初期,地球和月球原是一个整体,那时地球还处于熔融状态,自转快。由于太阳对地球强大潮汐力作用,在地球赤道面附近形成一串细长的膨胀体,终于分裂而形成月球。在19世纪末,乔治×达尔文(Geoge Dorwin)在研究了地月系统的潮汐演化后认为,月球是从地球分离出去而形成的,并提出太平洋盆地就是月球脱离地球时所造成的一个巨大遗迹。在此期间,支持分裂说的人已经知道太平洋地区地壳缺失硅铝层,由于形成月球的物质分离出去,使得该地区地壳的硅镁层暴露出来。所以他们推测月球从地球上分离出去的具体位置是在太平洋地区。
    2.地球俘获说认为,月球可能是在地球轨道附近运行的一颗绕太阳运行的小行星,后来被地球所俘获而成为地球的卫星。支持俘获说的人认为,由于月球的平均密度只有每立方厘米为3.34克,与陨星、小行星的平均密度十分接近。因此,很有可能月球原是一颗小行星,在围绕太阳运行中,由于接近地球,地球的引力使它脱离原来的轨道而被地球所俘获。他们认为,月球的运动轨道显著地偏离地球赤道面,而比较接近各行星绕太阳运行的公转平面,因此,月球是给地球俘获的可能性较大。有人认为这个俘获事件发生在35亿年前,整个俘获过程经历5亿年。月球在被地球俘获后,由于受到地球的潮汐力作用,喷发出大量岩浆,形成了月海玄武岩。
    3.共同形成说的研究者则认为地球和月球是由同一块原始行星尘埃云所引成。它们的平均密度和化学成分不同,是由于原始星云中的金属粒子在形成行星之前早已凝聚。在形成地球时,一开始以铁为主要成分,并以铁作为核心。而月球则是在地球形成后,由残余在地球周围的非金属物质凝聚而成。
    现代的许多研究表明月球的形成比较大的可能性是倾向于共同形成说。从地月系统来看,地球是中心天体,月球是地球的卫星。因此,地球的演化历史决不会短于月球的演化史;此外,月球表面没有大量的硅铝质岩石,否定了地壳物质分出一部分形成月球,而同时在地球上形成大洋盆地的学说。根据对阿波罗11号带回的月球岩石样品的元素分析,以及对岩石样品中的铀——钍——钴系同位素的分析结果比较有利于地球和月球作为一个行星——卫星系统的共同形成说。月球玄武岩中化学元素的丰度同地球玄武岩中元素的丰度的对比研究表明,月球玄

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