簡介

月球是地球唯一的天然衛(wèi)星，可能形成于約45億年前，在地球形成后不久，有關(guān)它的起源有幾種假說，得到更多事實(shí)證據(jù)支持的說法是它形成于地球與火星般大小的天體——“忒伊亞”之間一次巨大撞擊所產(chǎn)生的碎片，在地球外圍聚集而形成的“大碰撞起源說”。

月球正面大量分布著由暗色的火山噴出的玄武巖熔巖流充填的巨大撞擊坑，形成了廣闊的平原，稱為“月海”，實(shí)際上“月?！敝幸坏嗡矝]有。月海的外圍和月海之間夾雜著明亮的、古老的斜長巖高地和顯目的撞擊坑。它是天空中除太陽之外最亮的天體，盡管它呈現(xiàn)非常明亮的白色，但其表面實(shí)際很暗，反射率僅略高于舊瀝青。由于月球在天空中非常顯眼，再加上規(guī)律性的月相變化，自古以來就對人類文化如神話傳說、宗教信仰、哲學(xué)思想、歷法編制、文學(xué)藝術(shù)和風(fēng)俗傳統(tǒng)等產(chǎn)生重大影響。

月球的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)的周期相等（稱為潮汐鎖定），因此月球始終以同一面朝向著地球。地球海洋潮汐的產(chǎn)生主要是由于月球引力的作用。由于地球海洋的潮汐作用力與地球自轉(zhuǎn)的方向相反，地球的自轉(zhuǎn)總是受到一個極其微弱的作用力在給地球自轉(zhuǎn)“剎車”，長期積累下來，有充分的證據(jù)表明，地球的自轉(zhuǎn)周期越來越慢，一天的時間極其緩慢地增長，大約幾年增加1秒；由于地球的反作用力，使月球緩慢地距離地球越來越遠(yuǎn)，每一年遠(yuǎn)離地球大約3.8厘米。月球與太陽的大小比率與距離的比率相近，使得它的視大小與太陽幾乎相同，在日食時月球可以完全遮蔽太陽而形成日全食。

月球是第一個人類曾經(jīng)登陸過的地外天體。1958年美國和前蘇聯(lián)發(fā)射的月球探測器都宣告失敗。1959年前蘇聯(lián)和美國分別成功發(fā)射了“月球號”和“先驅(qū)者號”月球探測器。1969年美國的阿波羅-11號實(shí)現(xiàn)了人類首次載人登月，相繼阿波羅-12、14、15、16和17號實(shí)現(xiàn)載人登月，一共有12名美國宇航員登上月球開展科學(xué)考察、采集月球樣品和埋設(shè)長期探測月球的科學(xué)儀器，共帶回地球381.7千克月球樣品，大大增長了人類對月球起源、演化的認(rèn)識。迄今為止人類只有這12名美國宇航員登上了地球以外的天體。

2018年4月，NASA公布了一段由月球軌道探測器收集的數(shù)據(jù)制作而成的視頻。這段視頻中的數(shù)據(jù)由月球勘測軌道飛行器（LRO）歷時九年收集而成。該探測器自2009年6月以來，一直在距月表上方50公里處對月球展開觀察，捕捉月球表面前所未見的細(xì)節(jié)。

2019年1月3日10點(diǎn)26分，由于“嫦娥四號”探測器在月球背面東經(jīng)177.6度、南緯45.5度附近的預(yù)選著陸區(qū)成功著陸，世界第一張近距離拍攝的月背影像圖通過“鵲橋”中繼星傳回地球，這揭開了古老月背的神秘面紗。

2019年1月3日，嫦娥四號月球車被命名為“玉兔二號”。

月球的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

軌道數(shù)據(jù)

平均軌道半徑：384403千米；

軌道偏心率：0.0549；

近地點(diǎn)距離：363300千米；

遠(yuǎn)地點(diǎn)距離：405493千米；

平均公轉(zhuǎn)周期：27.32天；

平均公轉(zhuǎn)速度：1.023千米/秒；

軌道傾角在28.58°與18.28°之間變化；

升交點(diǎn)赤經(jīng)：125.08°；

近地點(diǎn)輻角：318.15°；

默冬章：19年；

平均月地距離：384400千米；

交點(diǎn)退行周期：18.61年；

近地點(diǎn)運(yùn)動周期：8.85年；

食年：346.6天；

沙羅周期：18年10/11天；

軌道與黃道的平均傾角：4°；

月球赤道與黃道的平均傾角：1°；

赤道直徑：3476.2千米；

兩極直徑：3472.0千米；

扁率：0.0012；

表面面積：3.79×10?平方千米；

體積：2.199×101?立方千米；

質(zhì)量：7.349×1022千克；

平均密度為水的3.350倍；

赤道重力加速度：1.622m/s2（地球的1/6）；

逃逸速度：2.4千米/秒；

自轉(zhuǎn)周期：27天7小時43分11.559秒（27.32天，同步自轉(zhuǎn)）；

自轉(zhuǎn)速度：4.6267米/秒（月球赤道）；

自轉(zhuǎn)軸傾角：在3.60°與6.69°之間變化，與黃道的交角為1.5424°；

反照率：0.12；

滿月時視星等：-13等；

表面溫度（t）：-233～123℃，平均23℃；

大氣壓：1.3×10?1?千帕。

月周期

名稱 數(shù)值（單位：天） 定義

恒星月27.321 661 相對于背景恒星

朔望月29.530 588 相對于太陽（月相）

分點(diǎn)月27.321 582 相對于春分點(diǎn)

近點(diǎn)月27.554 550 相對于近地點(diǎn)

交點(diǎn)月27.212 220 相對于升交點(diǎn)

月球的直徑是地球平均直徑的1/4，質(zhì)量只是地球的1/81，引力是地球的1/6。

月球的軌道運(yùn)動

月球公轉(zhuǎn)

月球以橢圓軌道繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)。這個軌道平面在天球上截得的大圓稱“白道”。白道平面不重合于天赤道，也不平行于黃道面，而且空間位置不斷變化。周期27.32日。月球軌道（白道）對地球軌道（黃道）的平均傾角為5°09′。但是已知月球平均每年以3.8cm的速度逐漸與地球離去。

月球自轉(zhuǎn)

月球在繞地球公轉(zhuǎn)的同時進(jìn)行自轉(zhuǎn)，周期27.32166日，正好是一個恒星月，所以我們看不見月球背面。這種現(xiàn)象我們稱“同步自轉(zhuǎn)”，或“潮汐鎖定”，幾乎是太陽系衛(wèi)星世界的普遍規(guī)律。一般認(rèn)為是衛(wèi)星對行星長期潮汐作用的結(jié)果。天平動是一個很奇妙的現(xiàn)象，它使得我們得以看到59%的月面。主要有以下原因：

（1）在橢圓軌道的不同部分，自轉(zhuǎn)速度與公轉(zhuǎn)角速度不匹配。

（2）白道與赤道的交角。

月球每小時相對背景星空移動半度，即與月面的視直徑相若。與其他衛(wèi)星不同，月球的軌道平面較接近黃道面，而不是在地球的赤道面附近。相對于背景星空，月球圍繞地球運(yùn)行（月球公轉(zhuǎn)）一周所需時間稱為一個恒星月；而新月與下一個新月（或兩個相同月相之間）所需的時間稱為一個朔望月。朔望月較恒星月長是因?yàn)榈厍蛟谠虑蜻\(yùn)行期間，本身也在繞日的軌道上前進(jìn)了一段距離。

月球章動

月球的軌道平面（白道面）與黃道面（地球的公轉(zhuǎn)軌道平面）保持著5.145396°的夾角，而月球自轉(zhuǎn)軸則與黃道面的法線成1.5424°的夾角。因?yàn)榈厍虿⒎峭耆蛐危窃诔嗟垒^為隆起，因此白道面在不斷進(jìn)動（即與黃道的交點(diǎn)在順時針轉(zhuǎn)動），每6793.5天（18.5966年）完成一周。期間，白道面相對于地球赤道面（地球赤道面以23.45°傾斜于黃道面）的夾角會由28.60°（即23.45° 5.15°）至18.30°（即23.45°-5.15°）之間變化。同樣地，月球自轉(zhuǎn)軸與白道面的夾角亦會介乎6.69°（即5.15° 1.54°）及3.60°（即5.15°-1.54°）。月球軌道這些變化又會反過來影響地球自轉(zhuǎn)軸的傾角，使它出現(xiàn)±0.00256°的擺動，稱為章動。

天秤動

因?yàn)樵虑虻淖赞D(zhuǎn)周期和它的公轉(zhuǎn)周期是完全一樣的，所以地球上只能看見月球永遠(yuǎn)用同一面向著地球。自月球形成早期，地球便一直受到一個力矩的影響導(dǎo)致自轉(zhuǎn)速度減慢，這個過程稱為潮汐鎖定。亦因此，部分地球自轉(zhuǎn)的角動量轉(zhuǎn)變?yōu)樵虑蚶@地公轉(zhuǎn)的角動量，其結(jié)果是月球以每年約38毫米的速度遠(yuǎn)離地球。同時地球的自轉(zhuǎn)越來越慢，一天的長度每年變長15微秒。

從地球上看月亮，看到的月球表面并不是正好它的一半，這是因?yàn)樵虑蛳裉炱侥菢訑[動。地球上的觀測者會覺得：在月球繞地球運(yùn)行一周的時間里，月球在南北方向來回擺動，即在維度的方向像天平般的擺動，這被稱為“緯天平動”，擺動的角度范圍約6°57′；月球在東西方向上，即經(jīng)度方向上來回擺動的現(xiàn)象，被稱為“經(jīng)天平動”，擺動角度達(dá)到7°54′。除去這兩種主要的天平動，月球還有周日天平動和物理天平動，前三種天平動都并非月球在擺動，是因?yàn)橛^測者本身與月球之間得相對位置發(fā)生變化而產(chǎn)生的現(xiàn)象。只有物理天平動是月球自身在擺動，而且擺動得很小。

由于月球軌道為橢圓形，當(dāng)月球處于近地點(diǎn)時，它的自轉(zhuǎn)速度便追不上公轉(zhuǎn)速度，因此我們可見月面東部達(dá)東經(jīng)98度的地區(qū)，相反，當(dāng)月處于遠(yuǎn)地點(diǎn)時，自轉(zhuǎn)速度比公轉(zhuǎn)速度快，因此我們可見月面西部達(dá)西經(jīng)98度的地區(qū)。這種現(xiàn)象稱為天秤動。又由于月球軌道傾斜于地球赤道，因此月球在星空中移動時，極區(qū)會作約7度的晃動，這種現(xiàn)象稱為天秤動。再者，由于月球距離地球只有60地球半徑之遙，若觀測者從月出觀測至月落，觀測點(diǎn)便有了一個地球直徑的位移，可多見月面經(jīng)度1度的地區(qū)。

月球?qū)Φ厍蛩┑囊κ浅毕F(xiàn)象的起因之一。月球圍繞地球的軌道為同步軌道，所謂的同步自轉(zhuǎn)并非嚴(yán)格。

嚴(yán)格來說，地球與月球圍繞共同質(zhì)心運(yùn)轉(zhuǎn)，共同質(zhì)心距地心4700千米（即地球半徑的3/4處）。由于共同質(zhì)心在地球表面以下，地球圍繞共同質(zhì)心的運(yùn)動好像是在“晃動”一般。從地球南極上空觀看，地球和月球均以順時針方向自轉(zhuǎn)；而且月球也是以順時針繞地運(yùn)行；甚至地球也是以順時針繞日公轉(zhuǎn)的，形成這種現(xiàn)象的原因是地球、月球相對于太陽來說擁有相同的角動量，即“從一開始就是以這個方向轉(zhuǎn)動”。

月球誕生

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(chǔ)上，結(jié)合新的研究結(jié)果而新形成了“大碰撞說”。

分裂說

這是最早解釋月球起源的一種假設(shè)。早在1898年，著名生物學(xué)家達(dá)爾文的兒子喬治·達(dá)爾文就在《太陽系中的潮汐和類似效應(yīng)》一文中指出，月球本來是地球的一部分，后來由于地球轉(zhuǎn)速太快，把地球上一部分物質(zhì)拋了出去，這些物質(zhì)脫離地球后形成了月球，而遺留在地球上的大坑，就是太平洋。

這一觀點(diǎn)很快就受到了一些人的反對。他們認(rèn)為，以地球的自轉(zhuǎn)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(zhì)成分就應(yīng)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(jìn)行化驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)二者相差非常遠(yuǎn)。月球表面巖石的年齡極其古老，全月球表面巖石的年齡介于30億～42億年之間，地球表面最古老的巖石年齡，只限于個別地區(qū)出露的38億年的古老變質(zhì)巖，而太平洋洋底巖石的年齡極其年輕，完全與“分裂說”的理論相違背。

俘獲說

這種假設(shè)認(rèn)為，月球本來只是太陽系中的一顆月球大小的小行星，有一次，因?yàn)檫\(yùn)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(diǎn)認(rèn)為，地球不斷把進(jìn)入自己軌道的物質(zhì)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(shè)認(rèn)為，地球和月球都是太陽系中彌漫的星云物質(zhì)，幾乎在同一個太陽星云的區(qū)域經(jīng)過旋轉(zhuǎn)和吸積，同時形成大小不同的天體。在吸積過程中，地球比月球相應(yīng)要快一點(diǎn)，成為“哥哥”。這一假設(shè)也受到了客觀事實(shí)的挑戰(zhàn)。通過對“阿波羅”飛船從月球上帶回來的巖石樣本進(jìn)行化驗(yàn)分析，地球和月球的平均化學(xué)成分差別很大，人們發(fā)現(xiàn)月球的巖石也要比地球的巖石古老得多。

碰撞說

這一假設(shè)認(rèn)為，太陽系演化早期，在太陽系空間曾形成大量的“星子”，先形成了一個相當(dāng)于地球質(zhì)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(gòu)成的幔和殼。由于這兩個天體相距不遠(yuǎn)，因此相遇的機(jī)會就很大。

一次偶然的機(jī)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(yùn)動狀態(tài)，使地球的自轉(zhuǎn)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(fā)，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(zhì)，主要由碰撞體的幔組成。受到巨大撞擊的地球，絕大部分也是地幔和地殼物質(zhì)受熱蒸發(fā)，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。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(nèi)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(jié)合起來，形成幾乎熔融的月球，或者是先形成一個環(huán)，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(rèn)可。

這個模型清晰地解釋了，月球的平均成分與地球的平均成分相比較，月球相對貧鐵、貧揮發(fā)分，月球的密度比地球低。具有地球和月球“基因”對比特征的某些元素的同位素組成，如氧、鉻、鈦、鐵、鎢、硅等的同位素組成，月球與地球的測定值在誤差范圍內(nèi)相一致，表明月球是地球的“女兒”。45億年來，地球一直攜帶著自己的女兒在身邊，而月球也一直伴隨著自己的母親，共同經(jīng)歷了45億年漫長而荒古的年代。

結(jié)構(gòu)特征

亮度

月球本身并不發(fā)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。它給大地的照度平均為0.22勒克斯，相當(dāng)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(huán)形山的反照率為17%，看上去山地比月海明亮。

月球到地球的距離大約相當(dāng)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(huán)境

由于月球上沒有大氣，再加上月面物質(zhì)的熱容量和導(dǎo)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(dá)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(zhì)導(dǎo)熱率低造成的。

分層結(jié)構(gòu)

從月震波的傳播了解到月球也有殼、幔、核等分層結(jié)構(gòu)。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1000～1500℃，所以很可能是熔融狀態(tài)的據(jù)推測大概是由Fe-Ni-S和榴輝巖物質(zhì)構(gòu)成。

地月關(guān)系

地球與月球互相繞著對方轉(zhuǎn)，兩個天體繞著地表以下1600千米處的共同引力中心旋轉(zhuǎn)。月球的誕生，為地球增加了很多的新事物。

月球繞著地球公轉(zhuǎn)的同時，其特殊引力吸引著地球上的水，同其共同運(yùn)動，形成了潮汐。潮汐為地球早期水生生物，走向陸地，幫了很大的忙。

地球很久很久以前，晝夜溫差較大，溫度在水的沸點(diǎn)與凝點(diǎn)之間，不宜人類居住。然而月球其特殊影響，對地球海水的引力減慢了地球自轉(zhuǎn)，使地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)周期趨向合理，帶給了我們寶貴的四季，減小了溫度差，從而適宜人類居住。

地球上之所以看到月球的半面，這是因?yàn)樵虑虻淖赞D(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期嚴(yán)格相等，這到底是巧合還是有著內(nèi)在的聯(lián)系呢？讓我們來看看太陽系其它行星的衛(wèi)星的狀況，我們可以發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)的衛(wèi)星的自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期嚴(yán)格相等，看來這似乎是存在什么內(nèi)在聯(lián)系的。

月球在地球引力長期的作用下，它的質(zhì)心已經(jīng)不在其幾何中心，而是在靠近地球的一邊，因此月球相對于地球的引力勢能就變得最小，在月球繞地球公轉(zhuǎn)的過程中，月球的質(zhì)心永遠(yuǎn)朝向地球的一邊，就好像地球用一根繩子將月球綁住了一樣。太陽系的其他衛(wèi)星也存在這樣的情況，所以衛(wèi)星的自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期相等不是什么巧合，而是有著內(nèi)在的因素。

地震和月球到底有沒有關(guān)系？這是近百年來始終困擾科學(xué)家的問題。如今，日本防災(zāi)科學(xué)研究所和美國加州大學(xué)洛杉磯分校的研究人員組成的聯(lián)合研究小組終于證實(shí)：月球引力影響海水的潮汐，在地殼發(fā)生異常變化積蓄大量能量之際，月球引力很可能是地球板塊間發(fā)生地震的導(dǎo)火索。10月22日，著名的美國《科學(xué)》雜志發(fā)表了他們的研究成果。

海水的自然漲落現(xiàn)象就是人們常說的潮汐。當(dāng)月亮到達(dá)離地球近處（稱為近地點(diǎn)）時，朔望大潮就比平時還要更大，這時的大潮被稱為近地點(diǎn)朔望大潮。

科學(xué)家已經(jīng)就潮汐對地震的影響猜測了很長的時間，但還沒有人論證過它對全球范圍的影響效果，以前只在海底或火山附近發(fā)生，地震與潮汐才呈現(xiàn)出比較清楚的聯(lián)系。研究者發(fā)現(xiàn)，地震的發(fā)生與斷層面潮汐壓力處于高度密切相關(guān)，猛烈的潮汐在淺斷層面施加了足夠的壓力從而會引發(fā)地震。當(dāng)潮很大，達(dá)到大約2～3米時，3/4的地震都會發(fā)生，而潮汐越小，發(fā)生的地震的幾率也越少。

該文章的作者伊麗莎白.哥奇蘭說：“月球引力影響海水的潮起潮落，地球本身在月球引力的作用下也發(fā)生變形。猛烈的潮汐在地震的引發(fā)過程中發(fā)揮了很大的作用，地震發(fā)生的時間會因潮汐造成的壓力波動而提前或推遲。”

該文章另一位作者、加州大學(xué)洛杉磯分校地球與空間科學(xué)系教授約翰.維大說：“地震起因還是一個謎，而這一理論可以說是其中的一種解釋。我們發(fā)現(xiàn)海平面高度在數(shù)米范圍內(nèi)的改變所產(chǎn)生的力量會顯著地影響地震發(fā)生的幾率，這為我們向徹底了解地震的起因邁出了堅(jiān)實(shí)的一步?！?/p>

哥奇蘭等人首次將潮的相位和潮的大小合并計算，并對地震和潮汐壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計學(xué)分析，采用的計算方法來自于日本地球科學(xué)與防災(zāi)研究所的地震學(xué)家田中。田中從1977年至2000年間全球發(fā)生的里氏5.5級以上的板塊間地震中，調(diào)查了2207次被稱為“逆斷層型”地震發(fā)生的地點(diǎn)、時間等記錄，以及與發(fā)生地震時月球引力的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：地震發(fā)生的時間，與潮汐對斷層面的壓力有很高的關(guān)聯(lián)性，月球引力作用促使斷層錯位時，發(fā)生地震次數(shù)較多。

田中認(rèn)為：“月球的引力只有導(dǎo)致地震發(fā)生的地殼發(fā)生異常變化的作用力的千分之一左右，但它的作用是不可小視的，它是地震發(fā)生的最后助力，相當(dāng)于壓死駱駝的最后一根稻草?！?nbsp;

月食現(xiàn)象

月食是一種特殊的天文現(xiàn)象。指當(dāng)月球行至地球的陰影后時，太陽光被地球遮住。

也就是說，此時的太陽、地球、月球恰好（或幾乎）在同一條直線，因此從太陽照射到月球的光線，會被地球所掩蓋。

以地球而言，當(dāng)月食發(fā)生的時候，太陽和月球的方向會相差180°。要注意的是，由于太陽和月球在天空的軌道（稱為黃道和白道）并不在同一個平面上，而是有約5°的交角，所以只有太陽和月球分別位于黃道和白道的兩個交點(diǎn)附近，才有機(jī)會連成一條直線，產(chǎn)生月食。

月食可分為月偏食、月全食兩種（沒有月環(huán)食，因?yàn)榈厍虮仍虑虼螅?。?dāng)月球只有部分進(jìn)入地球的本影時，就會出現(xiàn)月偏食；而當(dāng)整個月球進(jìn)入地球的本影之時，就會出現(xiàn)月全食。至于半影月食，是指月球只是掠過地球的半影區(qū)，造成月面亮度極輕微的減弱，很難用肉眼看出差別，因此不為人們所注意。

月球直徑約為3476千米，大約是地球的1/4。在月球軌道處，地球的本影的直徑仍相當(dāng)于月球的2.5倍。所以當(dāng)?shù)厍蚝驮铝恋闹行拇笾略谕粭l直線上，月亮就會完全進(jìn)入地球的本影，而產(chǎn)生月全食。而如果月球始終只有部分為地球本影遮住時，即只有部分月亮進(jìn)入地球的本影，就發(fā)生月偏食。月球上并不會出現(xiàn)月環(huán)食，因?yàn)樵虑虻捏w積比地球小的多。

太陽的直徑比地球的直徑大得多，地球的影子可以分為本影和半影。如果月球進(jìn)入半影區(qū)域，太陽的光也可以被遮掩掉一些，這種現(xiàn)象在天文上稱為半影月食。由于在半影區(qū)陽光仍十分強(qiáng)烈，月面的光度只是極輕微減弱，多數(shù)情況下半影月食不容易用肉眼分辨。一般情況下，由于較不易為人發(fā)現(xiàn)，故不稱為月食，所以月食只有月全食和月偏食兩種。

另外由于地球的本影比月球大得多，這也意味著在發(fā)生月全食時，月球會完全進(jìn)入地球的本影區(qū)內(nèi)，所以不會出現(xiàn)月環(huán)食這種現(xiàn)象。

每年發(fā)生月食數(shù)一般為2次，最多發(fā)生3次，有時一次也不發(fā)生。因?yàn)樵谝话闱闆r下，月亮不是從地球本影的上方通過，就是在下方離去，很少穿過或部分通過地球本影，所以一般情況下就不會發(fā)生月食。

據(jù)觀測資料統(tǒng)計，每世紀(jì)中半影月食，月偏食、月全食所發(fā)生的百分比約為36.60%，34.46%和28.94%。

地形地貌

月球表面有陰暗的部分和明亮的區(qū)域，亮區(qū)是高地，暗區(qū)是平原或盆地等低陷地帶，分別被稱為月陸和月海。早期的天文學(xué)家在觀察月球時，以為發(fā)暗的地區(qū)都有海水覆蓋，因此把它們稱為“?！薄Ｖ挠性坪！窈?、靜海等。而明亮的部分是山脈，那里層巒疊嶂，山脈縱橫，到處都是星羅棋布的環(huán)形山，即撞擊坑，這是一種環(huán)形隆起的低洼形。月球上直徑大于1000米的撞擊坑多達(dá)33000多個。位于南極附近的貝利撞擊坑直徑295公里，可以把整個海南島裝進(jìn)去。最深的山是牛頓撞擊坑，深達(dá)8788米。除了撞擊坑，月面上也有普通的山脈。高山和深谷疊現(xiàn)，別有一番風(fēng)光。

月球背面的結(jié)構(gòu)和正面差異較大。月海所占面積較少，而撞擊坑則較多。地形凹凸不平，起伏懸殊最長和最短的月球半徑都位于背面，有的地方比月球平均半徑長4公里，有的地方則短5公里（如范德格拉夫洼地）。背面未發(fā)現(xiàn)“質(zhì)量瘤”。背面的月殼比正面厚，最厚處達(dá)150公里，而正面月殼厚度只有60公里左右。

撞擊坑

撞擊坑這個名字是伽利略起的。是月面的顯著特征，幾乎布滿了整個月面。最大的撞擊坑是南極附近的貝利環(huán)形山，直徑295千米，比海南島還大一點(diǎn)。小的環(huán)形山甚至可能是一個幾十厘米的坑洞。直徑不小于1000米的大約有33000個。占月面表面積的7%～10%。

有個日本學(xué)者1969年提出一個撞擊坑分類法，分為克拉維型（古老的撞擊坑，一般都面目全非，有的撞擊坑有中央峰）哥白尼型撞擊坑（年輕的撞擊坑，常有撞擊作用引起大量月球表面的巖石向四周濺射，濺射出來的大量巖石碎塊高速在月面拋射和滾動，改變了月面原有的地形地貌和表面土壤的結(jié)構(gòu)與顏色，形成明顯的“輻射紋”，內(nèi)壁一般帶有同心圓狀的段丘，中央一般有中央峰。阿基米德型（環(huán)壁較低，可能從哥白尼型演變而來）碗型或酒窩型（小型撞擊坑，有的直徑不到3米）。

撞擊坑的形成現(xiàn)有兩種說法：“撞擊說”與“火山說”。

“撞擊說”是指月球因被其他小行星撞擊而有現(xiàn)今人類所看到的撞擊坑。

“火山說”是指月球上本有許多火山，最后火山爆發(fā)而形成了火山噴發(fā)口。

月海

月海介紹

在地球上的人類用肉眼所見月面上的陰暗部分實(shí)際上是月面上的廣闊平原。由于歷史上的原因，這個名不副實(shí)的名稱保留下來。

已確定的月海有22個，此外還有些地形稱為“月?！被颉邦愒潞！钡?。公認(rèn)的22個絕大多數(shù)分布在月球正面。背面有3個，4個在邊緣地區(qū)。在正面的月海面積略大于50%，其中最大的“風(fēng)暴洋”面積約五百萬平方千米，差不多九個法國的面積總和。大多數(shù)月海大致呈圓形，橢圓形，且四周多為一些山脈封閉住，但也有一些海是連成一片的。除了“?！币酝?，還有五個地形與之類似的“湖”——夢湖、死湖、夏湖、秋湖、春湖，但有的湖比海還大，比如夢湖面積7萬平方千米，比汽海等還大得多。月海伸向陸地的部分稱為“灣”和“沼”，都分布在正面。灣有五個：露灣、暑灣、中央灣、虹灣、眉月灣；沼有三個：腐沼、疫沼、夢沼，其實(shí)沼和灣沒什么區(qū)別。

月海的地勢一般較低，類似地球上的盆地，月海比月球平均水準(zhǔn)面低1～2千米，個別最低的海如雨海的東南部甚至比周圍低6000米。月面的反照率（一種量度反射太陽光本領(lǐng)的物理量）也比較低，因而看起來顯得較黑。

月海列表

蛇海

南海

知海

危海

豐富海

冷海

洪堡海

濕海

雨海

巧海

島海

界海

莫斯科海

神酒海

云海

東方海

澄海

史密斯海

泡沫海

靜海

浪海

汽海

除了這些月海，月球上還有一些較低的廣闊平原，包括：

風(fēng)暴洋

夏湖

秋湖

好湖

悲湖

優(yōu)湖

福湖

喜湖

冬湖

柔湖

奢湖

死湖

忘湖

恨湖

久湖

獨(dú)湖

夢湖

望湖

時湖

恐湖

春湖

暑灣

愛灣

粗糙灣

和諧灣

忠誠灣

榮譽(yù)灣

虹灣

眉月灣

中央灣

露灣

成功灣

疫沼

凋沼

夢沼

月陸和山脈

月面上高于月海的地區(qū)稱為月陸，一般比月海水準(zhǔn)面高2～3千米，由于它返照率高，因而看來比較明亮。在月球正面，月陸的面積大致與月海相等但在月球背面，月陸的面積要比月海大得多。從同位素測定知道月陸比月海古老得多，是月球上最古老的地形特征。

在月球上，除了犬牙交差的眾多撞擊坑外，也存在著一些與地球上相似的山脈。月球上的山脈常借用地球上的山脈名，如阿爾卑斯山脈，高加索山脈等等，其中最長的山脈為亞平寧山脈，綿延1000千米，但高度不過比月海水準(zhǔn)面高三四千米。山脈上也有些峻嶺山峰，過去對它們的高度估計偏高。如今認(rèn)為大多數(shù)山峰高度與地球山峰高度相仿。1994年，美國的克萊門汀月球探測器曾得出月球最高點(diǎn)為8000米的結(jié)論，根據(jù)“嫦娥一號”獲得的數(shù)據(jù)測算，月球上最高峰高達(dá)9840米。月面上6000米以上的山峰有6個，5000～6000米20個，3000～6000米則有80個，1000米以上的有200個。月球上的山脈有一普遍特征：兩邊的坡度很不對稱，向海的一邊坡度甚大，有時為斷崖狀，另一側(cè)則相當(dāng)平緩。這是由于小天體高速撞擊月面，強(qiáng)大的撞擊能量使月球表面的巖石氣化、熔融、破碎并濺射，挖掘出一個巨大的撞擊坑或撞擊盆地，撞擊體的巨大撞擊能量在撞擊坑底部產(chǎn)出一系列斷層和裂縫，誘發(fā)月球內(nèi)部的玄武巖漿的噴發(fā)和溢出，形成暗色的月海盆地。被拋射出撞擊坑的各種濺射物質(zhì)，降落在月海外圍的不同距離內(nèi)，形成了月海外側(cè)平緩的坡度。

除了山脈和山群外，月面上還有四座長達(dá)數(shù)百千米的峭壁懸崖。其中三座突出在月海中，這種峭壁也稱“月塹”。

月面輻射紋

月面上還有一個主要特征是一些較“年輕”的環(huán)形山常帶有美麗的“輻射紋”，這是一種以環(huán)形山為輻射點(diǎn)的向四面八方延伸的亮帶，它幾乎以筆直的方向穿過山系、月海和環(huán)形山。輻射紋長度和亮度不一，最引人注目的是第谷環(huán)形山的輻射紋，最長的一條長1800千米，滿月時尤為壯觀。其次，哥白尼和開普勒兩個環(huán)形山也有相當(dāng)美麗的輻射紋。據(jù)統(tǒng)計，具有輻射紋的環(huán)形山有50個。

形成輻射紋的原因還沒有定論。實(shí)質(zhì)上，它與環(huán)形山的形成理論密切聯(lián)系。許多人都傾向于小天體撞擊說，認(rèn)為在沒有大氣和引力很小的月球上，小天體撞擊可能使高溫碎塊飛得很遠(yuǎn)。而另外一些科學(xué)家認(rèn)為不能排除火山的作用，火山爆發(fā)時的噴射也有可能形成四處飛散的輻射形狀。

月谷

地球上有著許多著名的裂谷，如東非大裂谷。月面上也有這種構(gòu)造——那些看來彎彎曲曲的黑色大裂縫即是月谷，它們有的綿延幾百到上千千米，寬度從幾千米到幾十千米不等。那些較寬的月谷大多在月陸上較平坦的地區(qū)，而那些較窄、較小的月谷（有時又稱為月溪）則到處都有。最著名的月谷是在柏拉圖環(huán)形山的東南連結(jié)雨海和冷海的阿爾卑斯大月谷，它把月球上的阿爾卑斯山攔腰截斷，很是壯觀。從太空拍得的照片估計，它長達(dá)130千米，寬10～12千米。

2014年10月5日，科學(xué)家在月球上發(fā)現(xiàn)一個隱藏于地下的巨形的方形結(jié)構(gòu)。這一結(jié)構(gòu)寬2500公里，科學(xué)家們認(rèn)為這是一條古老的裂谷系統(tǒng)，后來其中充填了巖漿。

火山分布

月球的表面被巨大的玄武巖（火山熔巖）層所覆蓋。早期的天文學(xué)家認(rèn)為，月球表面的陰暗區(qū)是廣闊的海洋，因此，他們稱之為“mare”，這一詞在拉丁語中的意思就是“大海”，當(dāng)然這是錯誤的，這些陰暗區(qū)其實(shí)是由玄武巖構(gòu)成的平原地帶。除了玄武巖構(gòu)造，月球的陰暗區(qū)，還存在其他火山特征。最突出的，例如蜿蜒的月面溝紋、黑色的沉積物、火山園頂和火山錐。不過，這些特征都不顯著，只是月球表面火山痕跡的一小部分。

與地球火山相比，月球火山可謂老態(tài)龍鐘。大部分月球火山的年齡在30億～40億年之間；典型的陰暗區(qū)平原，年齡為35億年；最年輕的月球火山也有1億年的歷史。而在地質(zhì)年代中，地球火山屬于青年時期，一般年齡皆小于10萬年。地球上最古老的巖層只有39億年的歷史，年齡最大的海底玄武巖僅有200萬年。年輕的地球火山仍然十分活躍，而月球卻沒有任何新近的火山和地質(zhì)活動跡象，因此，天文學(xué)家稱月球是“熄滅了”的星球。

地球火山多呈鏈狀分布。例如安底斯山脈，火山鏈勾勒出一個巖石圈板塊的邊緣。夏威夷島上的山脈鏈，則顯示板塊活動的熱區(qū)。月球上沒有板塊構(gòu)造的跡象。典型的月球火山多在巨大古老的撞擊坑底部。因此，大部分月球陰暗區(qū)都呈圓形外觀。撞擊盆地的邊緣往往環(huán)繞著山脈，包圍著陰暗區(qū)。

月球陰暗區(qū)主要在月球正面的一側(cè)。幾乎覆蓋了這一側(cè)的1/3面積。而在月球背面，陰暗區(qū)的面積僅占2%。然而，月球背面的地勢相對更高，月殼也較厚。由此可見，控制月球火山作用的主要因素是地形高度和月殼厚度。

探索進(jìn)程

發(fā)射時間 時間 任務(wù)完成時間 飛行器 航天員 目的 其他

1959年1月2日 月球1號（Luna 1） 無 探測 人類第一個空間探測器

1959年10月4日 月球3號（Луна-3） 無 探測 第一個拍得月球背面照片的航天器

1969年7月16日-24日 阿波羅11號（Apollo 11）

尼爾·阿姆斯特朗（NeilArmstrong）

巴茲·奧爾德林（BuzzAldrin）

邁克爾·科林斯（MichaelCollins）

登陸

人類第一次登陸月球

2007年10月24日 2007年11月7日 2009年3月1日 嫦娥一號衛(wèi)星（Chang’E1） 無 分析探測 中國首顆繞月人造衛(wèi)星

2018年12月8日 嫦娥四號（Chang‘e-4） 無 著陸月背 人類探測器第一次著陸月背

2019年4月11日   創(chuàng)世紀(jì)號（Beresheet） 無 旨在成為有史以來第一個由私人資助的月球探測器 墜毀在月球表面失敗

2019年5月16日，中國科學(xué)院國家天文臺宣布，由該臺研究員李春來領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)利用嫦娥四號探測數(shù)據(jù)，證明了月球背面南極-艾特肯盆地存在以橄欖石和低鈣輝石為主的深部物質(zhì)。國際學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）在線發(fā)布了這一重大發(fā)現(xiàn)。該發(fā)現(xiàn)為解答長期困擾國內(nèi)外學(xué)者的有關(guān)月幔物質(zhì)組成的問題提供了直接證據(jù)，將為完善月球形成與演化模型提供支撐。來自中科院國家天文臺的消息稱，嫦娥四號探測器實(shí)現(xiàn)了人類歷史上首次對月球背面的軟著陸就位探測，而此次基于探測數(shù)據(jù)的研究結(jié)果，則成功揭示了月球背面的物質(zhì)組成，證實(shí)了月幔富含橄欖石的推論的正確性，加深了人類對月球形成與演化的認(rèn)識。