問題描述:
跪求有關人類探索月亮的故事
解析:
初探月球的奧秘
月球是離地球最近壹個天體,相距有38.4萬千米。天文學家早已用望遠鏡詳細地觀察了月球,對月球地形幾乎是了如指掌。月球上有山脈和平原,有累累坑穴和縱橫溝壑,但沒有水和空氣,晝夜之間溫差懸珠,壹片死寂和荒涼。盡管巨型望遠鏡能分辨出月球上50米左右的目標,但仍不如實地考察那樣清楚。因此,人類派出使者最先探訪的地外天體仍選擇了月球。
美國最早於1958年8月18日發射月球探測器,但由於第壹級火箭升空爆炸,半途夭折了。隨後又相繼發射3個先鋒號探測器,均告失敗。1959年1月2日,前蘇聯發射月球1號探測器,途中飛行順利,1月4日從距月球表面7500千米的地方通過,遺憾的是未能命中月球。這個探測器重361.3千克,上面裝有當時最先進的通信,探測設備。它在9個月後成為第壹顆人造行星飛往太空深處。月球1號發射兩個月後的3月3日,美國發射的先鋒4號探測器,從距月面59000千米的地方飛過,也未擊中月球。
月球號探測器
從1958年至1976年,前蘇聯發射24個月球號探測器,其中18個完成探測月球的任務。1959年9月12日發射的月球2號,兩天後飛抵月球,在月球表面的澄海硬著陸,成為到達月球的第壹位使者,首次實現了從地球到另壹個天體的飛行。它載的科學儀器艙內的無線電通信裝置,在撞擊月球後便停止了工作。同年10月4日月球3號探測器飛往月球,3天後環繞到月球背面,拍攝了第壹張月球背面的照片,讓人們首次看全了月球的面貌。世界上率先在月球軟著陸的探測器,是1966年1月31日發射的月球9號。它經過79小時的長途飛行之後,在月球的風暴洋附近著陸,用攝像機拍攝了月面照片。這個探測器重1583千克,在到達距月面75千米時,重100千克的著陸艙與探測器本體分離,靠裝在外面的自動充氣氣球緩慢著陸成功。1970年9月12日發射的月球16號,9月20日在月面豐富海軟著陸,第壹次使用鉆頭采集了120克月巖樣口 ,裝入回收艙的密封容器裏,於24日帶回地球。1970年11月10日,月球17號載著世界上第壹輛自動月球車上天。17日在月面雨海著陸後,月球車1號下到月面進行了10個半月的科學考察。這輛月球車重756千克,長2.2米,寬1.6米,裝有電視攝像機和核能源裝置。它在月球上行程10540米,考察了8千平方米月面地域,拍攝了200幅月球全景照片和20000多張月面照片,直到1971年10月4日核能耗盡才停止工作。1973年1月8日發射月球21號,把月球車2號送上月面考察取得更多成果。最後壹個月球24號探測器於1976年8月9日發射,8月18日在月面危海軟著陸,鉆采並帶回170克月巖樣品。至此,前蘇聯對月球的無人探測宣告完成,人們對月球的認識更加豐富和完整了。
徘徊者,勘測者探測器
美國繼前蘇聯之後,先後發射了9個徘徊者號和7個勘測者號月球探測器。徘徊者探測器樣子像個大蜻蜓,長3米,兩翼太陽能電池板展開4.75米。探測儀器裝在前部,電視攝像機放在尾部。勘測者探測器有3只腳,總重達1噸,裝有當時最先進的探測設備。最初5個徘徊者探測器均無建樹,直到1964年1月30日發射的徘徊者6號才在月面靜海地區著陸。但由於電視攝像機出現故障,沒有能夠拍回照片。同年7月28日徘徊者7號發射成功,在月面雲海著陸,拍攝到4308張月面特寫照片。隨後1965年2月17日發射的徘徊者8號和3月24日發射的徘徊者9號,都在月球上著陸成功,並分別拍回7137張和5814張月面近景照片。1966年5月30日發射勘測者1號新型探測器,經過64小時的飛行,在月面風暴洋軟著陸,向地面發回11150張月面照片。到1968年1月1日發射的7個勘測者探測器中,有2個失敗,5個成功。後來,美國又發射了5個月球軌道環行器,為阿波羅載人登月選擇著陸地點提供探測數據。經過這壹系列的無人探測之後,月球的廬山真面目顯露出來了。
自1969年7月16日美國“阿波羅11號”飛船首次實現載人登月以來。根據對月球的多次實地勘探和對從月球帶回的巖石、土壤進行分析研究的結果,人類對月球的面貌已有了較多的了解。科學家認為,月球上的巖石比地球上的還要古老,月球和地球幾乎是由同樣的化學元素構成的,只是組成的成分有所不同。例如,月巖所含的鈣和鋁比地球上的巖石,其含量要高,月球沒有磁場,其外殼比較穩定,近30億年以來幾乎沒什麽變化。盡管天文學家早就認為,月球體態嬌小,引力柔弱(為地球的1/6),根本不具備縛住大氣的能力,在向陽面的高溫下,任何氣體分子都會輕而易舉地達到脫離速度而逃之夭夭。但對月球的實測表明,月球表面並不是沒有任何大氣的不速之國,只是大氣層太稀薄,表面大氣壓僅為2X10“巴,而且大氣成份比較復雜,隨時空多變,通常在黑夜時的大氣成份主要由40%的氬、40%的氖和20%的氦組成,到日出時還會加入極少量的甲烷和氨等,有些地區的大氣中還會發現極微量的氫、氡、鈉、釙和鉀原子等。美國科學家日前宣稱,月球上有冰存在,這就可能為探索月球奧秘的人們提供飲用水,也可將冰分解為氫和氧,從而為火箭提供燃料。
從實地勘探中發現,月球上總***有30多萬座環形山,星羅棋布,彼此環抱,最大的環形山,直徑近300千米、海撥高達6000米以上,十分壯觀。遺憾的是,由於月球上沒有水源,這些山都是光禿禿的,寸草不生,十分荒涼。顯然,要想使如此荒漠的月球世界成為適合於生物生存的天堂,最終變成壹個生機勃勃、萬物競存、鳥語花香的天上人間,當務之急是必須解決月球上的供水問題。多年來,科學家們已提出過多種設想。有壹個解決辦法是:采掘月球上儲存量極為豐富的氧化鐵,用太陽能熔化爐進行熔煉,使其放出大量的氧,與運輸飛船從太空中收集制取的液態氫相結合,來生成供月球開發需要的水。這種在月球和太空就地取材,合成制水的方案,從原理上是可行的,但要實施這壹巨大的工程,決不是輕而易舉的,涉及到能源、采掘、運輸、生活等壹系列問題需要配套解決。
對人類最富吸引力的,是月球土壤中含有大量的氣體狀的“氦-3”,這是壹種比目前地球上核電站所用的氘原料的放射性要低得多的核材料。“氦-3”原本大量存在於太陽噴射出來的高能粒子流(太陽風)中,在幾乎沒有大氣的月球上,“太陽風”直接降落下來,久而久之,在月面的沙粒、巖石中,大約集聚有上100萬噸這種材料,若能進行大量開采,不但可供月球開發所需能源,還可為21世紀地球核聚變提供用之不竭的核能原材料。
月球的白天和夜間持續時間都長達半月之久,白天氣溫最高達127℃,夜間溫度又低達零下183度,如此酷熱嚴寒而又溫差劇變的氣候,是月球上沒有人煙和生命的另壹個重要原因。俄羅斯科學家已對如何利用月球上的土壤和巖石制造水泥等建築材料,然後利用這些材料建築壹座可以調節室溫,使其適合於人類居住的生活基地作過長期研究。有壹個方案是,他們通過對月球的壹些實測數據進行分析,認為月球很可能是壹個空心球體。基於這壹認識,有朝壹日,就可在月球表面打壹條通道,進入月球地殼深處的“地下月宮”,在那裏建造壹座適於人類居住的“地下城”。這樣,乘坐飛船奔月的旅遊者,可在這座“地下城”找到過夜的旅館。科技工作者就可以這座地下城為基地從事月球資源勘探、太空產品生產、天文觀測等活動。在“地下月宮”這個永久基地未建成之前,科學家建議可以先在地球上制成壹些預制塑模構件,形成壹個自動豎升的巨形圓筒。事先裝配好後,用宇宙運輸船送到月球表面,圓筒在月球表面壹登陸即自動分成兩半打開,並自動形成壹座多層結構的建築物,作為初登月球“誌願者”的臨時居所。
(新浪科技)
二、月球的誕生
月球誕生之謎
月球最初是如何形成的呢?在科學界這是壹個大有爭議的問題,目前大致有三種理論。
“俘虜”理論:有些科學家認為,月球原是壹顆流星,當它在宇宙空間漫無邊際飛行時,偶然進入地心引力範圍,受到地球引力的約束,因而才意外地納入了地球軌道。不過,近幾年來,有不少人引用天體力學來反對這壹說法。
“分裂”理論:持這壹說法的科學家認為,月球是從壹片熾熱旋轉的雲狀物包圍著的地球中分裂出來的,因而月球是地球的“孩子”。然而從“阿波羅”號宇宙飛船上幾次帶回來的資料表明,月球和地球的組成成分卻是大不相同的。
“碰撞”理論:該理論認為,約45億年前,壹個比火星更大的行星,以每小時4000公裏的飛行速度猛然撞擊早期的地球,力度如此之大,以致這個行星的鐵質核壹直撞到了我們地球的中心。碰撞結果是產生巨大爆炸,伴隨有6000攝氏度以上的高溫。地球在爆炸的沖擊下變了形,這個采取“自殺行為”的巨大天體的大部分與地球融合,只有壹部分作為熾熱的蒸汽與其他碎片壹道洶湧地噴射入外層空間,後來這些蒸汽冷卻下來並凝固成塵埃,塵埃與其他碎片混雜在壹起形成了壹個核,這個核後來凝聚成團,我們的鄰居——灰色的月球從此誕生了。
科學家們正借助於新型的超級計算機來模擬宇宙空間所發生的這壹奇特碰撞,以求驗證該理論。
月球起源新說
月球來自哪裏?這是壹個人們在不斷探求的問題,近年來,隨著行星演化理論的飛躍發展以及現代電腦技術的廣泛應用,又出現了壹種月球起源的新學說,叫做新俘獲說。
從行星演化看月球起源
近幾年來,科學家們以現代行星演化理論為基礎,用計算機計算了在太陽系形成的初期,作用於太陽、地球、月亮三者之間的力以後,得出了壹種新的月球起源學說。科學家們認為,月球是在地球形成的初期,在地球的引力範圍內被地球所俘獲的;而這種現象在當時又是極為普遍的現象。這種新學說,即所謂新俘獲說。
新俘獲說與過去的舊俘獲說不同。舊說僅從地球引力來考慮月球起源;而新說是從整個太陽系行星形成過程來研究月球起源的。新說認為太陽系九大行星及若幹衛星,包括月球在內,都起源於原始太陽系星雲。原始太陽系星雲是46億年前在原始太陽周圍形成的壹片薄圓盤狀星雲。星雲中含有固體微粒子。大量微粒子逐漸集聚在星雲赤道平面上,形成壹片很薄的固體粒子層,隨著微粒子密度的加大,自身引力也越來越強,到壹定程度其穩定性便遭到破壞,粉碎成半徑為5公裏左右的很多小天體,即小行星。整個太陽系起初是由約壹兆個小行星構成的。無數小行星在星雲氣體中圍繞太陽旋轉,互相碰撞,逐漸凝聚成長,形成大小不同的行星。我們的地球就是這樣,大約經過壹千萬年才長成現在這麽大的。
行星是在星雲氣體中成長的。地球的幼年時期周圍覆蓋著濃厚的星雲氣體,這種氣體叫做原始大氣。由於當時太陽活動特別激烈,強大的太陽風逐漸吹散原始大氣,後來包圍地球的原始大氣也逐漸稀薄,飄散掉。
月球也起源於原始太陽系星雲,與地球演化過程大體相同。月球是在地球剛到成年,原始大氣開始逸散之際飛近地球引力圈的,這樣便成了地球的俘虜。
俘獲月球的四種力
月球進入地球引力圈後,受到很多力的作用才留在衛星軌道上繞行。俘獲月球主要有四種力,即地球引力、太陽引力、潮汐力和原始大氣的阻力。
壹般來說,飛進地球引力圈的小天體,包括月球在內受到最大的力就是地球引力。然而,僅有地球引力,俘獲後的小天體軌道未呈橢圓形。地球引力加上太陽引力之後,使小天體軌道有了改變。在地球和太陽引力作用下,進入地球引力圈內的小天體的軌道也不完全是橢圓形的,而且飛行若幹周之後必然脫離引力圈跑掉,不可能留在衛星軌道上。
但是,月球並未脫離地球引力圈跑掉,這是由於原始大氣的阻力在起作用。地球引力圈內的原始大氣阻力對飛來的月球起了急劇的制動作用,使月球失去壹部分能量,軌道半徑變小,便跑不掉了。
如此說來,月球因受大氣阻力作用軌道半徑越來越小,豈不是早晚也得掉到地球上來,與地球相撞嗎?不必擔心,當月球飛進地球引力圈時,原始大氣已開始逐漸飄散,月球所受的大氣阻力越來越小,原始大氣消失後,月球所受阻力也隨之消失,因而軌道半徑沒有變小,也沒有與地球相撞。
大氣阻力消失後,還有潮汐力在起作用。在潮汐力作用下,月球公轉速度加快,離心作用強化,軌道反而向外推移。通過觀測得知,目前月球軌道半徑事實上每年大約增加3厘米。
在上述四種力的作用下,使月球在被俘後既未掉到地球上來,也沒跑到引力圈外去,始終在衛星軌道上運行,與地球長期相伴。
俘獲是普遍現象
行星俘獲小天體是行星演化進程中的壹種普遍現象,不僅地球這樣,太陽系其他行星也有這種現象。不少行星都各有自己的衛星,就是最好的說明。地球在形成過程中,曾有許多小天體飛到引力圈內來,其中壹部分小天體直接與地球相撞,其余大部分在繞地球飛行期間,因原始大氣強大阻力使軌道半徑變小,最後終於落到原始地球上來。地球是在不斷“吞掉”這些飛來的小天體當中成長起來的。
月球被俘獲時間比其他小天體都晚,月球是在地球凝聚末期、原始大氣逸散初期被俘的。月球被俘的最初10—100年期間,和其他小天體壹樣,軌道半徑也在縮小,但原始大氣消失後,月球軌道半徑有了改變,月球後來的離心傾向使它幸存下來,免被地球“吞掉”。法國科學家F·米古納曾對月球被俘後軌道變化的趨勢作了計算,計算結果如附圖所示。從附圖上可以看出,剛被俘的月球距離地球較近,1千萬年後月球軌道半徑為地球半徑的20倍,1億年後為35倍,46億年後達到60倍,即現在的位置。
自從俘獲月球後,地球幾乎再也沒有俘獲其他小天體。因為已有月球繞地球飛行,如果再有其他小天體飛來,依據天體力學原理,不會處於穩定狀態,它不是掉到地球上來,就是飛出去,再不就是落到月球上去。所以,地球只有月球壹個衛星陪伴。
俘獲現象是普遍的,整個太陽系行星都是如此,只有金星是個例外。金星的自轉速度很慢,約250天自轉壹周,不可能俘獲行星,因此至今還孑然壹身漫遊在天空。
新俘獲說從行星演化的整體上闡明了月球的起源以及被俘經過,是目前解釋月球起源問題最有權威的學說。但這壹新學說還有壹些尚待研究的問題,例如,沒有原始大氣阻力能否俘獲衛星?順行性衛星和逆行性衛星的被俘有何不同?等等。經過科學家們的反復研究,人類對地球起源問題必將有壹個正確而全面的認識 。
(中國科協信息中心提供 )
原始行星與地球相撞形成了月球
8月16日的《自然》雜誌上公布了科學家用計算機模擬月球形成過程的成果。據他們的模型,月球是在46億年前太陽誕生後不到1億年時,由壹個火星大小的物體撞擊地球產生的。
這個模型的研究者卡那珀描述了這壹驚心動魄的過程:壹個黑暗的比地球大不到壹倍半的原始行星在運行中和地球相遇,從側面給了地球壹擊,使地球繞自己的軸旋轉起來,撞擊的沖擊力從地球的外層和這個無名撞擊物上撕下了部分物質,其中大約壹半最後形成了月球。另壹些被撕下來的物質被加熱到不可想象的程度,蒸發後膨脹
壹、月球的幾大謎團
月球起源之謎:目前,人類關於月球的起源,壹***提出了三種假說,月球被捕獲說、地月同源說和地球分裂說。到目前為止,三種假說都沒有取得強有力的證據,因此產生了第四種假說“月球 ”
月球年齡之謎:從月球帶回的巖石標本,可據以測定月球的年齡。經分析發現,與地球上90%年齡最大的巖石相比,月球巖石99%的年齡更長。1973年,世界月球研討會上曾測定壹塊月球巖石年齡為53億歲,而地球上最古老的巖石是37億歲。有些科學家提出,在地球形成之前,月球早已在星際空間形成了。
另外,還有月球環形山形成之謎、月球土壤的年歲比巖石年歲更大之謎、月球受撞擊發出巨響之謎、月球上不銹鐵之謎、幹燥的月球上大量水氣之謎等。
二、不少文獻記載,月亮並非自古就有
●古代美洲瑪雅人留下了極發達的文化,可是在他們的始於大洪水之前的《編年史》中,人們奇怪地發現,裏面竟然沒有關於月亮的記載。
●距今大約4000年左右,亞歷山大裏亞大圖書館的第壹位館長在他留下的文獻中這樣寫道:“古時,地球的天空中看不到月亮。”
●《金史·天文誌》中記載了壹條十分驚人的資料:“太宗天會十壹年十五月乙醜,月忽失行而南,頃之復故。”意思是:金太宗天會十壹年(公元1133年)五月(公歷6月)乙醜日(15日),月亮忽然偏離了運行軌道,向南而去,不壹會,又回到原來的軌道上。
三、與月亮有關的神話傳說
●中國關於月亮的神話最早載於《山海經》《楚辭》《淮南子》等古籍中。
●關於月亮,民間流傳著許多傳說和神話故事。其中有嫦娥奔月、朱元璋抗元起義等故事。
●傳說月亮裏有壹棵高五百丈的月桂樹。漢朝時有個叫吳剛的人,醉心於仙道而不專心學習,被貶到月亮上砍月桂,但月桂隨砍隨合,後世因而得以見到吳剛在月中無休止砍伐月桂的形象。
四、我國古代關於月亮的富有幻想色彩的詩歌
●夜光何德,死則又育?厥利維何,而顧兔在腹?(屈原《楚辭·天問》)
(意思是:月亮具有什麽特性,消亡了又再長起?那好處是什麽,而撫育壹個兔兒在懷裏?)
●斫卻月中桂,清光應更多。(杜甫《壹百五十夜對月》)
●老兔寒蟾泣天色,雲樓半開壁斜白。玉輪軋露濕團光,鸞佩相逢桂香陌。(李賀《夢天》)
●可憐今夕月,向何處,去悠悠?是別有人問,那邊才見,光影東頭?是天外,空汗漫,但長風浩蕩送中秋?飛鏡無根誰系?姮娥不嫁誰留?謂經海底問無由,恍惚使人愁。怕萬裏長鯨,縱橫觸破,玉殿瓊樓。蝦蟆故堪浴水,問雲何玉兔解沈浮?若道都齊無恙,雲何漸如鉤?(辛棄疾《木蘭花慢》)
五、賞月佳對
●月月月明,八月月明明分外;山山山秀,巫山山秀秀非常。
●中秋賞月,天月圓,地月缺;遊子思鄉,他鄉苦,本鄉甜。
●天上月圓,人間月半,月月月圓逢月半;今宵年尾,明日年頭,年年年尾接年頭。
●北鬥七星,水底連天十四點;南樓壹雁,月中帶影壹雙飛。
●樓高但任雲飛過;池小能將月送來。
●滿地花陰風弄影;壹亭山色月窺人。
●水憑冷暖,溪間休尋何處來源,詠曲駐斜暉,湖邊風景隨人可;月自圓缺,亭畔莫問當年初照,舉杯邀今夕,天上嫦娥認我不?
六、月亮的美稱與雅號
玉兔、夜光、素娥、冰輪、玉輪、玉蟾、桂魄、蟾蜍、顧兔、嬋娟、玉弓、玉桂、玉盤、玉鉤、玉鏡、冰鏡、廣寒宮、嫦娥、玉羊等。
七、月球外星文明的傳說
●傳說,登上月球的阿姆斯特朗,在和代號休斯敦的指揮中心聯系時,突然吃驚地說:“這些東西大得驚人!天哪!簡直難以置信,我要告訴妳們,這裏有其他宇宙飛船,它們排列在火山口的另壹側,他們在月球上,他們正在註視著我們……”此時,電訊信號突然中斷。阿姆斯特朗看到了什麽?
●1968年12月21日,美國在肯尼迪航天中心向月球發射了第壹艘探測飛船,當這艘飛船進入月球軌道之後,宇航員在100公裏高空用望遠鏡照相機拍攝了第壹張月球背面照片。許多年後,人們在研究這些照片的時候意外發現,在火山口中有壹個巨大的圓形物體,它十分規則,不像是自然之物,看上去好像正在著陸或起飛。
●從“阿波羅”8號開始,10號、11號、16號、17號都曾目擊或拍攝過月面不明飛行物的照片,甚至早在1966年,美國的“月球軌道環形飛行器”2號就發現,在月面上有壹些排列有序的12~23米高的塔狀建築物,隨後,前蘇聯的宇宙飛船也發現了這些建築。