却从未见过它被别的天体所遮蔽。因此，古人早就认识到，月球是距地球很近的一个天体。由于距离上的接近和相互绕转，月球对于地球的作用就显得特别重要。月相的圆缺变化，曾是一种天然的和很早的历法。日月有同样的视大小，因而月轮有可能遮蔽日轮而发生日食现象。它对地球上的潮汐现象也起着主导作用（详见第五章）。因此，对于地球来说，月球是一个十分重要的天体，也是唯一的“属于我们的”天体。它还是迄今人类足迹所至的第一个天体。1969—1972年间，美国曾实施阿波罗登月计划，分六批共十二人次乘飞船登上月球，进行实地科学考察和研究。 §205－1月球的距离和大小 月球是离地球很近的天体，因此，可以用地面上的三角测量法测定它的距离。天文上在测定太阳系内较近天体的距离时，通常采用地球半径作为基线。从天体到基线二端的连线所夹的角，即地球半径对该天体所张的角，叫做该天体的视差。如图2－24所示，当天体位于地平时，其视差很大；这个很大的视差值，叫做天体的地平视差。根据测定，月球的地平视差为57′。它与地球半径r和月地距离d有如下的关系： csc57′＝dr d＝rCSC57′＝60r即月地距离约为地球半径的60倍。在地球半径（6371km）已知的条件下，求得月地距离为384400km。 在实际工作中，月球地平视差的测定，是选择在相距很远（一地在北半球，一地在南半球），尽可能接近同一经度的南北两地进行，分别于月球中天时测定其视赤纬，然后推算出月球的地平视差。现在，天体距离的测定已由雷达天文学担任，特别是近年来激光技术的迅速发展，只要向月球发一激光讯号，并测定它从月面返回的时间，便能精确地测定月地距离，其误差仅为几米。 已知月地距离，就可以根据月球的视半径推算它的线半径。由观测得知，月球的地心平均视半径为15′33″，于是求得月球的半径（r）为： r＝384400×sin15′33″＝1738km 这个数值相当于地球赤道半径的27.25％。由此可知，月球的表面积为地球表面积的（27.25％）2，即约7.4％；月球的体积为地球体积的（27.25％）3，即约2.03％，或1/49。 月球质量的测定，曾经是一个复杂的问题。按牛顿的万有引力定律，可以根据天体的绕转来测定中心天体的质量（参见§203－1），却不能用这个方法来测定绕转天体的质量。人们注意到，月球和地球彼此环绕它们的共同质心运动。从地月系质心分别至地球和月球质心的距离之比，即为二者质量的反比率。这是以前测定月球质量的基础。通过对太阳视运动的精密观测，确定地月系质心距地球质心为4671km（由月地距离可知，它距月球质心为379729km）。由此推得月球质量为地球质量的1/81.3。再根据地球质量推得月球质量为7.196×1022kg。自从宇宙火箭飞往月球后，月球质量便可用开普勒定律方便地推出。 正是由于质量上的悬殊，月球才成为地球的卫星。但是，这个悬殊程度在行星系中算是很小的。在太阳系的其余卫星中，它们的质量一般只有母行星的几千分之一或几万分之一，甚至更小。从这个意义上说，我们的月球是太阳系众多卫星中出类拔萃的一个。
已知月球的质量和体积，不难得出其平均密度为3.341g/Cm3，约为地球平均密度的60.5％。表明，月核相对地比地核小。已知月球的质量和半径，按万有引力的质量乘积和距离的平方反比定律，可知月面的重力加速度为1.622m/s2，约为地面重力加速度的1/6。 图2－24地平视差天体位于天项时，视差为零；当天体位于地平时，其视差很大，称为天体的地平视差 §205－2月球表面 凭肉眼就能看出，月面上存在着明暗不均现象。用一架小型望远镜（普通的双筒望远镜即可），更能看清月面上地形起伏的细致特性，月面有同地面相似的结构。 月面上比较阴暗的部分被称为月“海”。其实，那里没有任何形态的水，而是广阔的平原；那里存在着大范围的熔岩流，反照率低，因而显得阴暗。月“海”是月面上范围很广的地形。在月球的可见半球，较大的“海”有10个，它们都有一个富有幻想的名称：位于西部的是危海、澄海、静海、丰富海和酒海；位于东部的是风暴洋、雨海、云海、湿海和汽海（图2－25，并参见末页照片）。其中，很大的“海”是风暴洋，面积达500万平方公里，比地中海还大得多。 月面上比较明亮的部分是高地，统称月陆。月陆一般高出月“海”2—3km，反照率高，因而显得明亮。图2－25月球上的“海” 无论在月“海”还是月陆，整个月面遍布一种四周凸起、中部低凹的环形隆起，叫做环形山，现在也叫月坑。伽利略首次在望远镜中发现环形山，把它喻为“孔雀羽毛上的翠眼”。环形山数量惊人，达33000个以上。大小则十分悬殊：很大的环形山直径达235km，容得下一个海南岛；小的月坑直径只有几十厘米，甚至更小。环形山内侧的坡度陡峻，外侧坡度平缓，形状颇似地面上的火山口或陨星坑。人们很自然联想到，它们似乎是陨星撞击的产物。在所有的环形山中，很明显的是第谷环形山，靠近月球南端，满月时看得十分清楚；其次是哥白尼环形山和开普勒环形山，都位于月面的东部。 月面上也有连绵高峻的山脉，高度达7000—8000m，但数量并不多。这些山脉的名称，多半是早期天文观测家仿照地球上的山脉命名。例如，伽利略把月球上很显著的两条山脉命名为亚平宁山脉和阿尔卑斯山脉（是他的祖国意大利境内的主要山脉）。月球山脉的特点是，向“海”的一面陡峭，呈明显的断崖状；向月陆一侧较平缓。月球上很高的山峰，高达9000m，超过地球上的很高峰——我国喜马拉雅山的珠穆朗玛峰。 此外，月面上还有一些亮线和暗线。亮线叫辐射纹，是从大环形山向四周辐散的明亮线条，可以穿过山脉，月“海”，延伸达数千km。它们可能是环形山中抛出物辐散堆积的薄层；其中，以第谷环形山和哥白尼环形山的辐射纹很为优美，在满月时看得很清楚。暗线是深陷的裂缝，有如地面上的沟谷，被叫做月谷。 §205－3月面的物理状况 月面重力加速度只及地面的1/6。人若来到月球，体重将减为原来的l/6，他会感到身轻如燕。人们花同样的力气，便能举起比地面上重6倍的东西①。 ①不能认为在月球上干什么事都可以比在地面上省5/6的力。物体到了月球上，重量减轻，但质量没有改
月球的微弱重力，使它不能保持大气。人们在望远镜里看到清晰的月轮，便证明了这一点。飞船登月实地考察也证实，月球上只有极微量气体，其密度不及地面大气密度的1万亿分之一，主要成分是氦和氩。因为重力小，月面逃逸速度就小，只有2.4km/s（地面逃逸速度是11.Zkm/s），氧和氮气分子的运动速度，在常温下就能超过这个速度。假如月球曾经有过大气的话，它必定不断地失去自己的大气。由此可知，月球没有大气决非偶然，并且，可以推断，一切质量较小的天体，也不会有大气。 在一个没有大气的世界里，充满着寂寞与荒凉。登月的宇航员形容月球世界“有一种自成一格的荒凉之美”。在那里，声、光和热等物理效应，与地面上迥然不同： ——没有大气，声音得不到传播。月球世界万籁俱寂，听不到一点声音。没有大气对光的散射作用，月球上不见蔚蓝色的天空，也没有迷人的晨昏蒙影，即使在白天，天空也是一片漆黑（见末页照片）；星星不会闪烁，但不分昼夜地出现在天空。 ——没有大气，无法保持水分，因为水总是要蒸发为水汽，然后散逸到行星际空间。因此，月球上没有风云变幻，不见雨露霜雪，也不会出现雷电和彩虹。总之，月球天空没有人们所熟悉的“天气”变化。 ——由于得不到大气和水分的调节，加上月球上昼夜漫长（它的一昼夜相当于地球上的一个月），月面的温度变化十分剧烈。白天，在太阳直射下，温度可高达130—140℃；日出前可降至—173℃。根据月食时对月面温度的测量结果表明，月球进入地球本影后，1小时内温度便可降低150℃。这说明，月面物质的热容量很小，不像是由岩石组成。登月考察证明，月球表面含有一层平均约10厘米厚的细沙粒层。 没有大气，没有水分，温度变化剧烈，月球上缺乏生命存在的必要条件。虽然在月球物质中已发现有机化合物，但没有任何证据表明存在有生命能力的有机体。 尽管月球的生活条件如此严酷，但它却有“天文学家的乐园”之称。地球上“千载难逢”的日全食景象，在那里只须用一块纸片遮住太阳光盘即成，随时随地可以观测到日冕。太阳和恒星的光谱，可以检查到很充分的程度。 根据月震资料的分析表明，月球内部构造与地球相似。它分月壳、月幔和月核三个同心圈层。月壳厚度约60km，月面下60—1000fm为月幔；100km以下为月核。月壳和月幔组成刚性的岩石圈；月核为软流圈，温度约为1000K，可能是由硅酸盐类物质组成，不会是地球那样的金属核。因此，它的密度比地核小得多。这一事实表明，月球内部曾经有过长期的圈层分化过程。空间探测发现，在某些月“海”表面，有特别强的重力场，表明那里的物质聚集特别集中，被称为重力瘤（或质量瘤）；目前，已发现12处这样的重力瘤，全部都在月球的正面。说明月球内部的物质分布是不均匀的。 月球几乎没有磁场，也没有地球那样的磁层。太阳辐射的粒子流和宇宙线，可以直接轰击月面。但是，月岩中却含有微弱的剩余磁性，其成因尚无公认的解释。
变。按牛顿第二定律：f＝ma，要使一定质量（m）的物体，获得一定的加速度（a），仍须用同样的力（f）。 只是由于重量减轻，摩擦减少，没有空气阻力，比在地面上省力些。
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