月球介紹

在無宇宙宇宙的遼闊黑暗中,有一個神秘而美麗的存在,那就是月球。它是地球最親密的伙伴,閃爍著銀白色的光芒,類似於宇宙中的明珠。數以億計的年輪迴,月球靜靜地圍繞著地球,見證著人類的興衰與變遷。在它那寧靜的表面下,隱藏著無盡的謎團和未解之謎,等待著勇敢的探險家來揭開它神秘的面紗。是我們夢想的彼岸,也是我們關於宇宙的無盡猜想的源泉。讓我們跟著探索的腳步,踏上未知的旅程,一起探尋月球的奧秘。

月球是地球的衛星之一,它是地球的天然衛星。月球與地球一起繞著太陽公轉,同時也以自己的軌道繞著地球運行。月球是太陽系中最接近地球的衛星,距離地球約38.4萬公里。

月球的直徑約為3474公里,相當於地球直徑的四分之一。它的表面主要由岩石和灰塵組成,並且有許多山脈、峽谷和撞擊坑。月球上最著名的地形特徵是月海,它們看起來像是黑色的平坦區域,實際上是火山活動形成的巨大撞擊坑。

月球的引力對地球上的潮汐有重要影響。月球的引力作用下,地球上的海洋和大氣受到牽引,形成潮汐現象。月球的存在也對地球的自轉速度產生微弱的影響,使地球的自轉逐漸減速。

人類對月球的探索始於20世紀,1969年阿波羅11號使人類首次成功登陸月球表面。自那以後,還有其他的阿波羅任務和無人探測器到達了月球,為我們提供了更多有關月球結構和起源的資訊。

月球的一些主要特徵

  • 大小:月球的平均半徑約為1737.10公里,是地球的四分之一。
  • 質量:月球的質量約為7.342×10^22千克,是地球的1/81。
  • 距離:月球與地球的平均距離約38.44萬千米。
  • 軌道周期:月球繞地球公轉一週的時間約為27.32天。
  • 自轉周期:月球繞自身軸自轉一週的時間約為27.32天,與繞地球公轉一週的時間相同,因此月球始終以同一面朝向地球。
  • 表面:月球的表面布滿了撞擊坑,其中最大的是直徑超過300公里的南極-艾特肯盆地。
  • 內部結構:月球具有與地球相似的流體外核和固體內核。

月球公轉

月球是地球的衛星,它繞著地球公轉。月球的公轉週期是約27.3地球日,這被稱為月球的「軌道周期」或「月球月」。這意味著從地球上觀察,月球約27.3天完成一次相對於太陽的運行。

月球的公轉軌道是橢圓形的,與地球的公轉軌道相互作用。月球的軌道傾斜著與地球的赤道平面,因此月球在公轉過程中會上升和下降,交叉地球的赤道平面。這種傾斜軌道導致我們能在不同的時間和位置觀察到月球的不同部分。近地點距離地球約363,300公里,遠地點距離地球約405,696公里。

月球的公轉對地球產生了一些重要的影響。例如,月球的引力對地球的潮汐起了作用,產生了潮汐現象。月球的公轉也導致我們能夠觀察到月相的變化,從新月到滿月再到新月的周期性變化。

以下是月球公轉的一些基本特徵:

  • 軌道形狀:橢圓形
  • 近地點距離:363,300公里
  • 遠地點距離:405,696公里
  • 公轉周期:27.322天
  • 平均速度:1.00公里/秒

月球是如何形成的?

關於月球的形成,有一個被廣泛接受的理論稱為「大碰撞理論」或「獲體撞擊理論」。

根據這個理論,大約45億年前,在太陽系的早期階段,地球附近有一顆叫做「獲體」(Theia)的行星大小天體。獲體與地球發生了巨大的碰撞,這次碰撞被稱為「大碰撞」。這次碰撞導致獲體和地球的物質混合在一起,同時也噴射出大量的碎片和岩石。

這些碎片和岩石逐漸聚集在一起,形成了月球。由於大碰撞的能量非常巨大,這些碎片和岩石在聚集過程中經歷了高溫和高壓,進行了熔融和重組,最終形成了月球的岩石結構。

這個理論解釋了月球和地球之間的一些相似性,比如月球和地球的岩石組成相似,並且月球的比重相對較輕。同時,這也解釋了為什麼月球上只有一面向地球,因為在大碰撞過程中,撞擊角度和能量的分配導致了這種結果。

人類對月球的探索

在遙遠的宇宙中,人類對月球的神秘探求展開了新的篇章。這是一個充滿希望和冒險的故事,關於一群勇敢的科學家和工程師,他們的目標是揭開月球的神秘面紗。

人類對月球的探索可以追溯到古代,但現代科學探索始於20世紀。以下是人們對月球的探索的一些重要里程碑:

無人探測器:在20世紀的早期,無人探測器成為探索月球的首要方式。蘇聯的「月球」(Luna)系列探測器在1959年至1976年期間發射了多個任務,包括成功拍攝到月球背面照片的「月伴三號」(Luna 3)。同樣,美國的「徘徊者」(Ranger)和「使者」(Surveyor)探測器系列也進行了多次月球探測任務。

阿波羅計劃:1969年至1972年期間,美國的阿波羅計劃成功將宇航員載人登陸月球。阿波羅11號是第一個成功登陸月球的任務,尼爾·阿姆斯特朗成為第一個踏上月球的人類。總共有六次阿波羅任務成功登月,宇航員收集了大量的月球樣本和科學數據。

月球軌道任務:自1970年代以來,多個國家進行了月球軌道任務,進一步研究月球的地理、地質和環境。例如,蘇聯的「月球16號」Луна-16和「月球17號」Луна-17任務、美國的「盧嘉門打擊者號」(Clementine)任務以及印度的「月船1號」(Chandrayaan-1)任務。

現代探測任務:自2000年代以來,許多國家和私人企業開展了新一輪的月球探測任務。中國的「嫦娥」(Chang’e)系列任務成功實現了載人月球探測,並且還展開了月球背面的探測。此外,以色列的「貝瑞雪特號」(Beresheet)和美國的「月球之冠」(Lunar Reconnaissance Orbiter)等任務也為月球研究作出了貢獻。

無人探測器

「月伴三號」(Luna 3)

「月伴三號」是蘇聯在1959年發射的一個重要探測器,也被稱為「月球三號」。它是人類歷史上首次成功拍攝到月球背面照片的探測器。蘇聯的「月伴三號」於1959年10月4日發射,並於10月7日經過月球背面,拍攝了29張黑白照片。這些照片展示了月球背面的地形特徵,這是人類首次看到月球背面的真實影像。

「徘徊者」(Ranger)

(圖片源: NASA NSSDCA/COSPAR ID: 1961-021A)

Ranger無人探測器是美國國家航空航天局 (NASA) 在1960年代早期發射的一組月球撞擊探測器。這些探測器的目的是在月球表面撞擊,並拍攝撞擊過程的照片和影片。

Ranger探測器由一台圓柱形的儀器艙和一台錐形的撞擊體組成。儀器艙內裝有照相機、雷達和其他科學儀器。撞擊體由一個由鋁製成的球體組成,周圍包裹著一層隔熱材料。

Ranger探測器的設計是通過重力彈道將其送入月球軌道。在進入月球軌道後,探測器會自動打開照相機,並開始拍攝月球表面的照片。在撞擊月球之前,探測器會將照片和影片傳回地球。

Ranger探測器取得了巨大的成功,為阿波羅登月計劃奠定了基礎。Ranger 7號是首個成功拍攝月球表面照片的探測器,其照片為阿波羅登月計劃提供了寶貴的資訊。Ranger 8號和Ranger 9號在撞擊月球之前也拍攝了大量照片,這些照片為人類提供了月球表面的詳細圖像。

Ranger探測器的概述:

  • 發射日期:1961年8月23日 – 1965年12月3日
  • 發射機構:美國國家航空航天局 (NASA)
  • 任務:拍攝月球表面的照片和影片、測量月球表面的物理特性、測試月球撞擊探測器的技術
  • 成就:首個成功拍攝月球表面照片的探測器、為阿波羅登月計劃奠定了基礎、為人類提供了月球表面的詳細圖像

Ranger探測器的簡要歷史:

  • Ranger 1號:1961年8月23日發射,由於計算機故障,在發射後15分鐘墜毀。
  • Ranger 2號:1961年11月18日發射,在撞擊月球之前由於雷達故障失去控制。
  • Ranger 3號:1962年1月26日發射,在撞擊月球之前由於軌道偏差失去控制。
  • Ranger 4號:1962年4月23日發射,成功撞擊月球,並拍攝了月球表面的第一張照片。
  • Ranger 5號:1962年10月18日發射,在撞擊月球之前由於雷達故障失去控制。
  • Ranger 6號:1964年1月30日發射,在撞擊月球之前由於計算機故障失去控制。
  • Ranger 7號:1964年7月28日發射,成功拍攝了月球表面的高解析度照片,並為阿波羅登月計劃奠定了基礎。
  • Ranger 8號:1965年2月17日發射,成功撞擊月球,並拍攝了月球表面的詳細圖像。
  • Ranger 9號:1965年3月21日發射,成功撞擊月球,並拍攝了月球表面的詳細圖像。

Surveyor探測器

Surveyor探測器
(圖片源: NASA SP-184 Surveyor program results
)

Surveyor探測器是美國國家航空暨太空總署(NASA)於1960年代開展的無人月球探測計劃中的一部分。這個計劃的目標是在登陸月球之前,先進行一系列的探測任務,以詳細瞭解月球的地質特徵和表面條件,為後續的人類登月任務提供重要的資料。

它的設計非常複雜,包括一個球形的太空艙、一個著陸腿和一個科學儀器包。球形的太空艙用於容納探測器的電子設備和電池。著陸腿用於將探測器穩定在月球表面。科學儀器包用於進行各種科學探測,包括月球表面的成分、結構和物理性質。

Surveyor計劃共發射了七個探測器,分別編號為Surveyor 1至Surveyor 7。在1966年至1968年期間,Surveyor探測器共成功軟著陸6次。

Surveyor探測器的簡要歷史

Surveyor 1 – Surveyor計劃的第一個探測器,於1966年5月30日發射升空,1966年6月30日著陸在月球上的Oceanus Procellarum地區,位於北緯2.45度,西經43.22度。它傳回了超過11,000張高分辨率的照片,提供了對月球表面地質特徵的詳細觀察。此外,它還收集了有關月球表面的工程測量數據,包括溫度和質地。

Surveyor 2 – 在1966年9月20日發射升空,軟著陸失敗墜毀在月球上,墜毀地點位於Sinus Medii地區,位於北緯0.47度,東經43.34度。未能成功傳回任何有用的數據。

Surveyor 3 – 在1967年4月17日發射升空 ,軟著陸成功,在月球上的Oceanus Procellarum地區,位於北緯2.94度,西經23.34度。它的著陸地點後來成為阿波羅12號登陸任務的目標地區。它傳回了超過6,000張高分辨率照片,以及關於月球表面的工程測量數據。此外,Surveyor 3還進行了一項重要的實驗,將一個帶磁的金屬棒插入月球表面,以研究月球的磁場。

Surveyor 4 – 在1967年7月14日發射升空,和墜毀。由於失去聯絡,無法確定Surveyor 4的墜毀地點。

Surveyor 5 – 在1967年9月3日發射升空,於1967年9月11日著陸在月球上的Mare Tranquillitatis地區,位於北緯1.41度,西經23.18度。並傳回了超過18個小時的工程測量數據。它還進行了一項重要的實驗,使用了一個表面取樣器,收集了月球表面的樣本,並測量了其化學組成。

Surveyor 6 – 1967年11月7日發射升空,於1967年11月軟著陸在月球上的Sinus Medii地區,位於北緯0.49度,東經1.42度。它是第一個在月球表面著陸後再次起飛的探測器。它成功地執行了一次“著陸 — 起飛 — 著陸”循環,並傳回了關於月球表面的照片和工程數據。

Surveyor 7 – 是Surveyor計劃的最後一個探測器,1968年1月7日發射升空,於1968年1月10日著陸在月球上的Tycho Crater附近,位於北緯41度,東經11度。它傳回了超過21,000張高分辨率照片,提供了對月球表面更詳細的觀察。此外,Surveyor 7還收集了關於月球表面的工程測量數據,包括溫度、質地和風速。

阿波羅計劃

(圖片源: NASA Mission Apollo-1)

阿波羅計劃是美國國家航空暨太空總署(NASA)在1960年代和1970年代期間實施的一項太空探索計劃,旨在實現人類登陸月球的目標。以下是阿波羅計劃的詳細信息:

目標:阿波羅計劃的主要目標是在1969年之前將人類送上月球並安全返回。這一目標是總統約翰·F·甘迺迪在1961年5月提出的,他宣布了將人類送上月球的具體目標和時間表。

航天器:阿波羅計劃涉及多種航天器,包括阿波羅指令船(Command Module)、阿波羅服務船(Service Module)和阿波羅登陸船(Lunar Module)。阿波羅指令船和服務船組成了太空船,負責運輸宇航員到達月球軌道,而阿波羅登陸船則用於載運宇航員下降到月球表面。

任務:阿波羅計劃進行了11次有載人的太空飛行任務,分別命名為阿波羅11至17號。阿波羅11號於1969年7月20日成為第一個登陸月球的任務,尼爾·阿姆斯特朗和巴茲·奧爾德林成為第一對登陸月球的太空人。阿波羅17號於1972年12月成為最後一個登陸月球的任務,尤金·塞爾南和哈里森·施密特成為最後一對登陸月球的太空人。

登陸:阿波羅計劃中,登陸船在月球軌道上與指令船和服務船分離,然後下降到月球表面。宇航員在登陸船中進行了月球漫步,收集了樣本,進行了科學實驗,並拍攝了大量的照片。這些任務提供了對月球表面地質、地球科學和宇宙環境的重要資訊。

返回:完成月球任務後,登陸船再次與指令船和服務船進行交會對接,宇航員轉移回指令船,然後返回地球。指令船在返回過程中進入大氣層,最終降落在太平洋中,並由救援船艦接回宇航員。

載人的太空飛行任務

阿波羅1號(Apollo 1):

左至右: 羅傑·查菲,愛德華·懷特,弗吉尼亚斯·格里森,羅伯特·R·吉爾魯斯(甘迺迪太空中心主任)
(圖片源: NASA Mission Apollo-1)

  • 日期:1967年1月27日
  • 太空人:弗吉尼亚斯·格里森(Virgil “Gus” Ivan Grissom)、愛德華·懷特(Edward Higgins White, II)、羅傑·查菲(Roger Bruce Chaffee)
  • 結果:在地面上的火災事故中喪生,任務未能進入太空。

阿波羅7號(Apollo 7):

左至右: 沃爾特·坎寧安,沃爾特·斯奈德,唐·艾斯利
(圖片源: NASA Mission Apollo-7)

  • 日期:1968年10月11日至10月22日
  • 太空人:沃爾特·斯奈德(Walter Schirra, Jr. )、唐·艾斯利(Donn Eisele)、沃爾特·坎寧安(Walter Cunningham)
  • 結果:成功進入地球軌道,執行了11天的載人太空飛行任務,進行了多項科學實驗。

阿波羅8號(Apollo 8):

左至右: 威廉·安德斯,詹姆斯·洛威爾,弗蘭克·波曼
(圖片源: NASA Mission Apollo-8)

  • 日期:1968年12月21日至12月27日
  • 太空人:弗蘭克·波曼(Frank Borman)、詹姆斯·洛威爾(James Lovell)、威廉·安德斯(William Anders)
  • 結果:成為人類歷史上首次進入月球軌道的載人太空飛行任務,環繞月球10圈後返回地球。

阿波羅9號(Apollo 9):

左至右: 詹姆斯·麥卡迪,大衛·斯科特,羅素·斯維格特
(圖片源: NASA Mission Apollo-9)

  • 日期:1969年3月3日至3月13日
  • 太空人:詹姆斯·麥卡迪(James McDivitt)、大衛·斯科特(David Scott)、羅素·斯維格特(Russell Schweickart)
  • 結果:在地球軌道上進行了複雜的測試,包括登陸船與指令船的交會對接和太空行走。

阿波羅10號(Apollo 10):

左至右: 尤金·塞爾南,約翰·楊格,湯馬士·斯塔福德
(圖片源: NASA Mission Apollo-10)

  • 日期:1969年5月18日至5月26日
  • 太空人:湯馬士·斯塔福德(Thomas Stafford)、約翰·楊格(John Young)、尤金·塞爾南(Eugene Cernan)
  • 結果:進行了最接近實際登陸的任務,進入月球軌道,測試了登陸船的性能,但未實際降落。

阿波羅11號(Apollo 11):

左至右: 尼爾·岩士唐,麥可·柯林斯,巴茲·奧爾德林
(圖片源: NASA Mission Apollo-11)

(圖片源: NASA Mission Apollo-11)

  • 日期:1969年7月16日至7月24日
  • 太空人:尼爾·岩士唐(Neil Armstrong)、巴茲·奧爾德林(Buzz Aldrin)、麥可·柯林斯(Michael Collins)
  • 結果:成功登陸月球,尼爾·岩士唐成為第一個踏足月球表面的人類,巴茲·奧爾德林成為第二個,執行了月球漫步和科學實驗,安全返回地球。

月球軌道任務

月球軌道任務是指探測器或太空船進入月球的軌道,並在那裡進行科學觀測、攝影、測繪或其他任務的行動。這些任務旨在研究和探索月球的地形、組成、地質、環境條件等,並提供對月球的深入了解。

以下是一些比較重要的月球軌道任務 :

蘇聯月球探測器 Луна-16(Luna-16)的一些相關資料

(圖片源: zarya info – Luna-16)

  • 發射日期:1970年9月12日
  • 任務目標:執行無人著陸並返回月球樣本的任務。
  • 探測器著陸日期:1970年9月20日
  • 著陸地點:月球的馬雷恩斯克里特(Mare Fecunditatis)區域
  • 採集樣本:Луна-16探測器成功在月球表面採集了約101克的月壤樣本。
  • 返回地球:Луна-16於1970年9月24日離開月球,並於同年9月24日返回地球。
  • 返回地點:返回艙在哈薩克蘇聯境內的卡拉干達(Karaganda)地區成功著陸。

蘇聯月球探測器 Луна-17(Luna-17)的一些相關資料:

  • 發射日期:1970年11月10日
  • 任務目標:在月球表面著陸並執行探索任務。
  • 探測器名稱:Луна-17號探測器(Luna-17)
  • 著陸日期:1970年11月17日
  • 著陸地點:月球的Taurus-Littrow地區
  • 載具:Луна-17探測器攜帶了一輛名為「Луноход-1」(Lunokhod-1)的月球車,用於在月球表面進行探索和收集數據。
  • 月球車任務:Луноход-1於著陸後展開活動,進行了數月的遠程探測,收集了大量的月球地質、環境和天文數據。
  • 任務持續時間:Луна-17任務持續進行了約11個月,直到1971年9月14日與地球失去聯繫。

盧嘉門打擊者號(Clementine)是一個由美國太空總署(NASA)和美國國防部共同合作進行的月球探測任務。以下是「盧嘉門打擊者號」任務的一些相關資料:

  • 發射日期:1994年1月25日
  • 任務目標:進行月球探測,包括地形測繪、月球表面組成分析和尋找可能的水冰資源。
  • 探測器名稱:盧嘉門打擊者號(Clementine)
  • 任務持續時間:「盧嘉門打擊者號」探測器在月球軌道上運行了約71天。
  • 任務成果:
    • 地形測繪:「盧嘉門打擊者號」探測器利用光學和雷達儀器進行了高解析度的月球地形測繪,提供了許多月球表面的地形資訊。
    • 組成分析:探測器使用遠紅外線光譜儀和中性粒子分析儀,獲得了有關月球表面組成的資料。
    • 水冰資源:「盧嘉門打擊者號」進行了水冰資源搜尋的實驗,雖然沒有直接發現水冰,但提供了一些間接證據和有關潛在水冰資源的資料。

印度 Chandrayaan-1 的一些相關資料:

  • 發射日期:2008年10月22日
  • 發射機構:印度航天研究組織(ISRO)
  • 發射地點:印度薩迦里基地
  • 任務目標:進行對月球的綜合科學研究,包括地形、地質、礦物資源和水冰的探測。
  • 搭載儀器:
    • 高分辨率成像科學儀器(HySI):用於獲取高解析度的月球表面影像。
    • 光譜成像科學儀器(SIR-2):用於分析月球表面的光譜特徵,以研究其組成和礦物資源。
    • 月球礦物資源探測儀器(M3):用於進行對月球表面礦物組成的詳細分析。
  • 重要發現:
    • 發現月球南極撞擊坑中存在水冰。
    • 收集了大量的月球地形、地質和光譜數據,對月球科學研究作出了重要貢獻。
  • 任務結束日期:2009年8月(由於通信問題)
  • 任務持續時間:約10個月

元素比例的不同

所有的石塊,包括地球、月球以及其他地方的石塊,基本上都是由太陽系形成之前在太空中存在的幾種元素組成。這些元素包括氫、氧、碳、氮、鐵、鎂等等。因此,月球科學家在詳細研究月球石塊時,並不是發現了完全不同的組成元素,而是發現了成分比例上的差異。

這些差異的原因可能是由於月球形成過程中的特殊條件和歷史事件。例如,月球表面的岩石可能受到了太陽風的影響,其中的輕元素可能被蒸發掉,導致了成分比例的變化。此外,月球上也可能存在不同的撞擊事件,這些撞擊可能使得某些成分在特定區域中更為豐富。

通過研究月球石塊的成分比例,科學家可以了解月球的演化過程、形成機制以及可能的地質活動。這些研究結果對於我們對太陽系的形成和演化有著重要的啟示。

在研究月球石塊時,科學家發現其中鈾和鉀的比例相對較高,比地球石塊高出四倍,比隕星標本高出十五倍。此外,在已知的一百多種元素中,月球石塊中存在著六十八種元素。

為了更深入地了解月球的神秘性質,研究人員進行了對月球塵土的細菌和植物實驗。他們將某些細菌接觸到四種月球表土標本中。其中三種標本對細菌沒有任何影響,然而,當細菌接觸到由太陽神十二號帶回的月球表土下層塵土標本時,細菌立即死亡。

這個實驗結果引發了更多關於月球的問題。為什麼這個特定的月球標本對細菌有如此強烈的影響?其中的成分或特性是否具有毒性或其他特殊性質?這些發現增加了對月球的研究興趣,並使科學家更加渴望揭示月球的奧秘。

月球的年齡

它並不是過去所認為懸在天空,亙古不變的一個小球。它在四十六億年前到處都是活火山,後來才凝固冷卻,歸於沉寂。

  1. 過去的活動:根據科學家的研究,月球在約46億年前可能經歷了一個活躍的火山時期。這一時期被稱為月球的形成和初期演化階段,當時月球表面上有許多火山活動和熔岩流。
  2. 凝固冷卻:隨著時間的推移,月球的活躍火山活動減少,熔岩凝固冷卻,形成了月球表面的岩石和地形特徵。這些特徵包括山脈、撞擊坑和平原等。
  3. 月球樣本:阿波羅任務期間帶回的月球樣本提供了對月球年齡的瞭解。這些樣本中的一些岩石被測定為超過30億年的年齡,而有些可能更年老。這些年齡代表了岩石形成的時間,並且可以提供關於月球歷史和演化的重要信息。
  4. 地球石塊:在地球上,我們也可以找到具有相當年齡的石塊,如在格陵蘭地區。這些石塊可以提供關於地球早期歷史的資訊。

後記

月球的存在如同一個謎題,引發著人們的想像。或許,月球曾經是宇宙中的一顆孤獨星球,經歷了漫長的歲月和無數的撞擊,才成為我們所見的那個遙遠的天體。或許,月球承載著太陽系的起源和演化的寶貴信息,它是我們了解地球和其他行星的窗口。

在黑暗的夜空下,當我們仰望月球時,它彷彿是一個寂靜的守護者,守護著宇宙中的秘密。探索月球,就像是踏上一段神秘之旅,我們希望從月球那兒找到答案,解開宇宙的謎團。

月球,那個獨特的天體,誘惑著我們的好奇心,讓我們對宇宙的奧秘充滿向往。它是我們追逐的目標,是我們探索的起點。無論是科學家還是冒險家,都希望能夠揭開月球的神秘面紗,探尋它更深層的秘密。

就像一本未完成的小說,月球的故事還在不斷地書寫中。每一次的探索和發現,都是這本小說中的新篇章。而我們,期待著能夠親眼見證這個神謎天體的真相,為宇宙的故事增添一抹炫麗的色彩。