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月球

簡述:

月球,也稱為月亮,古稱太陰,文學作品裡則有嬋娟、桂宮、廣寒宮等稱呼,是地球擁有的唯一一顆天然衛星,在太陽系的衛星當中排名第五大。月球的直徑約為地球的0.27倍,在所有衛星當中,月球相對於母行星的比例是最大的。

 

軌道特性:

月球和地球的平均距離約38萬4400公里,大約是地球直徑的30倍,這個距離足以塞下太陽系的八大行星。但受到潮汐效應的影響,目前月球逐漸遠離地球,每年約增加3.8公分。

(地球和月球的距離,取自https://www.universetoday.com/115672/)

 

月球公轉的軌道稱為白道,呈現橢圓形,和黃道面夾5.14度,自轉軸和黃道面的法線交角有1.54度。

(地月系統示意圖,取自Earth-Moon.PNG: Earth-image from NASA; arrangement by brews_oharederivative work: Patcre, Public domain, via Wikimedia Commons)

 

物理特性:

月球的平均半徑約1737公里,質量約7.35×1022公斤,平均密度約3.346克/立方公分,表面重力約為地球的六分之一,其分層可分為地核、地函、地殼。核心半徑約350公里,可分為內外層,內層為固體,外層為液體,主要成分為鐵;地函主要由橄欖石、斜輝石等礦物所組成;地殼平均厚度約50公里,主要由斜長岩組成。

 

表面特徵:

由於月球的大氣層非常稀薄,幾近於真空的狀態,所以在月球上面不會有天氣變化、風化現象,遺留在月球表面的痕跡,例如隕石坑、腳印等,可以完整地保留下來。目前月球表面主要分成月海和隕石坑,月海是月球表面上相對較平整的區域,隕石坑則是由外來天體撞擊所形成的凹洞。

(月球正面,可看到深色的月海及淺白色的隕石坑,取自Jay Tanner, CC BY-SA 3.0 , via Wikimedia Commons)

 

表面磁場:

現今月球的磁場非常薄弱,幾乎可以忽略。科學家認為,早期月球誕生的時候,內部的液態鐵可以流動產生全球性的磁場,但隨著時間過去,液態鐵逐漸變成固體,磁場強度逐漸減弱,到了現代,儘管月球仍然保有液態層核心,但不足以產生強大的磁場保護月球本身,月球也就無力抵擋來自外太空的高能輻射及隕石的撞擊。

 

曆法:

由於月球繞地球公轉具有周期性,因此古人根據月相的盈虧週期變化(朔望月)制定出曆法,稱為陰曆,例如伊斯蘭曆。陰曆從日期可知月相,但月分和季節無關,每30年中設11個閏年,閏年時,12月多一天,一年為355天。要注意的是,中國古代的曆法農曆,不是單純的陰曆,而是屬於陰陽合曆,因此不只從日期可知月相,也可從月分知道季節,每19年中置7個閏月,閏年時,一年共13個月,大約為383天至385天。

 

觀測:

從宇宙的尺度來看,月球可以說是非常靠近地球的。一般情況下用肉眼觀看,可發現月球具有不同的月相,同時也能分辨出月球表面具有深淺不一的顏色,而透過望遠鏡的觀察,更可以明顯觀察到月球表面的月海及隕石坑。當年伽利略便是透過望遠鏡觀察月球,發現月球並不是如人類所想的那般完美,說明天體也是有缺陷的,也開啟了後世觀測天文學的發展,帶動了天文學的革命進步。