“玉兔二號”行走突破300米！月球到底為啥值得探索

作者：SHAO科學傳播團隊（中國科學院上海天文台）

11月4日凌晨，嫦娥四號著陸器和“玉兔二號”巡視器完成第十一月晝既定工作後，順利進入第十一個月夜休眠期。截止目前，巡視器在著陸器西北方向218.11米，累計行走裡程成功突破300米，達到318.621米。

從最開始流傳千年“嫦娥奔月”傳說，到如今探月工程一步步取得成就，我們正在加深著對月球的了解。你對月球的了解有多少？來聽天文學家怎麽說吧。

如果地球是一個籃球，那月球就是個網球

月球離我們的平均距離約38 萬千米，有時略近有時略遠，這個距離能塞得下30個地球。月球的直徑約為 3476 千米，大約比地球的四分之一稍多一點。如果把地球比喻成一個籃球，那月球就只有一個網球那麽大了。月球的表面積為 3800 萬平方千米，差不多是中國陸地面積的4倍。

月球的質量可比地球小多了，81個月球才抵得上一個地球。如果你到了月球表面，雖然你還是你，但稱出來的重量將是地球表面稱出重量的六分之一。這是因為你在月球上感受到的重力來自於月球對你的引力，而在星球表面，引力的大小與天體的質量成正比，與天體半徑的平方成反比。

為什麽說“月有陰晴圓缺”

月相已經被觀測了上千年，古詩中寫的“月有陰晴圓缺”就是描述了這一現象。月相甚至是早期歷法的基礎。那月球真的每天都會改變形狀嗎？當然不是，這只是太陽、地球和月球之間的光影魔術而已。

月球本身不發光，我們之所以會看到月光皎潔，其實是月球表面反射太陽光的結果。被太陽照亮的、或者反射太陽光的，幾乎是月球表面的一半。月相的變化其實是由於月球相對太陽、地球的位置不同而造成的。

月球繞著地球轉，地球繞著太陽轉，太陽、地球和月球三者之間的相對位置會發生規律的變化。於是，太陽光照射月球的方向和地球上看月球的方向，兩者之間的角度是不斷在變化的，因此，我們就相當於從不同的角度去看那半個被照亮的月球，形狀自然也就不同了。

月相與月食之間有什麽區別？

月相和月食都是觀察到月球反射太陽光的表面、即亮面變化的過程。它們之間的不同點包括：

※原因不同。

月相是由於月球、地球和太陽處在不同位置時，我們從地面上觀察到月球亮面的形狀發生變化。而月食則不然。地球在背著太陽的方向會出現陰影，稱作地影。地影分為本影和半影：本影指完全沒有受到太陽光直射的地方。在月球軌道附近，本影大小約2.5倍月球直徑。而半影是指隻受到部分太陽直射的光線的區域。月球在環繞地球運行過程中有時會進入地影，於是就發生了月食現象，此時太陽、地球和月球幾乎在同一條直線上。

※時間長短不同。

月相的變化在一夜之間幾乎是肉眼無法察覺的，但月食的時間通常很短，容易看出變化過程。

※形狀不同。

一個弧度不斷變化，一個幾乎不變。在月相改變的過程中，找到月牙兩端形成的圓弧頂點A和B點，如果連一條線，你會發現這條線總是經過月球圓面的中心O，而這兩個點相對於中心所形成的角度總是約180度。但月食過程中，這一角度一直在變化，有時大於180度，有時小於180度，只有在某個瞬間是180度。

※邊緣不同。

一個界限清晰，一個界限模糊。由於月球沒有大氣，所以月相的陰暗交界線比較清晰，而月食過程中地球陰影的邊緣是模糊的。

永遠看不到的月球背面

月球和地球是相互吸引的。地球靠近月球的一側，受到的引力要比遠離月球的一側更強，我們把這種作用稱為潮汐作用。

假設地球表面均勻地分布著海洋，由於月球的引力，地球上的海水在地球、月球連線方向上，被拉扯得稍微有點隆起，隆起的海洋體現的是漲潮。反過來就是退潮，這就是地球上的潮汐現象。

潮汐其實是我們地球和月球拴在一起的又一種表現形式，月球的引力盡力拉扯著地球。與此同時，地球也以相同的引力拉扯著月球。誇張一點來說，地球和月球在它們的連線方向，互相把對方拉成了一點“橄欖球”的形狀。

很久以前，人們就發現月球好像對著我們的總是同一面，看到的滿月幾乎一樣。為什麽呢？這其實就是潮汐作用的後果，我們稱之為潮汐鎖定。

地球把月球輕微地拉扯成了一個長橢球形，其中被拉長的方向（長軸）與地月連線方向相近。如果月球自己轉得比較快，那麽橢球的長軸會偏離朝著地球的方向。但是地球的引力又不斷地將其拉回來。

漸漸地，地球的這種引力作用將影響月球的自轉速度。如果月球自己轉得快，那麽地球會把它向反方向拉扯減慢它的自轉速度。

久而久之，月球會老老實實地將一個面朝向地球。你會發現這時月球的自轉周期和它繞地球的公轉周期變成一樣了，就像被鎖住了一樣，所以叫做潮汐鎖定。

要想看到月球的另一面，我們只能依靠衛星或者探測器了。月球探測是人類走出地球搖籃，邁向浩瀚宇宙的第一步，也是人類探測太陽系的開端。當前，探索月球，開發月球資源，建立月球基地已然成為世界航天活動的必然趨勢和競爭熱點。

“探索天文”系列課是什麽？

它是由中國科學院上海天文台佘山科普教育基地出品的一套公益性天文課程。以天文學中大眾關注度最高、最有趣的話題為主題，讓專業的一線天文科研人員和科普專家從複雜的知識點中選取最有代表性的內容，分別從天文望遠鏡、月球、太陽系、星系動物園、黑洞、星座這六個方面，多角度地、趣味性和知識性兼有地介紹天文學中的知識和研究方法等。

拓展閱讀

王綬琯,方成.十萬個為什麽[M].上海：少年兒童出版社,2013

鄒永廖.嫦娥奔月[M].上海：上海科技教育出版社,2007

http://www.clep.org.cn/

https://moon.nasa.gov/

講師介紹

左文文，天體物理博士，上海天文台副研究員，從事科研和科學傳播工作。研究方向主要包括類星體的光變、高紅移類星體的黑洞質量測量、黑洞與寄主星系的共動演化、科學傳播。

邵正義，天體物理博士，上海天文台研究員，從事的研究方向包括星系的形態、結構和動力學演化，以及銀河系的結構和演化。

（未完待續）

下期預告：太陽系