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航天知识科普主题班会课Youcanclickheretoeditthetext.Youcanclickheretoeditthetext.Youcan

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clickheretoeditthetext.主讲人：奥菲斯时间：XX.XX月球简介01轨道运动02地形结构04月球诞生03目录CONTENT月球简介Youcanclickheretoeditthetext.Youcanclickheretoeditthetext.Youcan

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clickheretoeditthetext.PART.01月球简介月球（英文名：Moon，拉丁文：Luna）是围绕地球旋转的球形天体，同时也是地球的天然卫星。月球是太阳系中体积第五大的卫星，其平均半径约为1737.10千米，相当于地球半径的0.273倍；质量则接近7.342×10²²千克，相当于地球的0.0123倍[1]。月球的表面布满了可能由小天体撞击形成的撞击坑。月球与地球的平均距离约38.44万千米，大约是地球直径的30倍。月球具有与地球相似的流体外核和固体内核。月球简介月球正面大量分布着由暗色的火山喷出的玄武岩熔岩流充填的巨大撞击坑，形成了广阔的平原，称为“月海”，实际上“月海”中一滴水也没有。月海的外围和月海之间夹杂着明亮的、古老的斜长岩高地和醒目的撞击坑。它是天空中除太阳之外最亮的天体，尽管它呈现非常明亮的白色，但其表面实际很暗，反射率仅略高于旧沥青。由于月球在天空中非常显眼，再加上规律性的月相变化，自古以来就对人类文化如神话传说、宗教信仰、哲学思想、历法编制、文学艺术和风俗传统等产生重大影响。月球是地球的天然卫星，可能形成于约45亿年前，在地球形成后不久，有关它的起源有几种假说，得到更多事实证据支持的说法是它形成于地球与火星般大小的天体——“忒伊亚”之间一次巨大撞击所产生的碎片，在地球外围聚集而形成的“大碰撞起源说”。月球简介轨道数据平均轨道半径：384403千米；轨道偏心率：0.0549；近地点距离：363300千米；远地点距离：405696千米；平均公转周期：27.32天；平均公转速度：1.023千米/秒；轨道倾角在28.58°与18.28°之间变化；升交点赤经：125.08°；近地点辐角：318.15°；默冬章：19年；平均月地距离：384400千米；交点退行周期：18.61年；近地点运动周期：8.85年；食年：346.6天；沙罗周期：18年10/11天；轨道与黄道的平均倾角：4°；月球赤道与黄道的平均倾角：1°；赤道直径：3476.2千米；两极直径：3472.0千米；扁率：0.0012；表面积：3.79×10⁷平方千米；体积：2.199×10¹⁰立方千米；质量：7.349×10²²千克；平均密度为水的3.350倍；赤道重力加速度：1.622m/s²（地球的1/6）；逃逸速度：2.4千米/秒；自转周期：27天7小时43分11.559秒（27.32天，同步自转）；自转速度：4.6267米/秒（月球赤道）；自转轴倾角：在3.60°与6.69°之间变化，与黄道的交角为1.5424°；反照率：0.12；满月时视星等：13等；表面温度（t）：180～150℃大气压：1.3×10⁻¹⁰千帕。基础数据轨道运动Youcanclickheretoeditthetext.Youcanclickheretoeditthetext.Youcan

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clickheretoeditthetext.PART.02轨道运动公转月球以圆形轨道绕地球运转。这个轨道平面在天球上截得的大圆称“白道”。白道平面不重合于天赤道，也不平行于黄道面，而且空间位置不断变化。周期27.32日。月球轨道（白道）对地球轨道（黄道）的平均倾角为5°09′。但是已知月球平均每年以3.8cm的速度逐渐与地球离去。自转月球在绕地球公转的同时进行自转，周期27.32166日，正好是一个恒星月，所以我们看不见月球背面。这种现象我们称“同步自转”，或“潮汐锁定”，几乎是太阳系卫星世界的普遍规律。一般认为是卫星对行星长期潮汐作用的结果。天平动是一个很奇妙的现象，它使得我们得以看到59%的月面。主要有以下原因：（1）在椭圆轨道的不同部分，自转速度与公转角速度不匹配。（2）白道与赤道的交角。月球每小时相对背景星空移动半度，即与月面的视直径相若。与其他卫星不同，月球的轨道平面较接近黄道面，而不是在地球的赤道面附近。相对于背景星空，月球围绕地球运行（月球公转）一周所需时间称为一个恒星月；而新月与下一个新月（或两个相同月相之间）所需的时间称为一个朔望月。朔望月较恒星月长是因为地球在月球运行期间，本身也在绕日的轨道上前进了一段距离。轨道运动因为月球的自转周期和它的公转周期是完全一样的，所以地球上只能看见月球永远用同一面向着地球。自月球形成早期，地球便一直受到一个力矩的影响导致自转速度减慢，这个过程称为潮汐锁定。亦因此，部分地球自转的角动量转变为月球绕地公转的角动量，其结果是月球以每年约38毫米的速度远离地球。同时地球的自转越来越慢，一天的长度每年变长15微秒。从地球上看月亮，看到的月球表面并不是正好它的一半，这是因为月球像天平那样摆动。地球上的观测者会觉得：在月球绕地球运行一周的时间里，月球在南北方向来回摆动，即在维度的方向像天平般的摆动，这被称为“纬天平动”，摆动的角度范围约6°57′；月球在东西方向上，即经度方向上来回摆动的现象，被称为“经天平动”，摆动角度达到7°54′。除去这两种主要的天平动，月球还有周日天平动和物理天平动，前三种天平动都并非月球在摆动，是因为观测者本身与月球之间得相对位置发生变化而产生的现象。只有物理天平动是月球自身在摆动，而且摆动得很小。轨道运动由于月球轨道为椭圆形，当月球处于近地点时，它的自转速度便追不上公转速度，因此我们可见月面东部达东经98度的地区，相反，当月处于远地点时，自转速度比公转速度快，因此我们可见月面西部达西经98度的地区。这种现象称为天秤动。又由于月球轨道倾斜于地球赤道，因此月球在星空中移动时，极区会作约7度的晃动，这种现象称为天秤动。再者，由于月球距离地球只有60地球半径之遥，若观测者从月出观测至月落，观测点便有了一个地球直径的位移，可多见月面经度1度的地区。月球对地球所施的引力是潮汐现象的起因之一。月球围绕地球的轨道为同步轨道，所谓的同步自转并非严格。严格来说，地球与月球围绕共同质心运转，共同质心距地心4700千米（即地球半径的3/4处）。由于共同质心在地球表面以下，地球围绕共同质心的运动好像是在“晃动”一般。从地球南极上空观看，地球和月球均以顺时针方向自转；而且月球也是以顺时针绕地运行；甚至地球也是以顺时针绕日公转的，形成这种现象的原因是地球、月球相对于太阳来说拥有相同的角动量，即“从一开始就是以这个方向转动”。月球诞生Youcanclickheretoeditthetext.Youcanclickheretoeditthetext.Youcan

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clickheretoeditthetext.PART.03月球诞生这是最早解释月球起源的一种假设。早在1898年，著名生物学家达尔文的儿子乔治·达尔文就在《太阳系中的潮汐和类似效应》一文中指出，月球本来是地球的一部分，后来由于地球转速太快，把地球上一部分物质抛了出去，这些物质脱离地球后形成了月球，而遗留在地球上的大坑，就是太平洋。这一观点很快就受到了一些人的反对。他们认为，以地球的自转速度是无法将那样大的一块东西抛出去的。再说，如果月球是地球抛出去的，那么二者的物质成分就应该是一致的。可是通过对“阿波罗12号”飞船从月球上带回来的岩石样本进行化验分析，发现二者相差非常远。月球表面岩石的年龄极其古老，全月球表面岩石的年龄介于30亿～42亿年之间，地球表面最古老的岩石年龄，只限于个别地区出露的38亿年的古老变质岩，而太平洋洋底岩石的年龄极其年轻，完全与“分裂说”的理论相违背。月球的起源莫衷一是。对月球的起源，历史上大致有三大派。而后期则在各种说法的基础上，结合新的研究结果而新形成了“大碰撞说”。月球诞生俘获说这一假设认为，月球本来只是太阳系中的一颗月球大小的小行星，有一次，因为运行到地球附近，被地球的引力所俘获，从此再也没有离开过地球。还有一种接近俘获说的观点认为，地球不断把进入自己轨道的物质吸积到一起，久而久之，吸积的东西越来越多，最终形成了月球。但也有人指出，像月球这样大的星球，地球恐怕没有那么大的力量能将它俘获。同源说这一假设认为，地球和月球都是太阳系中弥漫的星云物质，几乎在同一个太阳星云的区域经过旋转和吸积，同时形成大小不同的天体。在吸积过程中，地球比月球相应要快一点，成为“哥哥”。这一假设也受到了客观事实的挑战。通过对“阿波罗”飞船从月球上带回来的岩石样本进行化验分析，地球和月球的平均化学成分差别很大，人们发现月球的岩石也要比地球的岩石古老得多。月球诞生碰撞说这一假设认为，太阳系演化早期，在太阳系空间曾形成大量的“星子”，先形成了一个相当于地球质量0.14倍的天体星子，星子通过互相碰撞、吸积而长合并形成一个原始地球。这两个天体在各自演化过程中，分别形成了以铁为主的金属核和由硅酸盐构成的幔和壳。由于这两个天体相距不远，因此相遇的机会就很大。一次偶然的机会，那个小的天体以每秒5千米左右的速度撞向地球。剧烈的碰撞不仅改变了地球的运动状态，使地球的自转轴倾斜，而且还使那个小的天体被撞击破裂，硅酸盐壳和幔受热蒸发，膨胀的气体以极大的速度携带大量粉碎了的尘埃飞离地球。这些飞离地球的物质，主要由碰撞体的幔组成。受到巨大撞击的地球，绝大部分也是地幔和地壳物质受热蒸发，膨胀的气体以极大的速度携带大量粉碎了的尘埃飞离地球。在撞击体破裂时与幔分离的金属核，因受膨胀飞离的气体所阻而减速，大约在4小时内被吸积到地球上。飞离地球的气体和尘埃，并没有完全脱离地球的引力控制，通过相互吸积而结合起来，形成几乎熔融的月球，或者是先形成一个环，在逐渐吸积形成一个部分熔融的大月球。这个版本被普遍认可。这个模型清晰地解释了，月球的平均成分与地球的平均成分相比较，月球相对贫铁、贫挥发分，月球的密度比地球低。具有地球和月球“基因”对比特征的某些元素的同位素组成，如氧、铬、钛、铁、钨、硅等的同位素组成，月球与地球的测定值在误差范围内相一致，表明月球是地球的“女儿”。45亿年来，地球一直携带着自己的女儿在身边，而月球也一直伴随着自己的母亲，共同经历了45亿年漫长而荒古的年代。地形结构Youcanclickheretoeditthetext.Youcanclickheretoeditthetext.Youcan

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clickheretoeditthetext.PART.04地形结构分层结构从月震波的传播了解到月球也有壳、幔、核等分层结构。最外层的月壳平均厚度约为60～64.7公里。月壳下面到1000公里深度是月幔，它占了月球的大部分体积。月幔下面是月核，月核的温度约为1000～1500℃，所以很可能是熔融状态的据推测大概是由FeNiS和榴辉岩物质构成。大气环境由于月球上没有大气，再加上月面物质的热容量和导热率又很低，因而月球表面昼夜的温差很大。白天，月球表面在阳光垂直照射的地方温度高达127℃；夜晚，其表面温度可降低到183℃。用射电观测可以测定月面土壤中的温度，这种测量表明，月面土壤中较深处的温度很少变化，这正是由于月面物质导热率低造成的。亮度月球本身并不发光，只反射太阳光。月球亮度随日月间角距离和地月间距离的改变而变化，满月时的亮度比上下弦要大十多倍。月球平均亮度为太阳亮度的1/465000，亮度变化幅度从1/630000至1/375000。满月时亮度平均为12.7等。它给大地的照度平均为0.22勒克斯，相当于100瓦电灯在距离21米处的照度。月面不是一个良好的反光体，它的平均反照率只有9%，其余91%均被月球吸收。月海的反照率更低，约为7%。月面高地和环形山的反照率为17%，看上去山地比月海明亮。月球到地球的距离大约相当于地球到太阳的距离的1/400，所以从地球上看月亮和太阳一样大。地形结构地球与月球互相绕着对方转，两个天体绕着地表以下1600千米处的共同引力中心旋转。月球的诞生，为地球增加了很多的新事物。月球绕着地球公转的同时，其特殊引力吸引着地球上的水，同其共同运动，形成了潮汐。潮汐为地球早期水生生物，走向陆地，帮了很大的忙。地球很久很久以前，昼夜温差较大，温度在水的沸点与凝点之间，不宜人类居住。然而月球其特殊影响，对地球海水的引力减慢了地球自转，使地球自转和公转周期趋向合理，带给了我们宝贵的四季，减小了温度差，从而适宜人类居住。地球上之所以看到月球的半面，这是因为月球的自转周期和公转周期严格相等。让我们来看看太阳系其它行星的卫星的状况，可以发现绝大多数的卫星的自转周期和公转周期严格相等，看来这似乎是存在什么内在联系的。月球在地球引力长期的作用下，它的质心已经不在其几何中心，而是在靠近地球的一边，因此月球相对于地球的引力势能就变得最小，在月球绕地球公转的过程中，月球的质心永远朝向地球的一边，就好像地球用一根绳子将月球绑住了一样。太阳系的其