专家解读:为什么我们看不到月球背面?

2016-01-25 10:24 来源:中国数字科技馆  我有话说
2016-01-25 10:24:17来源:中国数字科技馆作者:责任编辑:张爱萍

  编者按:近日,国防科工局宣布,我国嫦娥四号任务已经通过探月工程重大专项领导小组审议通过,正式开始实施。按照计划,嫦娥四号将在2018年发射,它将实现人类航天器在月球背面的首次着落。

  为什么在地球上看不到月球背面?月球背面有何神奇之处?探测月球背面难在哪?就这些问题,光明网记者采访了中科院国家天文台副研究员郑永春。

  月球背面之所以显得神秘,原因在于我们无法从地球上直接观测到月球背面。但月球为什么会出现正面和背面?

  首先要从月球的运动说起。月球可以被视作一个刚性的球体,它的运动可分为质心的运动(公转)和环绕质心的转动(自转)两部分。

  在研究月球的质心运动时,我们通常将月球和地球近似视为全部质量集中在质心的质点,并且只有彼此相互吸引的引力作用,构成地月系统。从惯性坐标系内观察,地月二体系统的公共质心绕太阳公转,月球和地球又分别绕它们的公共质心作相互转动。根据二体运动理论可知,月球围绕地球质心作平面椭圆轨道运动,月球和地球的赤道与其轨道的几何关系见图1,其中,月球赤道与月球轨道面的夹角为6度41分;月球轨道与黄道的夹角平均值为5度9分,夹角的变化范围4度57分~5度19分。

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  图月球绕地球的旋转轴和轨道几何关系

  由于地球由西向东自转,所以天体都是从东方升起到西方落下。月球也不例外,我们每天看到的月球东升西落,实际上是月球绕地球在星座间自西向东移动,反映了地球的自转运动。月球绕地球一周经历的时间称为一个“恒星月”,历时27天7小时43分11.47秒。之所以称为“恒星月”,因为这是以恒星定标的,即月球从某颗恒星的近旁出发,又返回到该星附近同一位置的时间间隔。月球在自己的轨道上绕地球运行的平均速度为1.02千米/秒。平均每天东移13度。因此,月球每天升起的时间是不同的,有时候白天升起,有时候晚上升起,升起时间平均每天比前一天推迟50分钟,一个月之后,又恢复原来的升起时间。

  月球背向地球的半球离地球较远,受到的地球引力较面向地球的半球小,即月球的腹背受力是不同的。如果月球自转周期与绕地球的公转周期不相等,那么月球上同一部位受到的地球引力是随时间变化的,将导致月球不同岩层之间摩擦,逐渐减慢自转的速度,最终使得月球自转的周期恰好等于它绕地球公转的周期,即月球被地球的引力潮汐锁定。潮汐锁定后,从地球上看月球,就永远只能看到月球的一面。

  由于月球的天平动,月盘边缘区域有时候会露出一点点侧背。总体上,从地球上可以观测到整个月球表面的59%。(宋雅娟)

[责任编辑:张爱萍]
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