| 词条 | 月球自转的奥秘 |
| 释义 | 月球的自转，目前传统的解释是月球是通过公转完成自转的。这样给人们造成了一种误会，就是很有名气的学者也误以为月球“相对地心转”，也就是误以为月球是绕地轴完成“自转”的。为了消除人们对月球自转的误解，我们可以通过下述实验形象地说明月球是绕自己的轴心旋转着的，而不是通过公转完成“自转”。 作者：安思危 西门瑶雪关键字：绕轴自转 离心外偏 重心内纠 西门瑶雪 月球概述月球也称太阴，俗称月亮，是地球的伴星，也是离地球最近的天体，还是被人们研究得最彻底的天体。人类至今唯一一个亲身访问过的天体就是月球。月球的年龄大约有46亿年。月球有壳、幔、核等分层结构。最外层的月壳平均厚度约为60-65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度，很可能是熔融状态的。月球直径约3476公里，是地球的1/4、太阳的1/400。月球的体积只有地球的1/49，质量约7350亿亿吨，相当于地球质量的1/80左右，月球表面的重力约是地球重力的1/6。 月球约29.5天绕地球运行一周，而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。 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，在阳光垂直照射的地方温度高达+127℃；夜晚，温度可降低到-183℃。这些数值，只表示月球表面的温度。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。 月球背面的结构和正面差异较大。月海所占面积较少，而环形山则较多。地形凹凸不平，起伏悬殊最长和最短的月球半径都位于背面，有的地方比月球平均半径长4公里，有的地方则短5公里（如范德格拉夫洼地）。背面未发现“质量瘤”。背面的月壳比正面厚，最厚处达150公里，而正面月壳厚度只有60公里左右。 从月震波的传播了解到月球也有壳、幔、核等分层结构。最外层的月壳厚60～65公里。月壳下面到1,000公里深度是月幔，占了月球大部分体积。月幔下面是月核。月核的温度约1,000℃，很可能是熔融的，据推测大概是由Fe-Ni-S和榴辉岩物质构成。 月球自转概述先找一张较大的白纸并在上面画一平分十二等分（标有刻度）的大圆圈表示月球轨道，轨道中心用红笔标出一红点（圆心），然后找一个较大的象棋并在棋顶上用红笔沿圆心画一直线（直径），并在象棋柱面上用红笔画一红点（表示月球的朝向地球的一面的中心点），放到纸面上的月球轨道上的任一刻度上。 实验开始，先将棋顶上的直线两端指向南北（或东西）两个方向，使象棋柱面上的红点与轨道圆心、象棋圆心置在一直线上。然后在保持棋顶直线始终指向南北（或东西）方向的前提下把象棋在轨道上逆时针平移到下一刻度上。这时我们会发现棋柱上的红点与轨道圆心、棋顶圆心不在同一直线上了，也就是在“公转”时重心偏离了。我们把象棋绕圆心逆时针旋转一个角度，使其柱面上的红点重新与轨道圆心、象棋圆心成一直线。然后又保持棋顶上的直线的这一指向逆时针平移到第二个刻度上，以此类推。我们发现，象棋每移到下一刻度都出现柱面红点偏离轨道圆心（公转成偏），经调整后重新回到三点一线状态（自转纠偏）。 上述实验表明，两天体在绕中心旋转时，它们的公转都引起重心偏离现象，而这种现象是通过自转来纠正的。至于自转的动力，应该说就是重力（对月球而言，也就是地球的吸引力，潮汐作用也可认为是一种重力作用），这可能是因为天体内部物质的空间分布不均匀引起。 这里必须强调，解开月球自转的奥秘并不是从天文知识中得到启发而产生，恰恰相反，这是从“机械设计”原理中的平面构件的活动度的计算方法中得到启发而想到的。下面我们再通过月球自转的三种情况来证明月球是绕自己的轴心完成自转的。 1、地球和月球都是绕各自的轴心旋转的天体，此时月球的活动度大于零，月球能绕自己的轴心旋转。 2、假定在“地球”是套上一个能相对地心旋转的套筒，再用一根长杆把月球与套筒联焊在一起。此时月球的活动度等于零，但能随套筒的转动绕地球公转（也就是人们认为的相对恒星的自转）。 3、假定用长杆把月球与地球直接联焊在一起。此时月球绕自己的轴心转动的活动度等于零，不能绕自轴自转，也不能相对地球公转，只能随地球定位“公转”。 从上面的2、3种情况来考虑，月球绕地轴旋转的情况虽不同，但都不能自转，看起来都是一面朝地球。从逻辑学的角度来考虑，把这种“旋转”说成月球在空间自转是不正确的。这两种情况下月球无论是相对地球还是相对恒星都不自转。对于相对旋转的两天体而言，它们彼此都是绕各自的轴心旋转的，是公平的。并没有一个绕另一个的轴心（公转）来实现自转之说。 所以，只能用第1种情况来说明月球是绕自己的轴心旋转的。无论是相对地球，还是相对太阳，月亮都在绕自己的轴心施转。只因它的公转偏心与自转纠偏相抵消，导致不易被人们所察觉。 自然界中有许多现象都让人产生错觉，这就需要我们细心观察、认真思考，道出其中的奥秘，揭示现象的本质。 参考文献 《天文学教程》 张明昌 肖耐园 高等教育出版社 《月球概况》 上海网上天文台 《机械设计基础》 杨可桢 程光蕴 人民教育出版社 《机械制图》 石光源 周积义 彭福荫 高等教育出版社 |
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