为什么月球的正面与背面差别这么大呢?

感谢未来探索菌友的邀请!对于为什么月球的正面与背面差别这么大呢之话题,我个人认为,目前,科学界主流对月球的正面与背面差别之认识,也许是来源于月球没有自转现象的原错认知所造成的。为什么会这样说呢?因为,在浩瀚的宇宙之中,任何行星和卫星天体都会有公转和自转的规律性物理现象,

地球卫星之月亮也不例外,主要原因都是围绕着各自的轨道进行着圆周循环运动,凡是圆周循环运动的卫体,都会产生角动力物理现象,都会有自转运动现象的必然发生。由于月球表面上的物质都是同一类型的无机物质,反光度都是同一样的情况,不管月球如何自转,从地球上看去,它的视觉应光面不会发生太大的变化,这种现象会被某些科学家视为是月球的所谓正面,不可视见的才称之为背面。

其实,这种现象是一种假象,整个月球表面都是一样的,差别并不大。因而,月球的自转过程,都会出现“兔子”现象,不会造成人们在视觉上的感观变化。由此可见,目前科学界对月球正面与背面差别的认知,也许就是月球不自转的一种原错。不知这样的回答是否准确?!如读者阅后觉得我说的有道理,希给个点赞并关注我,欢迎大家加入相关讨论或发表意见。宇明于东莞市。(注:原创作品,抄袭必究。)

为什么月球的正面与背面差别这么大呢?

为什么月球的正面与背面差别这么大呢?

月球是地球最忠实的伙伴,一直以来默默地守望和保护着我们所在的地球。由于距离地球较近,在万有引力作用下,月球被地球牢牢地“潮汐锁定”了,永远只是一面朝向地球,因此在地球上我们看到的正面是不发生变化的。在上世纪50年代末,前苏联就曾经发射探测器进入月球轨道并拍摄了月球背面的照片。我国于2018年底发射的嫦娥四号探测器实现了首次在月球背面软着陆,随后玉兔2号月球车在月球背面持续开展监测研究,为我们深入了解月球背面地表形态和月球发展演化提供了丰富的第一手资料。通过公开的照片,大家可以发现月球正面和背面的形态呈现出非常明显的差异,这究竟是什么回事呢?

月球两面的主要差异

我们目前所能了解到月球正面和背面的差异,主要集中在外观形态和月壳厚度上。

从外观形态上看,月球背面的环形山密密麻麻,大小不一,有的环形山中还套叠着小型环形山,地势高低起伏剧烈,层峦叠嶂,经常有高山、高原和沟壑,拥有许多高达2000米左右的高峰。而月球的正面,就是我们可以通过望远镜直接观察到的部分,则平缓许多,不但环形山的数量很少,而且几乎没有很大的地势起伏反差,很多区域呈现凹陷的状态,从地球上观察这些区域的反射光线亮度相对于其它区域要弱,表现出阴暗的状态,科学家们将之形容为“月海”。通过对比,在月球的背面就很少有这种大区域的月海。

从月壳厚度来看,令科学家惊奇的是,不但月球背面高山和沟壑纵横密布,而且月球的最长轴和最短轴都延伸到月球的背面。根据对月球地表月壳的厚度进行分析,月壳正面的厚度平均为50公里左右,而在背面的平均值高达75公里左右,背面月壳的平均厚度要比正面足足多出一半。

月球为地球“挡枪”可以解释得通这种差异吗?

在太阳系中,能够影响地球安全的潜在因素之一就是地外的小天体撞击,这些小型天体的来源,一方面来源于火星和木星之间的小行星带,另一方面来源于海王星轨道之外的柯伊伯带。在引力扰动和相互撞击的作用下,有些小天体就会脱离原来的运行轨道,其中一部分向着地球的方向奔袭。

大家都知道,月球作为地球的卫星,在阻挡这些对地球安全造成威胁的小天体方面发挥了重要作用,而月球被地球潮汐锁定,其背面完全暴露在对外的宇宙空间中,这些小天体是不是全部砸向月球背面了呢?

实际不然,因为随着月球围绕地球的周期性转动,月球在一个月的时间里,会有一半的时间处于地球和小行星来源地带之间,也会有另一半的时间处于地球和金星的轨道之间。对于前一种情况,那么月球的背面受到小行星撞击的几率要远大于正面,其中正面只有一小部分会在这个时间暴露在撞击区域。

而对于后面一种情况,虽然中间隔着地球,但是由于地球和月球之间仍然存在着较广的空间,即使地球的体积要比月球大的多,在这半个月时间内,能够完全阻挡住小行星向月球进发的比例,理论上也仅有几天的时间,其实时间部分小行星也是完全可以坠向月球正面的边缘。另外,正是地月之间广阔的空间存在,那些能够逃脱地球引力束缚的小行星,在地球引力“收聚”作用以及月球引力的综合影响下,也有一定几率通过38万公里的空间撞向月球的正面。

通过科学家的测算,在地球遮挡的影响下,月球背面和正面,受到小行星撞击的比例关系大约为6:5。因此,在这种看似显而易见的“月球档枪”作用下,实际上对月球正面和背面环形山数量的影响不是特别大,根本不会出现两面环形山数量这么大的对比差异,而且这个小行星撞击也解释不了背面地势剧烈起伏和正面月海的形成。

月球正面和背面的差异为月球起源说提供了证据

通过科学家们的监测分析,月球和地球表面的岩层组成成分非常相似,因此提出了月球和地球同源说的观点,即早在距今45-46亿年地球形成的初期,地球还是一个巨大的炙热星体,表面岩浆密布,而在地球的公转轨道之内还有另外一颗围绕太阳运动的巨大行星,这颗行星与地球发生了剧烈的碰撞,主体部分与地球结合在了一起,而随着巨大的撞击,地球的一部分包括那颗行星的一部分物质被抛洒到宇宙中,并且在新形成地球的引力作用下,这些碎片和溅射物质聚集在绕地运行的轨道上,最后在引力作用下又慢慢地聚合在一起,组合成了地球的卫星。这个假说,既能解释为何地球和月球的岩层组分的极大相似性,又可以解释月壤中钾、磷和钨-182等稀土元素含量远高于地球的原因,即这部分物质来源于那颗撞击地球的行星。

在这种假说条件下,月球刚形成时的表面将和地球一样,都基本上是处于完全熔融的高温状态,表面温度都会大于2000摄氏度以上,由于地球的体积较大、内核活跃程度较高,而且有原始大气层的保护,因此温度较低较慢。当月球逐渐因地球的引力而被潮汐锁定之后,面向地球的一面,会持续受到地球的高温辐射影响,长期处于熔融状态,直至地球冷却。而背向地球的一面,则受到地球热辐射的影响程度小的多,岩浆物质要比正面凝结速度快的多。

而对于两面陨石坑数量的差异,在这种月球形成说的框架下也可以得到很好地解释。月球正面之所以陨石坑数量较少,主要原因在于其冷却速度较慢,在早期未冷却时陨石直接砸向岩浆中,而在表面冷却之后,由于形成的固态月壳较薄,陨石极易穿透月壳进入内部,同时岩浆又会透过撞击坑流出,在地势平坦和低洼处均匀性流动,逐渐形成了月海的外观。而在背面,由于岩浆冷却速度较快,一方面在岩浆来不及均匀流动分布时就有的逐步凝结,形成了高山和沟壑,另一方面由于月壳较厚,陨石撞击击穿不了已经固化的月壳,从而陨石坑的数量要明显高于正面。

因此,月球正面和背面不同的外观形态,主要原因我想还是与月球的形成与演化过程密不可分的,而月球来源于地球与其它大质量行量撞击的假说,从一定程度上可以很好地解释月球两面陨石坑以及地势起伏方面的巨大差异,而这个差异从某种意义上来说也为月球的撞击起源说提供了论据支撑。

为什么月球的正面与背面差别这么大呢?

月球是天空中除了太阳以外,我们所能看到的最亮的光源了。所以月球在地球上的生物进化中也起到了一定的作用,相信古人在观察月亮的时候也发现了一个问题,不管是啥时候看月亮,它的表面看起来都是一样,也就是月球总是一面朝向我们。

当然古人无法解答这么深奥的问题,现在我们知道,之所以无论何时看月球,看到的月球都是同一面,是因为月球的公转周期和自转周期相同,它绕地球转了一圈,刚好也自转了一圈,所有在地球上我们看到的月球总是那副模样。这种现象,我们称之为天体之间的潮汐锁定。

对月球背面的探索

由于月球被地球锁定,因此月球就为我们人类留下了一个千年谜题,月球背面有什么?人类是那种越不了解一件事物,就越想去探索的生物,这就是人类的好奇心趋势,这也是人类科学发展的原动力。除了好奇心,我们还有对未知事物恐惧的心理,越恐惧就越容易幻想,幻想就诞生了很多的阴谋论,认为月球背面肯定隐藏了天大的秘密,是外星人的基地!

那么月球背面有什么?要解决这个问题任何的理论猜测都无能无力,我们只有亲眼去背面看一看就一目了然,而且很多的谣言也就不攻自破。不过,去月球背面看,这件事谈何容易!毕竟人类要离开自己赖以生存了几百万年的地球,去往384000公里之外空无一物的空间,风险可想而知。

所以直到1959年的10月4日,距今也不过60年左右,苏联发射了“月球3号”探测器首次为我们人类拍下了月球背面的样子,虽然分辨率很渣,但这是人类的第一次,所以还是很具有纪念意义。

紧接着美国就启动了以将人类送上月球为目的的阿波罗计划,前期向月球发射了大量的探测器,同时我们也获得了更加清晰的月球背部照片。尤其是在1968年的阿波罗8号绕月航行的任务中,宇航员也亲眼看到了月球的背面的样子。并没有什么所谓的外星人基地这么一说,整个月球一片荒凉、毫无生机。

正反两面的差异

虽然没有啥特别奇怪的发现,但我们还是看到了月球的正反两面拥有非常大的外表差异。正面虽然也有陨石坑,但是陨石坑的数量明显少很多,而且正面的月球被暗灰色的区域覆盖了将近25%的面积,我们称之为月海。

反观月球的背面,密密麻麻的陨石坑,大坑套小坑,小坑何其多,还有最大的区别就是背面的月球反照率更高,因为我们在背面看不到灰暗色的月海!

造成差异如此之大的原因,有人认为是月球的正面受到了地球的保护,很少被陨石能砸到,而背面面朝宇宙空间,经常被陨石袭击。当时它也为地球挡了陨石,这样猜测根本无法解释正面的月海是怎么来的?为什么有月海的地方就没有陨石坑呢?而且当我们了解到月球和地球之间的距离以及这个两个天体的大小时,这种互相保护的说法也根本站不住脚。

上图就是地球和月球真实大小和之间距离的对比图片,它俩之间的距离达到了地球直径的40倍,所以月球每面受到陨石撞击的几率是大致相等的。它俩谁也保护不了谁。那么月球两面的差异是怎么来的呢?这其实跟月球的起源有关。

月球撞击说

月球的形成时间和地球的年龄相差不太多,当时在太阳系中有一颗同火星大小的行星脱离了自己原有的轨道撞向了地球。导致了这颗行星彻底被摧毁,而地球的大部分物质被重新抛到了宇宙空间中。

那些没有逃离地球引力范围,处在地球轨道附近的物质又在自身的引力下开始凝聚形成了原始的月球。而撞击后的地球和月球表面都处在高温的熔融状态,在数千万年的时间尺度上,月球和地球一直被空间中的陨石碎片撞击...

而月球正面陨石坑少的原因是,一开始月球轨道离地球十分的近,潮汐引力在很短的时间内就将月球锁定在了地球上,一直朝向地球的一面会受到地球额外温度的炙烤,导致月球正面一直保持比较高的温度,也就是熔融状态,相反背面由于没有额外的热量就冷却的更快,因此陨石砸到冷却的月表上就形成大量的陨石坑,而砸到熔融状态的表面就很难留下痕迹。

月海的形成以及月海上没有陨石坑的原因,也跟正面长期处在高温状态有关,地球的潮汐引力会导致月球内部的熔岩从正面流出,覆盖正面大片的面积,以前存在的陨石坑也会被流出的岩浆重新抹平,而炙热的岩浆冷却后就形成了暗灰色的表面。

以上就是月球正反两面差异的原因。

为什么月球的正面与背面差别这么大呢?

早期月球一面被地球烤成“海”,一面背着地球凉成“硬地”,就像你扔石头,扔土地上会砸出坑,扔水里,你猜水面会有坑吗?下面我来详细说说。

如果你曾经仰望过夜空中最近的天体,我们的月亮,你可能已经注意到它的某些部分看起来与其他部分是多么的不同。如果你曾经用望远镜观察过它,尤其是在它还没有完全成型的时候,你很可能会注意到它表面的一些显著特征。

月球的两面

图:左月球背面,右月球正面

即使是用望远镜随意的一望,你也可以发现两个特点:

1.在颜色较浅的地方,坑坑洼洼的,并且还存在“套娃”模式的陨石坑,在大型陨石坑内会有中型陨石坑,中型陨石坑内会有小型陨石坑。

图:正面的月海

2.有很多成片的深色区域,它们被称为“maria”(拉丁语“海”的意思),那里的陨石坑相对较少,而且大多较小。月球的轨道是椭圆形的,所以它在最接近地球时运行速度相对较快,而当它离地球较远时运行速度相对较慢。从地球上看,月球表面可见的变化非常微小,这是由于潮汐锁定,所以它总是“正脸”朝着我们。这意味着在几个月中我们可以看到只能看到59%的月亮。直到55年前,人类的飞船飞到了月球的远端,我们终于能够看到了月球的背面。我们发现了一个令人震惊的情况,它是一个“两面派”。

图:在月球的背面几乎不存在月海,只有密密麻麻的陨石坑。

解谜

尽管早在1959年人民就发现了这个现象,但科学家花了很长的时间才解开这个谜团。或许你心里此刻突然冒出了一个答案,觉得太easy,但是我明确告诉你,月球套路深,你太年轻了骚年,如果真的那么简单,科学家也不会需要花那么长时间来解决。

  • “显而易见”的理由

图:地球与小行星

在太阳系形成的早期,系中充满了大量危险的彗星和小行星。它们会周期性地坠入岩石行星所在的内部区域。运气好的时候,这些星体就会产生壮观的景象,如彗星的尾巴和流星雨。如果点背的话,其中一个巨大的物体会撞向另一个更大的物体,造成灾难性的影响!

“显而易见”的解释是,当陨石瞄准的是月球的背面,根本没有任何东西能阻挡它们。但是当从月球的正面接近月球时,地球就挡住了去路。地球可以吸收这些冲击,或者通过引力把这些潜在的冲击物从月球上转移开。

图:地球直径约为1.3万公里,月球离地球38.4万公里

这是一个用脚就能想出来的貌似“很充分”的理由,你不知道的是其实地月之间空旷到可以让30个地球连成一条直线,即地球对月球的保护只有一丢丢而已,并不会出现大量月海与密密麻麻陨石坑的巨大区别。答案确实与空间碰撞有关,但不是你想的那样!

  • 地球其实有两个

图:两个地球相撞

如果问吻过地球最大的小行星是那颗,你可能会脱口而出“恐龙”那颗,的确,与过去1亿年间发生的其他小行星撞击相比,它的确是挺大的。直径大约5到10公里,但这并不是地球历史上最大的碰撞。如果我说是和月球一起的那颗,你是否能想明白月球其实是被地球抛弃的“骨肉”,这是解开谜团的线索。

大约45亿年前,当太阳系还处于婴儿期时,地球大部分已经形成,大约是现在质量的90-96%。但是在地球的轨道上并非只有地球,还有一个火星般大小的小行星。最后的结果当然是它们撞在了一起!

图:月球是地球的一部分

这两颗原行星中的绝大多数最终形成了地球,同时大量的碎片被踢到了太空中。随着时间的推移,这些碎片在引力作用下聚合形成了月球!这一理论在上世纪70年代被提出来,当时听起来很疯狂,但在过去40年里,它已成为人们普遍接受的理论,并得到许多与预测相符的可见现象。

这次碰撞发生在太阳系的早期,当时地球还很热,温度大约2700k(开尔文)!当时月球可能离我们更近,但仍然有数万公里远。可怜的月球被锁定了,旁边还有地球这大火球,所以月球正面一直被地球“烤”着!

  • 地球“烤”月亮

图:早期的月球正面模拟图

我们看到的月海就是熔岩流的证据,大量熔融的岩石流入大盆地。背面“烤”不着岩浆凉得快,形成半个厚厚的岩石表壳,正面岩浆只能等地球灭火了才能降温,所以是一片片岩浆海。于是就像在地球上一颗流星冲进大海一样,落在月球古老的熔岩海洋上的流星并不会留下疤痕!实际上以上只是猜测,这个谜题直到拖到了2015年的6月,才有科学家拿出了证据,公布于众说上面推理都挺对!

证据

他们建立了一个早期地月系统的模型,然后模拟热源靠着月球被锁的那一面,结果发现确实一面凉得快硬的快,所以陨石一撞一个坑,另一面都是岩浆水,石沉大“海”,而且两面的元素和化学性质都存在差异。

图:地球与月亮

由此我们不仅可以说明月球是如何形成的,而且还可以解释为什么月球的两面如此不同!

为什么月球的正面与背面差别这么大呢?

这两面我都没见过呀!

你问有什么不同,我肯定是说不出个子午卯酉的。

但根据常识来看,月球引力比较小,所以它没有大气层,这样它就暴露在空旷的宇宙里了。

宇宙在我们看来是空旷无垠的,但是在星球本身来说,它面临的风险可就大了。

首先就是流星和陨石。

一个星球能被打成什么样,看看月球上的月球坑就知道了。

但是月球是地球的卫星,而且在这个周围还有几大行星,这就形成了一个局面。

月球应该总有一面向外,经常被陨石打到,而另一面呢,就很少被陨石打到。

日积月累,两边的地理环境就产生了巨大的差别。

为什么月球的正面与背面差别这么大呢?

月球是地球的一颗卫星,同时也是距离地球最近的天体。随着人类科技能力的快速发展,当人类有能力去探索太空之后,首先就展开了对月亮的探索。

在上个世纪,美国和苏联是首先对月球展开探索的国家,向月球发射了探测器,甚至还让宇航员登陆了月球,至此才拉开月球的神秘面纱,但由于月球背面的特殊性,所以人类对月球的了解只是简单的停留在月球的表面。

月球的直径是地球的四分之一,质量是地球的八十分之一,而月球总是以正面面向地球,那么月球的正面是什么样子呢?

月球的正面。

从外观上看,月球表面全是坑坑洼洼,远看之下,整个星球呈现银灰色,再加上到目前为止并没有在月球上发现任何有生命的生物体,所以月球表面看起来是一片死寂。

经过天文学家们的进一步观察发现,在月球上面有阴暗区域和明亮区域两部分,由于早期的天文学家错误的认知,认为发暗的地区都是有海水覆盖,因此称它们为“海”,其中著名的有月海、云海等等,而在月球正面上覆盖最多的便是月海,但是此“海”非彼“海”。

月海其实指的是在月球月面上比较低洼的平原,这些月海中最大的是名为“风暴洋”的月海,它位于月球的东北部,面积高达500万平方公里,相当于9个法国的面积!

在月球上的正面环形山和撞击坑的数量都比较少,整体看下来几乎没有比较大的地势起伏,大多数区域都是呈现凹陷的状态,从月壳厚度来看,月球正面外壳的平均厚度为50公里左右。

在月球地壳下面是地幔,当然,也还有可能是它的内核,但是它却并不像地球的地幔一样,月球只是部分特别炽热,并且令人惊奇的是月球的质心与它的几何地理中心向地球方向竟然偏移了2千米,同样的在这一侧其地壳也比较薄。

月球总是以一面对着地球,这是为什么?

月球是地球的卫星,和地球一样,月球在绕地球公转的同时,同时也会自转。但由于地球与月球之间引力作用的结果,所以导致了月球的公转周期和自转周期相同(月球自转的周期为27.3日,围绕地球公转的周期同样也是27.3日),而且方向也相同,结果就是月球总以一面朝向地球。

月球的公转和自转一致的这种现象,称之为 “潮汐锁定”,这种锁定在互相绕转的天体中很常见,比如在木星的卫星中,已知的就有八颗是被潮汐锁定的。不过还由于月球本身的天平动(因为轨道自转轴、离心率等因素的微小变化而引起的月球周期性摆动),所以我们在地球实际上能看到的月球总区域要比一半要多一点,大约能看到月球的59%。

因此月球始终展现给地球的只是正面,但月球的背面对于人类来说永远都是充满了神秘与未知的,那么月球的背面是什么样子的呢?

月球的背面。

月球的背面有着“月亮的黑暗面”之称,其中这里的“黑暗”指的并不是这一面缺乏太阳光的照射,而是我们人类从地球上看不见的一面。与月球正面不同的是月球背面的地形大多都崎岖不平,表面上看有许多的撞击坑,在这些陨石坑中最著名的便是位于南极的艾托肯盆地,这是太阳系中最大的陨石坑之一。

并且月球背面还有层峦叠嶂的山脉,其中最出名的就是星罗棋布的环形山了,要说月球上最大的环形山就是位于南极附近的贝利环形山,它的直径可高达295公里,那么最深的山就是牛顿环形山,它的深度可达8788米。

同样的,在月球背面也有少量的“海”覆盖,只不过其中只有大约2.5%的面积覆盖了月球背面,但是在正面却有高达31.2%的面积覆盖。从月壳厚度来看,月球背面外壳的厚度高达75公里左右,我们可以看出,背面月壳的平均厚度要比正面多出一半!

什么造成了月球正背面的差异?

造成两面差异之大的原因目前并没有准确的答案,有人认为是月球的正面受到了地球的保护,于是被陨石砸到的几率很小,而月球的背面朝向宇宙,所以经常被陨石袭击,并且月球的背面还会为地球遮挡陨石的袭击,所以造成了现在月球背面陨石坑如此多的现象,但这种猜测根本解释不了正面的月海是如何来的,而且了解了月球的大小质量之后,会发现这种说法更不可能。

还有人认为月球背面有更明显的陨石坑,可能是由于月球熔岩流造成的,并不是来自地球的屏蔽作用,而且这些熔岩流覆盖住了陨石坑,根据对月球的研究报告,从月球上看,地球只遮蔽了月球大约4平方度,小到了可以忽略不计的地步,所以月球的每一面都可能受到相同数量的撞击,但是熔岩的遮盖却可以使正面的陨石坑数量少于背面的,尽管两面都受到了相同数量的撞击。

也有人认为,月球的正面陨石坑少的原因可能是由于月球在形成时来自地球的热量造成的,众所周知,月球地壳主要由铝和钙凝结并与地幔中的硅酸盐结合形成的斜长石组成的,而温度比较低的背面会较快地凝结这些元素,从而会形成一个保护壳,当流星体撞击正面时,有可能会穿透这些比较薄的外壳,并释放出玄武岩熔岩,从而形成月海,但在背面不怎么发生。

总结

关于两面差异性其实是月球在起源过程造就了两面的不同特征,科学家在创造了早期地球——月球系统的模型,并证明了只要让地球在温度比较高的时候靠近月球,月球就可以产生地壳特征差异和两极之间的元素,以及化学差异。

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