天天科普 | 为什么看不到月球背面,月球背面隐藏了什么秘密呢?

月球背面指月球的背面,从地球上始终不能完全看见(背面18%因为天秤动能够看见),因此被称为月球背面(Farside)。

两个半球的特征有着显著的不同,正面有许多巨大的月海(这是早期的天文学家在认知上的错误,以为这些平原有水,才称之为海);另一边受到撞击,有着密集的陨石坑,只有少量,大约2.5%的面积被海覆盖着,相较之下正面的海覆盖的面积高达31.2%。

在围绕着我们运行的轨道上受到太阳不同程度的照耀,月亮每个月都向我们展示着它那张微笑着的“月中人”脸(月球正面的阴影部分像一个人形),然而,由于它的轨道动力学,我们从地球上永远只能看到月亮的一个面,对于月球背面,我们却一直没有机会一睹芳容。

不过严格来说这种说法并不够严谨。月球在天空中沿着椭圆的轨道运行,而在运行过程中,由于其位置的变化,月亮会产生轻微的摇摆,这意味着我们可以看到一丝月球的背面;在一年的不同时间中,我们可以从地球上看到59%的月球表面。但是,直到第一次探月任务绕月飞行之前,人们对月球背面那边究竟有什么还一无所知。

人们常常错误地认为月球的另一边是常年黑暗的,但相反,它和月球近地的那一面一样也会经历昼夜循环。当我们看到近地的那一半月亮被太阳照亮,形成半月形或新月形时,月球另一面也有一半同时被照亮着。而当我们看到新月时,月球背面则是大白天,而当我们看到月亮圆的时候,月球背面则是大晚上。

我们只能看到月球一个面的原因是一种被称为“潮汐锁定”的现象。月球大约每27天自转一次,这相当于绕地球一周的时间。它的旋转速度就意味着当它绕地旋转的时候,我们看到的月球面总会是大致相同的。

集中在正面的半球上,如已被证实的来自月球勘探者的γ射线光谱地质化学图。而其他的因素,如表面的隆起和地壳的厚度,也会影响到其中的玄武岩爆发,但是这些都不能解释为何南极-艾托肯盆地(有着月球上最低高度的和薄的地壳)没有像正面的风暴洋一样剧烈的火山活动。

直到1950年代晚期,我们对月球背面认识依然很少。月球的天秤动让我们得以惊鸿一瞥的看到很有限的月球背面的边缘地带。但是这些地形都以低角度出现,阻碍了有效的观测(这样的观测很难确认一个环型山的范围)背面仍有82%的表面是在未知的状况下,并且其特性完全未被探测过。

经由天秤动可以看见月球背面特征的一个例子是东方海,这是一个突出的撞击盆地,几乎跨越1000千米(600英里),但直至1906年这个地形才被德国天文学家Julius Franz给予命名。这个盆地的本质直到1960年代将整体的形状投影到一个球体上时才被发现。它是在1967年才被月球轨道器4号拍摄到完整的细节。

在1959年10月7日,前苏联的太空船月球3号传回月球背面的第一张照片,东方海是解析出的18个地形特征之一涵盖到三分之一从地球看不到的部分。影像经过分析之后,苏联科学院在1960年11月6出版了第一份的月球背面地图,它包含了500个可分辨的景观特征目录。一年之后,前苏联以月球3号为基础,制做了第一个月球仪(比例为1:13 600 000),包含了从地球上无法看见的月球背面特征。在1965年7月20日,另一艘前苏联太空船探测器3号传送回25张画质非常好的月球背面照片,有比月球3号高了许多的分辨率。特别是,它们显示有着长数百公里的链状陨石坑。在1967年,在莫斯科出版了第二部分的月球背面地图。以探测器3号的资料为基础,目录中包含了4000个新发现的月球背面地形。在同一年,由苏联发布了第一份完整的月面图(比例为1:5 000 000)和修订的完整的月球仪(比例为1:10 000 000),呈现了95%的月球表面。

嫦娥四号探测器如期升空,将于2019年1月抵达预定探测地点,这也是人类首次月球背面软着陆和巡视探测,开启了中国探索月球的新旅程。

【编辑:金鑫】

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