书城科普青少年应知的100个天文学常识
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第16章 月球地形及成因

 月面地形介绍

月面的地形主要有环形山、月海、月陆和山脉、月面辐射纹以及月谷。下面分别加以介绍。

环形山这个名字是伽利略起的。它是月面的显著特征,几乎布满了整个月面。最大的环形山是南极附近的贝利环形山,直径295千米,比海南岛还大一点。小的环形山甚至可能是一个几十厘米的坑洞。直径不小于1 009米的大约有33 000个。占月面表面积的7%~10%有个日本学者1969年提出一个环形山分类法,分为克拉维型(古老的环形山,一般都面目全非,有的还山中有山),哥白尼型(年轻的环形山,常有“辐射纹”,内壁一般带有同心圆状的段丘,中央一般有中央峰),阿基米德形(环壁较低,可能从哥白尼型演变而来),碗型和酒窝型(小型环形山,有的直径不到一米)。

已确定的月海有22个,此外还有些地形称为“月海”或“类月海”的。公认的22个绝大多数分布在月球正面。背面有3个,4个在边缘地区。在正面的月海面积略大于50%,其中最大的“风暴洋”面积超过五百万平方千米,差不多九个法国的面积总和。大多数月海大致呈圆形、椭圆形,且四周多为一些山脉封闭住,但也有一些海是连成一片的。除了“海”以外,还有五个地形与之类似的“湖”——梦湖、死湖、夏湖、秋湖、春湖,但有的湖比海还大,比如,梦湖面积7万平方千米,比汽海等还大得多。月海伸向陆地的都分称为“湾”和“沼”,部分布在正面。湾有五个:露湾、暑湾、中央湾、虹湾、眉月湾。沼有腐沼、疫沼、梦沼三个,其实沼和湾没什么区别。月海的地势一般较低,类似地球上的盆地,月海比月球平均水准面低1~2千米,个别最低的海如雨海的东南部甚至比周围低6 000米。月面的返照率(一种量度反射太阳光本领的物理量)也比较低,因而显得较黑。

托勒密环形山(1945年3月21日拍摄)月面上高出月海的地区称为月陆,它一般比月海水准面高2~3千米,由于它返照率高,因而看起来比较明亮。在月球正面,月陆的面积大致与月海相等;但在月球背面,月陆的面积要比月海大得多。人们从同位素测定知道,月陆比月海古老得多,是月球上最古老的地形。在月球上,除了犬牙交差的众多环形山外,也存在着一些与地球上相似的山脉。月球上的山脉常借用地球上的山脉名,如阿尔卑斯山脉,高加索山脉等,其中最长的山脉为亚平宁山脉,绵延1 000千米,但高度不过比月海水准面高三四千米。

月面上还有一个主要特征,是一些较“年轻”的环形山常带有美丽的“辐射纹”,这是一种以环形山为辐射点的向四面八方延伸的亮带,它几乎以笔直的方向穿过山系、月海和环形山。辐射纹长度和亮度不一,最引人注目的是第谷环形山的辐射纹,最长的一条长1 899千米,满月时尤为壮观。哥白尼和开普勒两个环形山也有相当美丽的辐射纹。据统计,具有辐射纹的环形山有50个。形成辐射纹的原因至今未有定论。实质上,它与环形山的形成理论密切相关。现在许多人都倾向于陨星撞击说,认为在没有大气和引力很小的月球上,陨星撞击可能使高温碎块飞得很远。而另外一些科学家认为不能排除火山的作用,火山爆发时的喷射也有可能形成四处飞散的辐射形状。

地球上有着许多著名的裂谷,如东非大裂谷。月面上也有这种构造,那些看来弯弯曲曲的黑色大裂缝即是月谷,它们绵延几百到上千千米,宽度从几千米到几十千米不等。那些较宽的月谷大多出现在月陆上较平坦的地区,而那些较窄、较小的月谷(有时又称为月溪)则到处都有。最著名的月谷是在柏拉图环形山的东南联结雨海和冷海的阿尔卑斯大月谷,它把月面上的阿尔卑斯山拦腰截断,很是壮观。从太空拍得的照片估计,它长达130千米,宽10~12千米。月球是太阳系中除了地球以外,惟一一个有人光顾的星球。

 月面地形成因

月面坑洞的成因分为陨石说与火山说,分别叙述如下:

1.陨石说

我们都曾在夜里看过一闪即逝的流星,那是在太空中流浪的陨石,被地球的引力拉进来的结果。陨石在飞进大气层时会因摩擦生热而发光。有的陨石体积较大,大气层来不及将它烧成灰烬,于是剩余的石块就会一头撞进地球表面,造成陨石坑。例如,五万年前,在美国亚利桑那州就曾发生陨石撞击,造成了一个直径1.2千米,深180米的大坑。但是月面上并没有大气层保护,因此所有大大小小的陨石,或是超大型的小行星、彗星,都会以原尺寸大小撞击在月球表面。

2.火山说

早期月球在形成期间,由于内部地层熔岩寻找地表出口而形成火山,有的火山口因中空而陷落,形成火山口内部隆起的小山。

这两个假说里,陨星说更受得住理智的非难,在它主要的理论上,至今没有什么破绽。当一大块固体物质,以陨星的方式撞着月面时,它骤然被挡住。它坠落的速度至少每秒15千米。它所具有的动能忽然变成势能,使得这块物质本身和它碰着的东西温度升高,以致达到像太阳的温度那样高,于是,它就立刻挥发,造成一个轰轰烈烈的爆炸,使得大量的固体物质被抛射到远方去。这样在爆炸处便造成一个坑穴,可能比原来的陨星的范围还大得多。如果这个解释是正确的,那么墙垣里的体积应该等于爆炸时所陷下去的部分,就少年期的还没有被侵蚀的坑穴来说,的确是这样的。由飞机上扔下的巨型炸弹,在地面上所造成的坑穴和月面上的坑穴十分相像。

从空中拍摄被轰炸过的战场所得的照片和月面图并没有多大区别。好像自然为我们做了一个规模更要宏伟的实验。事实上,在地球上也有一些大坑穴,它们来源于陨星的碰撞,这是无可怀疑的。最完善的一个是美国亚利桑那州的陨星坑。它的墙垣比它所围绕的坑底高40米,坑底是由陨星的铁质碎片所组成的,这就清楚地表明了这片坑穴是怎样形成的。从月球上用我们的望远镜去看这个深坑,就和我们在这里看月球上的小环形山一样。但是如果撞成这个坑穴的陨星落到月球上去,那么它所产生的坑穴必定要大得多,因为月球上没有大气,这一大块物质在碰撞月面以前,既不会受到阻止,也不会部分挥发,又因月球的重力微弱,会使更多的物质因爆炸而被抛射到更广大的范围去。

当一个环形山形成的时候,灰尘向各方喷射。它们在真空里走的是漫长的抛物线的路径,因为月面的重力只有地面上的1/6,所以这些灰尘被喷射得相当远。它们铺在月面上成丝线的细长形态,造成环形山周围的辐射纹。近期形成的第谷和哥白尼两座环形山顶上的光圈,在小型望远镜里可以看见。它们的辐射纹洁白美观,并且拖得很长。形成这些辐射纹的物质,被射出的速度还不到每秒1千米,这是真空里可能容许的数值。