月亮的成因探討
月亮的成因探討
月亮是地球唯一的天然衛(wèi)星，并且是太陽(yáng)系中第五大的衛(wèi)星。那你知道月亮的成因嗎?以下是由學(xué)習(xí)啦小編整理關(guān)于月亮是怎樣形成的的內(nèi)容，希望大家喜歡!
月亮形成的原因
月球的起源莫衷一是。對(duì)月球的起源，歷史上大致有三大派。而后期則在各種說(shuō)法的基礎(chǔ)上，結(jié)合研究結(jié)果而新形成了“碰撞說(shuō)”，但并未定論。
分裂說(shuō)
這是最早解釋月球起源的一種假設(shè)。早在1898年，著名生物學(xué)家達(dá)爾文的兒子喬治·達(dá)爾文就在《太陽(yáng)系中的潮汐和類(lèi)似效應(yīng)》一文中指出，月球本來(lái)是地球的一部分，后來(lái)由于地球轉(zhuǎn)速太快，把地球上一部分物質(zhì)拋了出去，這些物質(zhì)脫離地球后形成了月球，而遺留在地球上的大坑，就是現(xiàn)在的太平洋。
這一觀點(diǎn)很快就受到了一些人的反對(duì)。他們認(rèn)為，以地球的自轉(zhuǎn)速度是無(wú)法將那樣大的一塊東西拋出去的。再說(shuō)，如果月球是地球拋出去的，那么二者的物質(zhì)成分就應(yīng)該是一致的?？墒峭ㄟ^(guò)對(duì)“阿波羅12號(hào)”飛船從月球上帶回來(lái)的巖石樣本進(jìn)行化驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)二者相差非常遠(yuǎn)。
俘獲說(shuō)
這種假設(shè)認(rèn)為，月球本來(lái)只是太陽(yáng)系中的一顆小行星，有一次，因?yàn)檫\(yùn)行到地球附近，被地球的引力所俘獲，從此再也沒(méi)有離開(kāi)過(guò)地球。還有一種接近俘獲說(shuō)的觀點(diǎn)認(rèn)為，地球不斷把進(jìn)入自己軌道的物質(zhì)吸積到一起，久而久之，吸積的東西越來(lái)越多，最終形成了月球。但也有人指出，像月球這樣大的星球，地球恐怕沒(méi)有那么大的力量能將它俘獲。
同源說(shuō)
這一假設(shè)認(rèn)為，地球和月球都是太陽(yáng)系中浮動(dòng)的星云，經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)和吸積，同時(shí)形成星體。在吸積過(guò)程中，地球比月球相應(yīng)要快一點(diǎn)，成為“哥哥”。這一假設(shè)也受到了客觀存在的挑戰(zhàn)。通過(guò)對(duì)“阿波羅12號(hào)”飛船從月球上帶回來(lái)的巖石樣本進(jìn)行化驗(yàn)分析，人們發(fā)現(xiàn)月球要比地球古老得多。有人認(rèn)為，月球年齡至少應(yīng)在53億年左右。
碰撞說(shuō)
這一假設(shè)認(rèn)為，太陽(yáng)系演化早期，在星際空間曾形成大量的“星子”，先形成了一個(gè)相當(dāng)于地球質(zhì)量0.14倍的天體星子，星子通過(guò)互相碰撞、吸積而長(zhǎng)合并形成一個(gè)原始地球。這兩個(gè)天體在各自演化過(guò)程中，分別形成了以鐵為主的金屬核和由硅酸鹽構(gòu)成的幔和殼。由于這兩個(gè)天體相距不遠(yuǎn)，因此相遇的機(jī)會(huì)就很大。
一次偶然的機(jī)會(huì)，那個(gè)小的天體以每秒5千米左右的速度撞向地球。劇烈的碰撞不僅改變了地球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，使地軸傾斜，而且還使那個(gè)小的天體被撞擊破裂，硅酸鹽殼和幔受熱蒸發(fā)，膨脹的氣體以極大的速度攜帶大量粉碎了的塵埃飛離地球。這些飛離地球的物質(zhì)，主要有碰撞體的幔組成，也有少部分地球上的物質(zhì)，比例大致為0.85:0.15。在撞擊體破裂時(shí)與幔分離的金屬核，因受膨脹飛離的氣體所阻而減速，大約在4小時(shí)內(nèi)被吸積到地球上。飛離地球的氣體和塵埃，并沒(méi)有完全脫離地球的引力控制，通過(guò)相互吸積而結(jié)合起來(lái)，形成幾乎熔融的月球，或者是先形成一個(gè)環(huán)，在逐漸吸積形成一個(gè)部分熔融的大月球。這個(gè)版本被普遍認(rèn)可。
然而，隕石分析表明火星和行星這些太陽(yáng)系內(nèi)的天體具有與地球大不相同的氧和鎢同位素組成。而地球和月球具有幾乎相同的同位素組成。發(fā)表在2012年的對(duì)Apollo月球樣本所作的鈦同位素分析也表明月球和地球具有相同的組成。這與月球形成的碰撞說(shuō)相矛盾。
既然月球既不是被地球俘獲的一個(gè)現(xiàn)成天體，也不是地球與別的天體碰撞的產(chǎn)物。因此，月球只能是地球自身的產(chǎn)物。但是，地球也不具有足夠的轉(zhuǎn)速來(lái)把與地球緊密相連的月球部分隨意拋出去。因此，月球應(yīng)該是在特殊力的綜合作用下從地球分離出來(lái)，進(jìn)入繞地球旋轉(zhuǎn)的軌道，形成環(huán)地衛(wèi)星。
月亮的結(jié)構(gòu)特征
亮度
月球本身并不發(fā)光，只反射太陽(yáng)光。月球亮度隨日、月間角距離和地、月間距離的改變而變化，滿月時(shí)的亮度比上下弦要大十多倍。
月球平均亮度為太陽(yáng)亮度的1/465000，亮度變化幅度從1/630000至1/375000。滿月時(shí)亮度平均為 -12.7等(見(jiàn))。它給大地的照度平均為0.22勒克斯，相當(dāng)于100瓦電燈在距離21米處的照度。月面不是一個(gè)良好的反光體，它的平均反照率只有9%，其余91%均被月球吸收。月海的反照率更低，約為7%。月面高地和環(huán)形山的反照率為17%，看上去山地比月海明亮。
月球到地球的距離相當(dāng)于地球到太陽(yáng)的距離的1/400，所以從地球上看月亮和太陽(yáng)一樣大。
大氣環(huán)境
由于月球上沒(méi)有大氣，再加上月面物質(zhì)的熱容量和導(dǎo)熱率又很低，因而月球表面晝夜的溫差很大。白天，在陽(yáng)光垂直照射的地方溫度高達(dá)127℃;夜晚，溫度可降低到-183℃。這些數(shù)值，只表示月球表面的溫度。用射電觀測(cè)可以測(cè)定月面土壤中的溫度，這種測(cè)量表明，月面土壤中較深處的溫度很少變化，這正是由于月面物質(zhì)導(dǎo)熱率低造成的。
分層結(jié)構(gòu)
從月震波的傳播了解到月球也有殼、幔、核等分層結(jié)構(gòu)。最外層的月殼平均厚度約為60-64.7公里。月殼下面到1000公里深度是月幔，它占了月球的大部分體積。
月幔下面是月核，月核的溫度約為1000℃，所以很可能是熔融狀態(tài)的據(jù)推測(cè)大概是由Fe-Ni-S和榴輝巖物質(zhì)構(gòu)成。
地月的關(guān)系
地球與月球互相繞著對(duì)方轉(zhuǎn)，兩個(gè)天體繞著地表以下1600千米處的共同引力中心旋轉(zhuǎn)。月球的誕生，為地球增加了很多的新事物。
月球繞著地球公轉(zhuǎn)的同時(shí)，其特殊引力吸引著地球上的水，同其共同運(yùn)動(dòng)，形成了潮汐。潮汐為地球早期水生生物，走向陸地，幫了很大的忙。
地球很久很久以前，晝夜溫差較大，溫度在水的沸點(diǎn)與凝點(diǎn)之間，不宜人類(lèi)居住。然而月球其特殊影響，對(duì)地球海水的引力減慢了地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)速度，使地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)周期趨向合理，帶給了我們寶貴的四季，減小了溫度差，從而適宜人類(lèi)居住。
地球上之所以看到月球的半面，這是因?yàn)樵虑虻淖赞D(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期嚴(yán)格相等，那這到底是巧合還是有著內(nèi)在的聯(lián)系呢?讓我們來(lái)看看太陽(yáng)系其它行星的衛(wèi)星的狀況，我們可以發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)的衛(wèi)星的自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期嚴(yán)格相等，看來(lái)這似乎是存在什么內(nèi)在聯(lián)系的。
月球在地球的引力的長(zhǎng)期的作用下，月球的質(zhì)心已經(jīng)不在它的幾何中心，而是在靠近地球的一邊，這樣的話，月球相對(duì)于地球的引力勢(shì)能就最小，在月球繞地球公轉(zhuǎn)的過(guò)程中，月球的質(zhì)心永遠(yuǎn)朝向地球的一邊，就好像地球用一根繩子將月球綁住了一樣。太陽(yáng)系的其他衛(wèi)星也存在這樣的情況，所以衛(wèi)星的自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期相等不是什么巧合，而是有著內(nèi)在的因素。
地震和月球到底有沒(méi)有關(guān)系?這是近百年來(lái)始終困擾科學(xué)家的問(wèn)題。如今，日本防災(zāi)科學(xué)研究所和美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校的研究人員組成的聯(lián)合研究小組終于證實(shí)：月球引力影響海水的潮汐，在地殼發(fā)生異常變化積蓄大量能量之際，月球引力很可能是地球板塊間發(fā)生地震的導(dǎo)火索。10月22日，著名的美國(guó)《科學(xué)》雜志發(fā)表了他們的研究成果。
海水的自然漲落現(xiàn)象就是人們常說(shuō)的潮汐。當(dāng)月亮到達(dá)離地球近處(我們稱之為近地點(diǎn))時(shí)，朔望大潮就比平時(shí)還要更大，這時(shí)的大潮被稱為近地點(diǎn)朔望大潮。
科學(xué)家已經(jīng)就潮汐對(duì)地震的影響猜測(cè)了很長(zhǎng)的時(shí)間，但還沒(méi)有人論證過(guò)它對(duì)全球范圍的影響效果，以前只發(fā)現(xiàn)在海底或火山附近，地震與潮汐才呈現(xiàn)出比較清楚的聯(lián)系。研究者發(fā)現(xiàn)，地震的發(fā)生與斷面層潮汐壓力處于高度密切相關(guān)，猛烈的潮汐在淺斷面層施加了足夠的壓力從而會(huì)引發(fā)地震。當(dāng)潮很大，達(dá)到大約2-3米時(shí)，3/4的地震都會(huì)發(fā)生，而潮汐越小，發(fā)生的地震也越少。
該文章的作者伊麗莎白.哥奇蘭說(shuō)：“月球引力影響海潮的潮起潮落，地球本身在月球引力的作用下也發(fā)生變形。猛烈的潮汐在地震的引發(fā)過(guò)程中發(fā)揮了很大的作用，地震發(fā)生的時(shí)間會(huì)因潮汐造成的壓力波動(dòng)而提前或推遲。”
該文章另一位作者、加州大學(xué)洛杉磯分校地球與空間科學(xué)系教授約翰.維大說(shuō)：“地震起因還是一個(gè)謎，而這一理論可以說(shuō)是其中的一種解釋。我們發(fā)現(xiàn)海平面高度在數(shù)米范圍內(nèi)的改變所產(chǎn)生的力量會(huì)顯著地影響地震發(fā)生的幾率，這為我們向徹底了解地震的起因邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。”
哥奇蘭等人首次將潮的相位和潮的大小合并計(jì)算，并對(duì)地震和潮汐壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，采用的計(jì)算方法來(lái)自于日本地球科學(xué)與防災(zāi)研究所的地震學(xué)家田中。田中從1977年至2000年間全球發(fā)生的里氏5.5級(jí)以上的板塊間地震中，調(diào)查了2207次被稱為“逆斷層型”地震發(fā)生的地點(diǎn)、時(shí)間等記錄，以及與發(fā)生地震時(shí)月球引力的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：地震發(fā)生的時(shí)間，與潮汐對(duì)斷層面的壓力有很高的關(guān)聯(lián)性，月球引力作用促使斷層錯(cuò)位時(shí)，發(fā)生地震次數(shù)較多。
田中認(rèn)為：“月球的引力只有導(dǎo)致地震發(fā)生的地殼發(fā)生異常變化的作用力的千分之一左右，但它的作用是不可小視的，它是地震發(fā)生的最后助力，相當(dāng)于壓死駱駝的最后一根稻草。”
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