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2015年12月24的月亮
封面新闻记者 陈彦霏 受访者供图
“遂古之初,谁传道之?上下未形,何由考之。”
千bǎi年来,人类一直孜孜不倦地探索着宇宙,梦想有一天能读懂宇宙传递的信息,揭开宇宙诞生的奥秘。如今,屈原提出的这个终极问题,正在海拔4410米的川西高原上被慢慢探索着,从高空俯瞰,一座占地1.36平方公里、呈圆形分布的探测站正张开它的“怀抱”,来迎接更多“天外来客”。
高海拔宇宙线观测站拉索
欢迎来到拉索,这里是地球“天字一号宇宙驿站”——目前是世界上海拔最高、规模最大、灵敏度最qiáng的宇宙射线探测装置。作为“十二五”国家重大科技基础设施项目,自2017年破土动工后,拉索于2021年完成全阵列建设并投入运行,而它的核心目标是帮助科学家接住从外太空sǎ向地球的宇宙线,这些宇宙线相当于一个个“信使”,其携带的信息能帮助人们探索高能宇宙线起源、宇宙演化以及高能天体演化的奥秘。
2022年5月27日上午,四川省第十二次党代会开幕,王晓huī同志代表第十一届四川省委向大会作报告。报告指出,四川将积极争创国家实验室,高标准建设天府实验室和国家实验室四川基地,布局建设大科学装置和全国重点实验室……加强原创性、yǐn领性科技攻关,持之以恒强化基础研究。
5年时间,如何在高海拔的原始无人区建成如此规模的大科学装置,项目背后又有我国科学家们怎样的历史积淀?封面新闻记者对话了高海拔宇宙线观测站(简称拉索)项目首席科学家、项目工程经理曹臻。
曹臻在项目现场
捕捉宇宙“信使”
从“陪跑人”到参与者
宇宙无限,信使有痕。
宇宙线是来自宇宙的高能粒子流的总称,成分包括质子和各种原子核,还有少量的光子、中微子、电子等。作为来自外太空的唯一物质样品,宇宙线很可能携带着关于重大天体演化:例如宇宙深处爆炸突变、中子星碰撞以及宇宙早期活动等信息。
来自宇宙空间的gāo能射线不断降落在地球,原初宇宙线粒子在穿过地球的“保护膜”大气层时,与大气原子核碰撞后又不断产生“子子孙孙”——次级粒子,在空中形成一阵“宇宙线雨”。这也被称为广延大气簇射。
百年来,业界一直企图“捕捉”和研究这些“阵雨”,以了解光年外的世界:宇宙线是如何产生的,具体哪个地方发出的,为何会加速这么高的能量……
1949年,以研究高能物理粒子为目的,我国开始了在这一领域的探索。那时,以张文裕为代表的中国第一代宇宙线研究者归国后,着手在云南东川的落雪山上建立实验室,使用传统的云雾式探测器进行研究。不过到了20世纪70年代,实验室才进入“可用的状态”,此时大型加sù器给已经成为粒子物理实验研究的主力了。
20世纪80年代末,第二代探索者接力,开始申请启动西藏羊八井探测站建设,与合作方日本相比,“实力”有些悬殊。当时,日方投入的科研费达到约四千万日元(相当于当时200余万人民币)。“那个时候我们整体处于学习阶段,没有充足的经费投入到探测设备,但我们有年轻的队伍和优良的站址。”曹臻回忆,中方fù责羊八井基地建设,日方zé提供阵列设备。1990年元月,拥有45个探测器的羊八井一期小阵列和羊bā井观测站初步建成。
bù久后,已是高能物理研究所宇宙线研究室研究生的曹臻,进入羊八井当上了值班观测人员。“感觉就是去当助手,日方几乎主导了整个科研活动”。而且长期以来,羊八井宇宙线观测站没有稳定的运行经费,所有的运营都由科研课题承担。
“通过之前合作中的学习和成长,在2000年时,我们就迎来了‘平等’的合作。”曹臻所指的即是意大利国家核科学院(INFN)与高能所合作的羊八井ARGO项目。“从建设到研究,双方不管是在经费,还是研发人力的投入,以及最后科学论文的完成发表上,都按‘1:1’的比例合作分配。” 曹臻说。
开启“超高能”新时代
坚信能看到更广阔的宇宙
公元1054年,北宋司天监杨惟德观测到一颗仅次于月亮的明亮天体,更为奇怪的是,这颗星星在白天依然散发着光芒,当时中国、阿拉伯和日本天文学家都记录下了这一奇异天xiàng。
此后人们证实,这是一次超新星爆发,这次爆发所产生的蟹状星云,是人类历史上首颗被确认为超新星爆发遗迹的天体。在往后的日子里,人们从射电、红外、光学、紫外、X射线到“甚高能”伽马射线,在各种不同波段上研究了其光谱。使得蟹状星云成为人类认识最全面的天体之一。
不过,在蟹状星云的图景中,仍然缺失着重要的一环,那就是超高能的伽马射线,拉索的出现,让我们得以通过全新的视角观测蟹状星云。2021年7月,科研人员用建成四分之三的拉索,精确测量了蟹状星云的亮度,该成果发布在《科学》杂志上。
星空下的拉索
“1989年,惠普尔天wén台的实验组成功发现了首个具有0.1 TeV以上伽马辐射的天体,标志着‘甚高能’伽马射线天文学时代的开启,在经过近30年的辉煌发展后,我们开启了超高能伽马射线研究的时代,让人们得以用全新的视角去研究宇宙和各类天体。” 曹臻说。
超高能伽马射线研究意味着什么?曹臻打了个比方:“我们肉眼可见的太阳光光谱,是红橙黄绿青蓝紫,眼中的世界斑斓精彩。但拉索之前好比只有六色,没有紫色。相关的理论都建立在这种‘缺紫’的观测给大家所描绘的图像基础之上,但拉索能观测到更高能的伽马射线,打开了这个称之为超高能伽马的波段,使得我们看见了更加丰富、色彩完整的宇宙,发现一个全新的宇宙面貌。”
“我始终有一个坚定的信念,当人类的探测能力提高了一个新的台阶之上,你一定能看到更暗弱的天文现象。就像哈勃望远镜给我们展现的样子,在你完全想象不到的地方,实际上有一个更大的宇宙的存在。” 曹臻说。
抱着看到更广阔宇宙的坚定信念,曹臻带领团队在2009年提出建设拉索。在国务院发布的《国家重大科技基础设施建设中长期规划(2012-2030年)》中,拉索被列为16个优先安排的重大项目之一,并于2015年12月31日获得国家发改委批准立项。
2017年,拉索在稻城县海子山上破土动工。曹臻表示,之所以选址在四川稻城,是因为宇宙线粒子穿越大气层时容易被吸收,越是在海拔高、空气稀薄的地方设置探测器,其捕捉的灵敏度更高,接收到宇宙线粒子信号的可能性越大,但海拔如果太高,建设又太困难。“除了良好的自然条件外,还离不开四川省委省政府的大力支持。” 曹臻说。
建设中的拉索
建成后的拉索
建设“宇宙驿站”
每天迎接数十亿天外来客
从高空俯瞰,占地1.36平方公里LHAASO是由3个探测器阵列组成。占地面积最大的是一平方公里地面簇射粒子阵列,由5216个电磁粒子探测器和1188个缪子探测器组成,星罗密布的电磁粒子探测器按边长15米的正三角形点阵分布;缪子探测器则和点阵搭配,每隔30米就可以看到一个高2.5米的“土堆”。
科学家们在进行探测器安装工作
此外,在拉索大圆盘的中心,有一块醒目的“品”字形方块,那是78000平方米水切伦科夫探测器,探测器内部是深4.5米的密闭水池,水底布满拥有3000多路探测单元的水切伦科夫探测器阵列。水池两角,18台集装箱式样的广角切伦科夫望远镜组成阵列,相互配合着完成360度无死角守望。
“三种探测器阵列分工有所不同,相互间可印证且补充。”曹臻举例,望远镜阵列记录de就是宇宙线到达地面前在空中发展的全过程,而其他两个阵列则捕捉到达时的瞬间信息。“这样高度复合型且能够覆盖多能段的探测阵列在全世界少见。”
在无人区建设如此浩大的工程,最先需要克服的困难,就是基础设施需要从零做起。曹臻介绍,第一波建设团队进驻稻城站址时,就发生了惊险的一幕:因为没有可居住的房屋,只能扎帐篷睡觉,当时天还下着雪,群狼围着人们的帐篷边转边叫,但好在并没有冲进帐篷。
曹臻介绍,除了建设工人,科学家们也都奋战在建设一线。总面积78000千平米的水切伦科夫探测器阵列,就是由一支平均年龄37岁的青年科学家团队建设完成,在面对约2.5个水立方大小、装有35万吨水的探测器阵列,他们在建设过程中面临的是预研300倍的项目规模和艰苦的环境。
光电倍增管组成的水切伦科夫探测器阵列
其中一个步骤,是科学家们将3120个光电倍增管安装到78000千平米阵列中,再注满纯净水。“注水前的巨大密闭水池内不见阳光,整个安装季基本保持在零下4摄氏度左右,工作环境非常具有挑战性。” 曹臻说。
因为工程量大,工期长,拉索采取边建设边运行的方式,已经产生出不少令世界瞩目的成果。除了测定蟹状星云“标准烛光”超高能段亮度,2021年5月17日,拉索还发现首批“拍电子伏加速器”和最高能量光子,开启“超高能伽马天文学”时代,该成果发布在《自然》期刊上;2022年2月3日,国际物理学权威杂志《物理评论快报》发表“拉索”最新成果 ,再次验证爱因斯坦相对论时空对称正确性。
如今,建成后的拉索每天都会“迎接”数十亿“天外来客”宇宙线,成为地球上最繁忙的“宇宙驿站”。未来,拉索还将通过对这些宇宙线的研究,发现更多宇宙de奥秘。“科学家是最有好奇心的一群人,对未知的渴望促使我们继续去探索宇宙深处的加速器,对宇宙作更深入的解读。” 曹臻说。
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关于月球的小资料(简短点)
多环行山 月面上山岭起伏,还有洋、海、湾、湖等各种特种名称。其实月面上并没有水。环形山是碗状凹坑结构。直径大于1千米的环形山有33000多个。许多环形山的中央有中央峰或峰群。肉眼所看到的月面上的暗淡黑斑叫月海,是广阔的平原。月海有22个。最大的是风暴洋,面积500万平方千米。由于月球上没有大气,在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。 月面的地形主要有:环形山、月海、月陆和山脉、月面辐射纹、月谷(月隙)。 月球俗称月亮,也称太阴。月球的年龄大约也是46亿年,它与地球形影相随,关系密切。月球也有壳、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3/11。体积只有地球的1/49,质量约7350亿亿吨,相当于地球质量的1/81,月面的重力差不多相当于地球重力的1/6。 月球上面有阴暗的部分和明亮的区域。早期的天文学家在观察月球时,以为发暗的地区都有海水覆盖,因此把它们称为“ 海 ”。著名的有云海、湿海、静海等。而明亮的部分是山脉,那里层峦叠嶂,山脉纵横,到处都是星罗棋布的环形山。位于南极附近的贝利环形山直径295公里,可以把整个海南岛装进去。最深的山是牛dùn环形山,深达8788米。除了环形山,月面上也有普通的山脉。高山和深谷叠现,别有一番风光。 月球的正面永远向着地球。另一方面,除了在月面边沿附近的区域因天秤动而间中可见以外,月球的背面绝大部分不能从地球看见。在没有探测器的年代,月球的背面一直是个未知的世界。 月球背面的一大特色是它几乎没有月海这种较暗的月面特征。而当探测器运行至月球背面时,它将无法与地球直接通讯。 【轨道资料】 平均轨道半径 384,400千米 轨道偏心率 0.0549 近地点距离 363,300千米 远地点距离 405,500千米 平均公转周期 27天7小时43分11.559秒 平均公转速度 1.023千米/秒 轨道倾角 在28.58°与18.28°之间变化 (与黄道面的交角为5.145°) 升交点赤jīng 125.08° 近地点辐角 318.15° 物理特征 赤道直径 3,476.2 千米 两极直径 3,472.0 千米 扁率 0.0012 表面面积 3.976×107平方千米 扁率 0.0012 体积 2.199×1010 立方千米 质量 7.349×1022 千克 平均密度 水的3.350倍 赤道重力加速度 1.62 m/s2 地球的1/6 逃逸速度 2.38千米/秒 自转周期 27天7小时43分11.559miǎo (同步自转) 自转速度 16.655 米/秒(于赤道) 自转轴倾角 在3.60°与6.69°之间变化 (与黄道的交角为1.5424°) 反照率 0.12 满月时视星等 -12.74 表面温度(t) -233~123℃ (平均-23℃) 大气压 1.3×10-10 千帕 月球约一个农历月绕地球运行一周,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。 相对于背景星空,月球围绕地球运行(月球公转)一周所需时间称为一个恒星月;而新月与下一个新月(或两个相同月相之间)所需的时间称为一个朔望月。朔望月较恒星月长是因为地球在月球运行期间,本身也在绕日的轨道上前进了一段距离。 因为月球的自转周期和它的公转周期是完全一样的,我们只能看见月球永远用同一面向著地球。自月球形成早期,月球便一直受到一个力矩的影响引致自转速度减慢,这个过程称为潮汐锁定。亦因此,部分地球自转的角动量转变为月球绕地公转的角动量,其结果是月球以每年约38 毫米的速度远离地球。同时地球的自转越来越慢,一天的长度每年变长15 微秒。 月球对地球所施的引力是潮汐现象的起因之一。月球围绕地球的轨道为同步轨道,所谓的同步自转并非严格。由于月球轨道为椭圆形,当月球处于近日点时,它的自转速度便追不上公转速度,因此我们可见月面东部达东经98度的地区,相反,当月处于远日点时,自转速度比公转速度快,因此我们可见月面西部达西经98度的地区。这种现象称为天秤动。又由于月球轨道倾斜于地qiú赤道,因此月球在星空中移动时,极区会作约7度的晃动,这种现象称为天秤动。再者,由于月球距离地球只有60地球半径之遥,若观测者从月出观测至月落,观测点便有了一个地球直径的位移,可多见月面经度1度的地区。这种现象称为天秤动。 严格来说,地球与月球围绕共同质心运转,共同质心距地心4700千米(即地球半径的2/3处)。由于共同质心在地球表面以下,地球围绕共同质心的运动好像是在“晃动”一般。从地球北极上空观看,地球和月球均以迎时针方向自转;而且月球也是以迎时针绕地运行;甚至地球也是以迎时针绕日公转的。 很多人不明白为甚么月球轨道倾角和月球自转轴倾角的数值会有这么大的变化。其实,轨道倾角是相对于中心天体(即地球)而言的,而自转轴倾角则相对yú卫星(即月球)本身的轨道面。在这个定义习惯很适合一般情况(例如人造卫星的轨道)而且是数值相当固定的,但月球却非如此。 月球的轨道平面(白道面)与黄道面(地球的公转轨道平面)保持著5.145 396°的夹角,而月球自转轴则与黄道面的法线成1.5424°的夹角。因为地球并非完美球形,而是在赤道较为隆起,因此白道面在不断进动(即与黄道的交点在顺时针转动),每6793.5天(18.5966年)完成一周。期间,白道面相对于地球赤道面(地球赤道面以23.45°倾斜于黄道面)的夹角会由28.60°(即23.45°+ 5.15°) 至18.30°(即23.45°- 5.15°)之间变化。同样地,月球自转轴与白道面的夹角亦会介乎6.69°(即5.15° + 1.54°)及3.60°(即5.15° - 1.54°)。月球轨道这些变化又会反过来影响地球自转轴的倾角,使它出现±0.002 56°的摆动,称为章动。 白道面与黄道面的两个交点称为月交点--其中升交点(北点)指月球通过该点往黄道面以北;降交点(南点)则指月球通过该点往黄道以南。当新月刚好zài月交点上时,便会发生日食;而当满月刚好在月交点上时,便会发生月食; 【月球的周期】 名称 Value (d) 定义 恒星月 27.321 661 相对于背景恒星 朔望月 29.530 588 相对于太阳(月相) 分点月 27.321 582 相对于春分点 近点月 27.554 550 相对于近地点 交点月 27.212 220 相对于升交点 【月球轨道的其它特征】 名称 数值 (d) 定义 默冬章 (repeat phase/day) 19 年 平均yuè地距离 ~384 400 千米 近地点距离 ~364 397 千米 远地点距离 ~406 731 千米 轨道平均偏心率 0.0549003 交点退行周期 18.61 年 近地点运动周期 8.85 年 食年 346.6 天 沙罗周期 (repeat eclipses) 18 年 10/11 天 轨道与黄道的平均倾角 5°9' 月球赤道与黄道的平均倾角 1°32' 【人类登月探索】 第一件到达月球的人造物体是前苏联的无人登陆器月球2号,它于1959年9月14日撞向月面。月球3号在同年10月7日拍摄了月球背面的照片。月球9号则是第一艘在月球软著陆的登陆器,它于1966年2月3日传回由月面上拍摄的照片。另外,月球10号于1966年3月31日成功入轨,成为月球第一颗人造卫星。 在冷战期间,美利坚合众国和前苏联一直希望在太空科技领先对方。这场太空竞赛在1969年7月20日第一名人类登陆月球时进入高潮。美利坚合众国阿波罗11号的指令长尼尔·阿姆斯特朗是踏足月球的第一人,而尤金·塞尔南则是最hòu一个站立在月球上的人,他是1972年12月阿波罗17号任务的成员。参看: 月球宇航员列表 阿波罗11号的太空人留下了一块9英吋乘7英吋的不锈钢牌匾在月球表面,以纪念这次登陆及为有可能发现它的其他生物提供一些资料。 6次的太阳神任务及3次无人月球号任务(月球16、20、24号)把月球上的岩石及土壤样本带回地球。 在2004年2月,美利坚合众国总统乔治·沃克·布什提出yú2020年前派人重新登月。欧洲航天局及中华人民共和guó亦有计划发射探测器前往月球。欧洲的Smart 1探测器于2003年9月27日升空,并于2004年11月15日进入绕月轨道。它将会勘察月球环境及制作月面X射线地图。 中华人民共和国亦积极开展探月计划,并寻求开采月球资源的kě行性,尤其是氦同位素氦-3这种有望成为未来地球能源的元素。有关中华人民共和国探月计划,见嫦娥工程条目。 日本及印度亦不甘后人。日本已初步订出未来探月的任务。日本的宇宙航空研究开发机构甚至已著手计划的有人的月球基地。印度则会先发射无人绕月探测器Chandrayan。 【有关月亮的神话】 在中华人民共和国古代神话中,关于月亮的故事数不胜数。在古希腊神话中,月亮女神的名字叫阿尔忒弥斯,她是太阳神阿波罗的孪生妹妹,同时她也是狩猎女神。月球的天文符号好象弯弯的yuè牙儿,象征着阿尔忒弥斯的神弓。 月球是地球唯一的天然卫星,是距离我们最近的天体,它与地球的平均距离约为384401千米。它的平均直径约为3476千米,比地球直径的1/4稍大些。月球的表面积有3800万千米,hái不如我们亚洲的面积大。月球的质量约7350亿亿吨,相当于地球质量的1/81,月面重力则差不多相当于地球重力的1/6。 月球的轨道运动 月球以椭圆轨道绕地qiú运转。这个轨道平面在天球上截得的大圆称“白道”。白道平面不重合于天赤道,也不平行于黄道面,而qiě空间位置不断变化。 周期173日。 月球的自转 月球在绕地球公转的同时进行自转,周期27.32166日,正好是一个 恒星月,所以我们看不见月球背面。这种现象我们称“同步自转”,几乎是卫星世界的普遍规律。一般认为是行星对卫星长期潮汐作用的结果。天平动是一个很奇妙的现象,它使得我们得以看到59%的月面。主要有以下原因: 1、在椭圆轨道的不同部分,自转速度与公转角速度不匹配。 2、白道与赤道的交角。 【月球的物理状况】 月面的地形主要有: 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行山,直径295千米,比海南岛还大一点。小的环行山甚至可能是一个几十厘米的坑洞。直径不小于1000米的大约有33000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)。 月海 肉眼所见月面上的阴暗部分实际上是月面上的广阔平原。由于历史上的原因,这个名不副实的名称保留到了现在。 已确定de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” 面积越五百万平方公里,差不多九个法国的面jī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。 月海伸向陆地的部分称为“湾”和“沼”,都分布在正面。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6000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,因而看起来现得较黑。 月陆和山脉 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。 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特征。 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,高加索山脉等等,其中最长的山脉为亚平宁山脉,绵延1000千米,但高度不过比月海水准面高三,四千米。 山脉上也有些峻岭山峰,过去对它们的高度估计偏高。现在认为大多数山峰高度与地球山峰高度相仿,最高的山峰(亦在月球南极附近)也不过9000米和8000米。 月面上6000米以上的山峰有6个,5000-6000米20个,4000-5000米则有80个,1000米以 上的有200个。 月球上的山脉有一普遍特征:两边的坡度很不对称,向海的一边坡度甚大,有时 为断崖状,另一侧则相当平缓。 除了山脉和山群外,月面上还有四座长达数百千米的峭壁悬崖。其中三座突出在 月海中,这种峭壁也称“月堑”。 月面辐射纹 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。 辐射文长度和亮度不一,最引人注目的是第谷环形山的辐射纹,最长的一条长1800千米,满月时尤为壮观。其次,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联系。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chú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。 月谷(月隙) 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,它们有的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连结雨海和冷海 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。 从何而来?---月球形成之迷 月球是外星人的宇宙飞船:这并非无稽之谈,因为科学的动力就在于大胆的想象,没有创见就不会有新的突破,爱因斯坦提出的相对论当时又何尝不是无稽之谈。而中国人在科学上欠缺的正是这种大胆的创见。 【我们为什么总看不到月球的背面】 月球总以一个面对着地球。是因为yuè球的自传和公转周期是相同的。(27.32166日) 要理解这一现象,你可以做一个实验。画一个圆,标出正东西南北方向。你站在圆心(代表地球),再找一个朋友,站在圆上,让他面部朝前(即不扭动脖子),沿着圆逆时针挪动,要求他在沿着圆挪动的时候,保持面部始终朝向圆心,也就是你。那么这样一个过程就基本模拟了月亮饶地球转动的过程。 很明显,在这样一个过程中,你的朋友始zhōng是一个面(前面)面向你。下面理jiě为什么在这样一个过程中,公转周期等于自转周期。 你的朋友从你的正北方出发,绕着你转动,再一次出现在正北方的时候,他就完成了一个公转周期。(类似于月亮饶地球公转一周的时间。) 下面看看他的自转时间是多少。我们不妨还设定当你的朋友在你的正北位置,面部朝向正南时的姿态为初始姿态。然后我们就可以发现当你的朋友逆时针挪动到你的正西方位置时,他的自转姿态就发生了逆时针90度的旋转。(如果你的朋友在过程中不“自转”的话,那么当他zài此位置时,他面向的不是你,而仍然是朝向正南方向.而实际实验时你的朋友在此位置却shì朝向正东方向,所以他相对与初始位置逆时针绕自己旋转了90度。 类似地,当他走到你的正南方向时,他相对于初始姿态自传了180度。当他走到你的正dōng方向时,他相对于初始姿态自传了270度。当他再次走到你的正北方向时,他相对于初始姿态自传了360度。也就是说他完成了一个自转周期。 因为完成一个公转过程就刚好完成了一个自转过程,所以从时间上来看,这个自转周期就等于公转周期。因为在整个过程中,你的朋友总是以身体面部朝向你,也就是说,月亮总是以一个面朝向地球。 【广寒宫——月qiú】 每当夜幕降临,一轮明月升上夜空,清澈的月光洒满大地,让人产生无数情思遐想。文人墨客更是对月亮倍加青睐,唐代诗人张若虚的“江上何人初见月,江月何年初照人”,还有宋代文学家苏轼的“明月几时有,把酒问青天”,都可称得上是脍炙人口的咏月佳句。 月球俗称月亮,也称太阴。在中国古代神话中,关于月亮的故事数不胜数。古希腊神话中,月亮女神的名字叫阿尔特弥斯,同时她也是狩猎女神。月球的天文符号好象弯弯的娥眉,同时象征着阿尔特弥斯的神弓。 皓月当空,我们能够清楚地看到它上面有阴暗的部分和明亮的区域。早期的天文学家在观察月球时,以为发暗的地区都有海水覆盖,因此把它们称为“海”。著名的有云海、湿海、静海等。而明亮的部分是山脉,那里层峦叠嶂,山脉纵横,到处都是星罗棋布的环形山。 位于南极附近的贝利环形山直径295公里,可以把整个海南岛装进去。 最深的环形山是牛顿环形山,深达8788公里。除了环形山,月面上也有普通的山脉。高山和深谷叠现,别有一番风光。 月球的年龄,大约也是46亿年,它与地球形影相随,关系密切。月球也有壳、幔、hé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3/11。体积只有地球的1/49,质量约7350亿亿吨,相当于地球质量的1/81,月面的重力差不多相当于地球重力的1/6。 【月球的形成观点】 一、分裂说。这是最早解释月球起源的一种假设。早在1898年,著名生物学家达尔文的儿子乔治·达尔文就在《太阳系中的潮汐和类似效应》一文中指出,月球本来是地球的一部分,后来由于地球转速太快,把地球上一部分物质抛了出去,这些物质脱离地球后形成了月球,而遗留在地球上的大坑,就是现在的太平洋。这一观点很快就收到了一些人的反对。他们认为,以地球的自转速度是无法将那样大的一块东西抛出去的。再说,如果月球是地球抛出去的,那麽二者的物质成分就应该是一致的。可是通过duì“阿波罗12号”飞船从月球上带回来的岩石样本进行化验分析,发现二者相差非常远。 二、俘获说。这种假设认为,月球本来只是太阳系中的一颗小行星,有一次,因为运行到地球附近,被地球的引力所俘获,从此再也没有离开过地球。还有一种接近俘获说的观点认为,地球不断把进入自己轨道的物质吸积到一起,久而久之,吸积的东西越来越多,最终形成了月qiú。但也有人指出,向月球这样大的星球,地球恐怕没有那麽大的力量能将它俘获。 三、同源说。这一假设认为,地球和月球都是太阳系中浮动的星云,经过旋转和吸积,同时形成星体。在吸积过程中,地球比月球相应要快一点,成为“哥哥”。这一假设也受到了客观存在的挑战。通过对“阿波罗12号”飞船从月球上带回来的岩石样本进行化验分析,人们发现月球要比地球古老得多。有人认为,月球年龄至少应在70亿年左右。 四、大碰撞说。这是近年来关于月球成因的新假设。1986年3月20日,在休士顿约翰逊空间中心召开的月亮和行星讨论会上,美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的本兹、斯莱特里和哈佛大学史密斯天体物理中心的卡梅伦共同提出了大碰撞假设。这一假设认为,太阳系演化早期,在星际空间曾形成大量的“星子”,星子通过互相碰撞、吸积而长大。星子合并形成一个原始地球,同时也形成了一个相当于地球质量0.14倍的天体。这两个天体在各自演化过程中,分别形成了以铁为主的金属核和由硅酸盐构成的幔和壳。由于这两个天体相距不远,因此相遇的机会就很大。一次偶然的机会,那个小的天体以每秒5千米左yòu的速度撞向地球。剧烈的碰撞不仅改变了地球的运动状态,使地轴倾斜,而且还使那个小的天体被撞击破裂,硅酸盐壳和幔受热蒸发,膨胀的气体以及大的速度携带大量粉碎了的尘埃飞离地球。这些飞离dì球的物质,主要有碰撞体的幔组成,也有少部分地球上的物质,比例大致为0.85:0.15。在撞击体破裂时与幔分离的金属核,因受膨胀飞离的气体所阻而减速,大约在4小时内被吸积到地球上。飞离地球的气体和尘埃,并没有完全脱离地球的引力控制,他们通过相互吸积而结合起来,形成全部熔融的月球,或者是先形成几个分离的小月球,在逐渐吸积形成一个部分熔融的大月球。 【月亮成分】 45亿年前,月球表面仍然是液体岩浆海洋。科学家认为组成月球的矿物克里普矿物(KREEP) 展现了岩浆海洋留下的化学线索。KREEP实际上是科学家称为“不兼容元素”的合成物--那些无法进入晶体结构的物质bèi留下,并浮到岩浆的表面。对研究人员来说,KREEP是个方便的线索,来明了月壳的火山运动历史,并可推测彗星或其他天体撞击的频率和时间。 月壳由多种主要元素组成,包括:铀、钍、钾、氧、硅、镁、铁、钛、钙、铝 及氢。当受到宇宙射线轰击时,每种元素会发射特定的伽玛辐射。有些元素,例如:铀、钍和钾,本身已具放射性,因此能自行发射伽玛射线。但无论成因为何,每种元素发出的伽玛射线均不相同,每种均有独特的谱线特征,ér且可用光谱仪测量。 直至现在,人类仍未对月球元素的丰度作出面性的测量。现时太空船的测量只限于月面一部分。 【天秤动】 由于月球轨道为椭圆形,当月球处于近日点时,它的自转速度便追不上公转速度,yīn此我们可见月面东部达东经98度的地区,相反,当月处于远日点时,自转速度比公转速度快,因此我们可见月面西部达西经98度的地区。这种现象称为经天秤动。
航天成就简短概括?
1970年4月24日,中国第一颗人造地球卫星“东fāng红一号”用长征一号运载火箭发射成功,《东方红》乐曲传遍全世界,中国从此迈入了探索太空的时代。
1975年11月26日,长征二号运载火箭成功发射返回式卫xīng,卫星在轨运行3天后,按预定计划顺利回收,中国成为世界上第三个掌握卫星回收技术的国家。从20世纪70年代开始,利用返回式卫星遥感所获得的遥感信息,在国土普查、资源勘测、地形绘制、灾害预报等方面发挥重要的作用。
1984年4月8日,长征三号运载火箭成功发射东方红二号试验通信卫星,标志中国航天已掌握了使用氢氧fā动机以及在失重条件下两次点火的技术,成为世界上第五个能够研制和发射同步静止轨道卫星的国家。
1985年10月25日,中国政府宣布长征系列运载火箭承担国际搭载和卫星发射业务,从此中国航天步入国际市场。自1990年4月7日发射亚洲一号通信卫星之后,至2000年,中国共将26颗外国卫星成功发射升空。
1988年9月7日,长征四号运载火箭成功发射风云一号气象卫星,风云一号是中国第一颗太阳同步极地轨道气象卫星,在气象观测,海洋捕捞,农业估产,中长期天气预报和气象研究中发挥了巨大的作用。
1992年8月14日,长征二号捆绑式运载火箭成功发射由美国休斯公司研制的澳大利亚“澳赛特bi”通信卫星。长二捆运载火箭在大推力发动机、大型卫星整流罩、火箭捆绑技术等方面取得重大成果。中国航天已具备发射各种大载荷商用卫星的能力。
1997年5月12日,长征三号甲运载火箭成功发射东方红三号通信卫星,中国大容量通信卫星技术实现了重大突破。
1997年8月20日,长征三号乙运载火箭成功发射菲律宾马部海通信卫星。长征三号乙采用大推力氢氧发动机,使其同步转移轨道运载能力达到5吨,增强了中国zài国际商业卫星发射市场上的竞争能力。
1999年10月14日,长征四号乙运载火箭成功发射由中guó和巴西合作研制的资源一号卫星,其综合性能达到国际先进水平,它也开创发展了中国在航天高科技领域成功合作的典范。
1999年11月20日,新型长征运载火箭成功发射神舟号试验飞船,11月21日飞船顺利回收,中国载人航天技术实现历史性的突破,是中国航天史上的里程碑。
2001年1月10日,中国成功发射“神舟”2号试验飞船,按照预定计划在太空完成空间科学和技术试验任务后,于1月16日在内蒙古中部地区准确返回。
2002年3月25日,中国成功发射“神舟”3号试验飞船,环绕地球飞行了108圈后,于4月1日准确降落在内蒙古中部地区。
2002年12月30日,中国成功发射“神舟”4号飞船。
2003年10月15日至16日,中国成功进行了首次载人航天飞行,中国航天员杨利伟乘坐神舟五号载人飞船在太空运行十四圈,历时二十一小时二十三分,顺利完成各项预定操作任务后,安全返回主着陆场。
2005年10月12日至16日,中guó成功进行了第二次载人航天飞行,中国航天员费俊龙、聂海胜乘坐神舟六hào载人飞船在太空运行七十六圈,历时四天十九小时三十三分,实现多人多天飞行并安全返回主着陆场。
2007年10月24日18时05分,嫦娥一号探测器从西昌卫星发射中心由长征三号甲运载火箭成功发射。是中国自主研制、发射的第一个月球探测器
2008年4月25日23时35分,中国首颗数据中继卫星“天链一号01星”在西昌卫星发射中心由“长征三号丙”运载火箭成功发射升空。
2008年9月25日21时10分神舟7号发射,9月28日安全返回主着陆场
以上就是关于2015年12月24的月亮的知识,后面我们会继续为大家整理关于2015年12月24的月亮的知识,希望能够帮助到大家!
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