嫦娥一号在月球背面看到了什么(图)

万户撞击坑

　　文/国家天文台月球与深空探测科学应用中心

　　月球为何总以一面示人？

　　月球是地球惟一的天然卫星，它围绕地球回旋不息。自从它诞生四十多亿年以来，从未离开过地球，是地球最忠实的伴侣。

　　仔细观察，我们很自然地会注意到，月球总以一面示人。这是为什么呢？

　　月球俗称月亮。月亮每天东升西落的运动是地球自转的反映。月亮围绕着地球转动表现为它在星空间自西向东移动，其轨迹称为“白道”。白道和黄道(地球绕太阳运动的轨迹)之间有5°多的夹角。月球绕地球转一周历时27天7时43分11.47秒，这一周期叫做“恒星月”。除了绕地球公转外，月球本身还在自转。月球自转的周期是27天7小时43分11.5秒，几乎等于它绕地球公转的周期。因此，无论在任何时间，我们从地球上永远只能看到月球的一面，另外一面总是背向地球，“犹抱琵琶半遮面”。由于月球的轨道是一个倾斜的椭圆形轨道，它在不同的轨道位置面向地球的一面稍有不同，所以人们从地球上可以观测到月球整个表面的59%。

　　月球永远以一面面向地球，如果不假思索，可能会以为月球没有自转。其实不然。我们可以想象，在月面上某点假设有一个垂直于月面的标志物，如果月球没有自转，在月球绕地球运行的过程中，由于该标志物始终指向空间同一方向，这样我们观察到的该标志物的指向会发生变化，月面的各部分会依次朝向地球，我们应该能看到月球的背面。所以，只有在月球的自转和绕地球转动的周期相等、方向相同(都是反时针方向)的情况下，月球才能永远以同一面朝向地球。

　　月球的自转周期和绕地球转动的周期相同，不是偶然巧合，而是因为地月之间相互潮汐引力的作用。月球可以产生对地球的潮汐引力，它能够造成地球两侧海水的升涨，对地球大气也会产生大气潮。类似地，地球也可以产生对月球的潮汐引力。月球过去的自转速度比现在要快得多，那时它的表面存在着如熔岩流之类的流体。地球强大的起潮力引发了月球上的潮汐，而潮汐摩擦会使月球自转减慢，直至自转周期等于公转周期。此时，地球不再引起月球上明显的潮汐作用，月球便只能以同一面朝向我们了。

　　潮汐摩擦不仅正在使地球自转减慢，还会影响到地月系统的演变。现在，地球自转的周期比月球公转的周期短得多，潮汐作用会引起地球的变形、质量分布的变化，从而使月球运动加速。一旦加速，它便逐渐螺旋式地远离地球，进入愈来愈大的轨道，因而月球绕地球公转的周期会更长。

　　月球目前正以每年3.8厘米的速度离开地球。同样的道理，潮汐摩擦也会使地球的自转速度减慢，自转周期逐渐变长。每一百年地球自转周期约增加0.00164秒，这个数字虽然很小，但不能小看，因为长期的累积将相当可观。也许大约50亿年至100亿年后，地球上的一天将和一个月相等，大致都等于现在的43天，届时地球也将会以同一面朝向月球。真到了那个时候，背向月球的半个地球上的居民为了赏月，必须长途跋涉才行。至于哪个半球有幸对着月亮，现在还是个未知数。

　　人类第一张月球背面照片

　　在地球上，人们只能用肉眼依稀辨别出月球上阴暗的月海和明亮的月陆。借助地面望远镜，我们永远只能看到月球的正面，对背面的形貌依然一无所知。上世纪五十年代开始，人类进入太空时代。人们多次发射航天器对月球进行摄影和研究，并且实现了人类登月的夙愿，使人们开始对月球有了一个较全面而详细的认识。

　　1959年1月2日，前苏联“月球1号”卫星升空飞向月球，虽以失败告终，却奏响了人类向月球进军、探测与开发利用月球的序曲。同年10月4日，苏联又发射了“月球3号”飞船，成功地拍摄到了人类历史上第一张月球背面的照片，使人们第一次得以目睹月球背面的风貌，月球神秘的面纱开始被揭开。

　　“嫦娥”看到了月球背面

　　2007年10月24日18时05分，中国首颗月球探测卫星“嫦娥一号”从西昌卫星发射中心腾空而起，在经过近20天的飞行后，于11月7日准确进入环月工作轨道。11月26日，“中国首次月球探测工程第一幅月面图像”公布。12月11日，“嫦娥一号”卫星搭载的CCD相机对月球背面进行了成像探测，并获取了月球背面部分区域的影像数据。这些月球背面部分区域影像数据具有重要的意义，其中包括月球背面一个典型的辐射线撞击坑和“万户”撞击坑。同时，这也表明“嫦娥一号”卫星的飞行、有效载荷的管理、地面测控与通信、数据接收与处理等，一切工作正常。

　　“嫦娥一号”获取的数据，再次证实了人类此前对月球背面的基本认知。月球背面与正面在地貌上的主要不同在于，月球背面月陆(也称高地)分布面积广，缺乏大型的月海盆地，只有三个较小的月海(东海、莫斯科海和智海)位于月球背面，而90%的月海分布在月球正面。由于月陆比月海的年龄要老，月陆表面撞击形成的月坑的密度比月海要大，所以在月球背面月坑较多。月球正面月海带周围围绕着许多山脉，如阿尔卑斯山、亚平宁山等，而月球背面几乎没有明显的山脉。

　　月球正面与背面的明显差异，与月球的起源与演化有关。有一种假说认为：月球形成后其轨道向地球逼近，大约在39亿年前，当月球运行到地球的洛希限附近时，由于地月潮汐力的相互作用，地球与月球正面相互撕裂出一部分并粉碎，甚至蒸发、熔融，大量被撕裂的碎块又回返到月球正面，撞击月表，开凿出大面积的月海盆地，这次撞击事件称为“雨海事件”。而月球背面几乎没有受到地月潮汐力的影响，没有发生过类似雨海事件的撞击，因而保持了较原始的月貌特征。