太陽系巡禮之《衛星》篇（1）- 水星、金星、地球

MRYEE · 發表於 2012-2-24 14:37:47

茫茫宇宙何其大，就看我們太陽系内已非常精彩。大家非常熟悉8大行星加冥王星，但是對它們的衛星可能就不太了解，跟我來一起探索一下這些精彩絕倫的衛星世界！

太陽系主要衛星與地球的大小比較

太陽、行星大小比較

MRYEE · 發表於 2012-2-24 14:38:03

1、水星&金星

已知沒有任何天然衛星環繞著兩個行星運行。

MRYEE · 發表於 2012-2-24 14:38:59

2、地球之月亮

月球，俗稱月亮，古時又稱太陰、玄兔[5]，是地球唯一的天然衛星，並且是太陽系中第五大的衛星。月球的直徑是地球的四分之一，質量是地球的1/81。月球是太陽系內密度第二高的衛星，僅次於埃歐，它的自轉與公轉同步（潮汐鎖定），因此始終以同一面朝向著地球；正面標記著黑暗的火山熔岩海，中間夾雜著明亮和古老地殼的高地和突出的隕石坑。雖然它的表面非常黑暗，反射能力與煤炭相似，但它仍是天空中除了太陽之外最亮的天體。由於月球在天空中非常顯眼，再加上規律性的月相變化，自古以來就對人類文化如語言、曆法、藝術和神話等產生重大影響。月球的引力影響造成地球海洋的潮汐和每一天的時間延長。月球現在與地球的的距離，大約是地球直徑的30倍。而月球與太陽的大小比率與距離的比率相近，使得它的視大小與太陽幾乎相同，在日食時月球可以完全遮蔽太陽而形成日全食。

月球是唯一一個人類曾經登陸過的天體。前蘇聯的月球計畫在1959年發射了第一艘登月的無人太空船，而美國NASA的阿波羅計畫是到目前為止，唯一實現的載人登月任務。阿波羅8號在1968年曾載人環繞月球，1969年阿波羅11號首次載人登陸月球，至1972年人類共六次載人登月成功。這些任務總共帶回了超過380公斤的月球岩石，其中有些被用於研究月球的地質，以了解月球的起源（通過相關的研究提出月球形成於45億年前的巨大撞擊假說），月球內部結構形成以及月球形成後的歷史。在1972年阿波羅17號之後，只有無人太空船繼續拜訪月球，其中最值得一提的是蘇聯的月球步行者漫遊車。自從2004年，日本、中國、印度、美國和歐洲太空總署都發射了繞月衛星。這些太空探測器確認了月球極區上永久陰暗的坑穴的土壤中有水冰的存在。現在人類有載人重新登陸探測月球的計畫，但尚未成行；現在在外太空條約下，月球依然是所有國家以和平的用途可以自由前往探測的場所。

MRYEE · 發表於 2012-2-24 14:40:32

軌道參數

近心點

363,104公里（0.0024天文單位）

遠心點

405,696公里（0.0027天文單位）

半長軸

384,399公里

離心率

0.0549

軌道周期

27.321582 d (27 d 7 h 43.1 min)

周期

29.530589 d (29 d 12 h 44 min 2.9 s)

平均速度

1.022公里/秒

軌道傾角

5.145°（對黃道）
（對地球赤道的傾角在18.29°到28.58°之間）

每18.6年在公轉軌道上退行一周

每8.85年在公轉軌道上順行一周

物理特徵

平均半徑

1,737.10公里（0.273地球半徑）[1]

赤道半徑

1,738.14公里（0.273地球半徑）[1]

極半徑

1,735.97公里（0.273地球半徑）[1]

扁率

0.00125

周長

10,921 km（赤道的）

表面積

3.793 × 107公里2（0.074 地球表面積）

體積

2.1958 × 1010 km3 （0.020地球體積）

質量

7.3477 × 1022公斤（0.0123地球質量）

平均密度

3.3464 公克/公分3

表面重力

1.622 米/秒2 （0.165 4 g）

逃逸速度

2.38公里/秒

公轉周期

27.321582天（同步）

赤道自轉速度

4.627米/秒

轉軸傾角

1.5424° (對黃道)
6.687° (對軌道平面)

反照率

0.136[2]

表面溫度

赤道

85°N[3]

最小	平均	最大
100 K	220 K	390 K
70 K	130 K	230 K

視星等

−2.5至 −12.9[nb 1]
−12.74 (平均滿月)[1]

角直徑

29.3至34.1 弧分[1][nb 2]

大氣[4][nb 3]

成分

Ar、He、Na、K、H、 Rn

MRYEE · 發表於 2012-2-24 14:41:21

形成

有數種機制都認為月球形成於45.27億 ± 0.10億年之前[nb 5]，即大約是太陽系誕生之後的3,000萬至5,000萬年[11]。這些機制包括分裂說、捕獲說和地月同源說（攣生說）等。分裂說認為月球是由於離心力從地殼分裂出去[12]，但要產生如此大的離心力，需要地球在誕生初始時有超高速的自轉[13]。捕獲說則認為月球是在成型時被地球引力場捕獲的天體，[14]，但這種假說需要地球擁有一個有非常大的大氣層來消耗月球通過時的能量，減緩月球運動速度[13]。同源說認為地球和月球形成於同一原生吸積盤，但這種假說無法解釋月球上金屬鐵的匱乏[13]，也不能解釋地月系統的高角動量[15]。

當今主流的地月系統形成理論是大碰撞說：一顆火星大小的天體（被稱為忒亞，神話故事中月球女神塞勒涅的母親）與原生地球碰撞，爆裂出的物質進入環繞地球的軌道，經由吸積形成月球[16]。在太陽系誕生的早期，巨大的撞擊很常見的。計算機模擬的大碰撞模型表表明，這樣的撞擊後產生的雙星系統具有充分的角動量匹配目前地月系統的軌道參數，而且也可以解釋月球具有相對較小核心的原因。此外，大碰撞說還可以合理解釋地月成分的不同：月球的大部分組成成分都來自撞擊前的天體，而並不是原生的地球[17]。但是這個假說仍然不是很完善，例如對隕石的研究卻顯示內太陽系的其他天體，如火星、灶神星等，其氧和鎢的同位素成分和地球不同，而地球和月球有非常相似的同位素成分。一個合理的解釋是導致地月系形成的撞擊混合了地球和月球形成時揮發的物質，有可能導致兩個天體之間同位素的組成變得均衡[18]，但這種解釋仍有爭議[19]。

大碰撞中所釋放的大量能量和之後在地球軌道上再作用的物質會熔化地球的外殼，形成岩漿海[20][21]。新形成的月球也會產生自己的月球岩漿海，估計它的範圍深度為500公里至一個月球半徑[20]。

另外一種假說則認為大碰撞產生了兩顆在同一軌道上的衛星，一個就是月球，而另外一個較小，直徑只有約1000公里。在數千萬年後，兩個衛星緩慢相撞，最後合二為一。這種假說解釋了月球一面地勢平坦，另一面則地勢起伏不平的原因[22] [23] 。

MRYEE · 發表於 2012-2-24 14:43:49

物理特性

內部構造

月球是一個已經分異的天體，即它擁有地殼、地函、和核心。月球的內核富含固態鐵，半徑大約為240公里，此外還有一個流體的外核，主要成分是液態鐵，半徑大約為300公里。核心周圍是部分熔融的邊界層，約有500公里的寬度[25] 邊界層結構是在45億年前月球形成不久之後，由月球岩漿海通過分離結晶形成的[26]。岩漿海的結晶可以經由沉澱形成由鎂鐵質和沉積的橄欖石、斜輝石和斜方輝石等礦物組成的地函。四分之三的岩漿海結晶之後，可能形成密度較低的斜長石並浮在地殼的頂部[27]。最後才由液體結晶的部分會被夾在地殼和地函之間，並且含有大量不相容和發熱的元素[28]和之相符的是從月球軌道上遙感繪製的月球地質化學圖也顯示其地殼幾乎都是由斜長岩組成[4]。通過對部分熔融的地函噴發出的熔岩流冷凝下來的月岩樣本的研究，科學家確認地函含有比地球更豐富的鐵，其主要成分是鎂鐵質[28]。通過地球物理技術發現月球地殼的平均厚度約為50公里左右[28]。

月球是太陽系內密度第二高的衛星，僅次於埃歐[29]。但是月球的內核並不大，半徑大約是350公里甚至更小[28]，只佔月球大小的約20%，相較之下，其它地球型天體的比例約為50%。它的組成尚不是完全清楚，可能是由金屬鐵組成，同時含有少量硫和鎳。對月球隨著時間變化轉動的分析顯示月球核心至少仍有部分是熔融的[30]。

月球正面

月球背面，和正面的不同之處在於缺少黑暗的月海[31]。

月球的地形。

月球是地球的同步自轉衛星，它繞軸自轉的週期與繞地球的公轉周期是相同的，這使得它幾乎永遠以同一面朝向地球。它之前以較快的速度旋轉，在後來由於地球產生潮汐摩擦，讓其自轉速度減慢，直到最後以同一面持續面對地球，即潮汐鎖定[32]。我們將月球朝向地球的一面被稱為正面，而相對的另一面則稱為背面，背面通常也稱為"暗面"，但是事實上它如同正面一樣會被照亮。當月相為新月時，我們看到月球的正面是黑暗的，而月球的背面則被太陽照亮[33]。科學家曾經使用雷射測高儀和立體影像分析對月球表面的地形進行測量[34]。月球表面最明顯的地形特徵是位於背面的巨大撞擊坑南極-艾托肯盆地，其直徑有2,240公里，是月球上最大的隕石坑，也是太陽系中已知最大的[35][36]。它的底部是月球上海拔最低的地方，深度達到13公里[35][37]。而月球海拔最高的地點則正好就在它的東南方，有人認為這個區域是造成南極-艾托肯盆地的撞擊所形成的隆起[38]。月球上的其它大撞擊盆地，如雨海、澄海、危海、史密斯海和東方海等，也都擁有低海拔的區域和高聳的邊緣[35]。月球背面的平均高度比正面高1.9公里[28]。

MRYEE · 發表於 2012-2-24 14:46:20

月球表土的化學成分(由月面的岩石推導得出)[24]
化合物成分	型式	成分 (wt %)
化合物成分	型式	海	高地
二氧化矽	SiO2	45.40%	45.50%
氧化鋁	Al2O3	14.90%	24.00%
石灰	CaO	11.80%	15.90%
氧化鐵	FeO	14.10%	5.90%
氧化鎂	MgO	9.20%	7.50%
二氧化鈦	TiO2	3.90%	0.60%
氧化鈉	Na2O	0.60%	0.60%
總計		99.90%	100.00%

MRYEE · 發表於 2012-2-24 14:48:55

表面地理

月球是一個南北極稍扁、赤道稍許隆起的扁球。它的平均極半徑比赤道半徑短500米。南北極區也不對稱，北極區隆起，南極區窪陷約400米。但在一般計算中仍可把月球當作三軸橢圓體看待。物理天平動的研究有助於解決月球形狀問題。通過天平動研究還表明，月球重心和幾何中心並不重合，重心偏向地球2公里。這一結論已為阿波羅登月獲得的資料所證實。

火山地形

在月球表面上用肉眼可以清楚看見有黑暗的，相對平坦的平原，我們稱之為月海，這是因為古代的天文學家認為這些地方充滿了水 [39]。現在，我們知道這些黑暗部分是古代火山爆發後熔岩漿在窪地凝結成的廣大玄武岩。和地球的玄武岩類似，月海中的玄武岩含有豐富的鐵，而完全缺乏因水流過而出現的礦物[40][41]。大多數噴發的熔岩漿流入與撞擊盆地相連接的窪地，形成月海。現在科學家已經在月球正面的月海中發現幾個擁有盾狀火山和火山穹頂的地質分區[42]，這些是熔岩漿凝結形成月海的證據。

幾乎所有的月海都位於月球正面，占正面面積的31%[43]，相較之下，在月球背面只有少數的月海，只涵蓋了背面2%的面積[44]。這被認為和通過月球探勘者的伽瑪射線光譜儀所描繪的月球化學圖上所看見在月球正面地殼下的生熱元素的濃縮有關。生熱元素的濃縮會造成地函下的溫度上升，部分熔解，並上升到表面造成噴發[27][45][46]。大部分玄武岩的噴發都出現在30至35億年前的雨海紀，但也有少部分樣本的輻射定年顯示其形成於更古老的42億年[47]，也有一些相對年輕的樣品，最年輕的噴發物經由撞擊坑計數測定年限發現其發生在12億年前[48]。

月球上較亮的部分被稱為「高地」，因為它們高於大多數的月海。經由輻射定年測定它們是於44億年前形成的，這意味著這些高地可能是在月球岩漿海形成時的斜長岩堆積所產生的[47][48]。月球上沒有任何一個主要的山脈被認為由地質構造事件產生的，這和地球的情況剛好相反[49]。

MRYEE · 發表於 2012-2-24 14:50:13

撞擊坑

另一個會影響月球表面地形的主要地質事件是撞擊坑[50]。小行星或彗星撞擊月球表面時都會形成隕石坑，現在估計單在月球正面直徑大於1公里的隕石坑就大約有300,000個[51]，其中有些隕石坑以知名的學者、科學家、藝術家和探險家的名字命名[52]。月球地質年代是根據月面上的重大隕石撞擊事件進行分界，包括在酒海、雨海和東方海等的撞擊事件。這些撞擊事件的結構特徵是產生多層物質隆起的環，通常是由數百至數千公里直徑的圍裙狀噴發物沉積形成一個區域性的地層視界[53]。由於月球沒有大氣層、天氣變化，在最近幾十億年也沒有地質活動，大部分環形山都保存得很完好。雖然有幾個多環盆地明顯的已經很久遠，它們還是能用於分派相對的年齡。由於撞擊坑是以恆定的速率累積，計算單位面積內的撞擊坑數目可以用來估計表面的年齡[53]。阿波羅任務收集撞擊熔化的岩石以輻射測定年齡，群集在38億和41億年的年齡：這已被用來建議撞擊的後期重轟炸期[54]。

覆蓋在月球地殼上的是高度粉碎的（碎裂成更小的顆粒）和撞擊園藝下的表面層稱為風化層，是由撞擊過程形成的。最細微的風化層，是二氧化矽的月球土壤玻璃狀物體，有著像雪一樣的紋理和聞起來像用過的火藥[55]。較老的風化層表面一般比年輕的表面厚；在高地的厚度在10-20米之間，在海的厚度則是3-5米。[56] 在細緻的粉碎風化層下面是「粗風化層（megaregolith）」，厚達數公里高度碎裂的基岩[57]。

水的存在

由克萊芒蒂娜拍攝的月球南極馬賽克圖：請注意極地的永久陰影。

月球的表面不存在液態水，因為太陽輻射會使水被光解並快速逸入太空。但從1960年代以來，科學家假設由彗星撞擊所帶來的水、或者來自太陽風的氫和含氧豐富的月岩反應所產生的水，都可能以冰的型態沉積下來，並在月球兩極撞擊坑低溫的永久陰影區留下可以追蹤得到的痕跡[58][59]。電腦模擬月面的永久陰影區約有14,000公里2[60]。在月球上可用水的數量是一個重要的因素，可以決定建設一個月球適居區計畫的成本效益，因為從地球運水到月球的費用極為昂貴[61]。近年來，已經在月球表面發現水的特徵[62]。在1994年，安裝在克萊芒蒂娜太空船的雙向雷達實驗，顯示有少量、冰凍的水存在接近表面的凹穴內。但是，後續使用阿雷西波的雷達觀測，認為此一發現可能是由新撞擊坑中的岩石近被撞擊的岩石噴出的[63]。在 1998年，月球勘探者攜帶的中子能譜計顯示，在極地附近深度1米的風化層存在著高濃度的氫[64]。在2008年，對一顆由阿波羅15號帶回的熔岩珠的分析，顯示有微量的水存在於珠子內[65]。在2008年，印度的月船1號太空船使用在載月球礦物繪圖儀確認表面有水冰的存在。分光計觀測在反射的陽光中偵測到羥基的通用吸收譜線，提供了有大量水冰在月球表面的證據。太空船顯示濃度可能高達1000PPM[66]。在2009年，LCROSS送了一個2,300公斤的撞擊器到極區永久陰暗的環形山，並且從噴出的羽狀物質中至少檢測到100公斤的水[67][68]。LCROSS另一個實驗的數據顯示偵測到的水量，更靠近155公斤（± 12公斤）[69]。

MRYEE · 發表於 2012-2-24 14:51:25

重力和磁場

位於史密斯海的測繪圖(上圖)及對應之引力圖(下圖)顯示，這個地方有一個和地形相反的質量瘤。

月球的重力場已經通過圍繞月球旋轉的探測器發射無線電信號的都卜勒效應所測量的。月球重力場主要的特徵是擁有質量瘤，即在一些巨大的撞擊盆地卻反而出現較重的重力分布，這可能與組成這些盆地的玄武岩熔岩流密度較大有關係[70]，這些異常對環繞月球軌道的太空船有極大的影響，如果經月球這些地域時，假如太空船與月面距離足夠低，而且軌道不加修正的話，那麼太空船會在數個月或數年間在月球表面墜毀。但令人困惑的是，熔岩流密度本身不足以完全解釋重力異常，有一些質量瘤的存在明顯和月海中的火山作用形成的熔岩流無關[71]。

月球擁有一個強度不到地球磁場百分之一，範圍在1至數百納特斯拉之間的外在磁場。天體液體金屬核心可以生成的全球性雙極性磁場，但現在月球的磁場並不是由液體金屬核心產生的，而可能是在月球演化的歷史早期被磁化而一直保留至今的地殼磁場[72][73]，月球磁場另一種可能來源是在大碰撞事件期間生成的瞬態磁場殘餘的磁化，通過撞擊產生的電漿雲包圍，擴大了磁場的範圍，這種說法受到最大的地殼磁場撞擊盆地對面出現對蹠點的支持[74]

大氣層

月球有一個非常稀薄、接近真空的大氣層，總質量低於10公噸[75]。如此小的大氣質量在月球表面產生的壓力大約是 3 × 10−15atm（0.3nPa），數值隨著月球一天的時間不同而改變。月球大氣的來源包括出氣和濺射，如太陽風的離子轟極月球表面釋放出的原子[4][76]。過往曾經檢測到由濺射產生的原子包括鈉和鉀，相同的情況也曾在水星和埃歐的大氣中發現過。月球大氣的氦-4來自太陽風，氬-40、氡-222和釙-210則來自月球地函相關元素放射性衰變後的濺射[77][78]。但月球大氣中缺乏存在於月球表岩屑的氧、氮、碳、氫和鎂等自然元素的原子或分子，目前原因尚不清楚[77]。月船1號已經在月球大氣中發現水蒸氣的存在，其含量隨著月球緯度的不同而改變，大約在緯度為60-70度時水蒸氣的含量最高。這些水蒸氣可能是由月球表面表岩屑的水冰升華而生成的[79]。月球大氣層的氣體有些被月球的重力吸引回到表岩屑，有些由於太陽的輻射壓，或者被太陽風的電離後逃逸到太空中[77]。

MRYEE · 發表於 2012-2-24 14:52:13

季節
月球的轉軸傾角只有1.54°，遠小於地球的 23.44°。由於這個緣故，太陽照射對月球季節變化的影響很小，反而是月球表面地形對季節變化有重要作用[80]。在2004年，約翰·霍普金斯大學的Ben Bussey博士率領的小組研究克萊芒蒂娜探測器在1994年獲得的影像，發現位於月球北極的皮爾斯環形山邊緣有4個區域在整個月球日中都被陽光所照亮，形成永晝峰，而在月球南極地區沒有類似的區域。而在極區的許多環形山底部是永久黑暗的，沒有受到陽光照射[60]。這些黑暗的環形山底部是極低溫的：月球勘測軌道飛行器在夏天的南極環形山底部測得的最低溫度是35K （−238 °C）[81]，而在接近冬至時在北極測得厄米環形山的溫度只有26K（−247 °C）。這個溫度比冥王星的表面溫度還要低，是太空船在太陽系中所測得的最低溫度[80]。

與地球的關係

地月系統的示意圖 (未依一致的比例)。

月球相對於固定的恆星以27.32天的週期完整的繞行軌道一周[nb 6]（它的恆星週期）。然而，因為地球間同時間也繞著太陽轉，它對地球呈現相同相位的時間就會較長，大約是29.53天[nb 7]（它的會合週期）[43]。於其他行星大多數的衛星不同，月球的軌道比較接近黃道平面，而不是地球的赤道平面。月球的軌道受到太陽和地球許多小、複雜並且相互影響而難解的攝動，例如月球軌道平面的漸進轉動，這影響到月球其它的運動狀態。卡西尼定律以數學敘述出後續的影響[82]。

其中主要的軌道變化有：偏心率變化、軌道傾角變化、拱線運動、交點西退、中心差。

偏心率變化

月球軌道偏心率變化在1/15到1/23的範圍內，偏心率的平均值為0.0549，接近1/18。
嚴格來說，地球與月球圍繞共同質心運轉，共同質心距地心4,671千米（即地球半徑的2/3處）。由於共同質心在地球表面以下，地球圍繞共同質心的運動好像是在「晃動」一般。從地球北極上空觀看，地球和月球均以逆時針方向自轉；而且月球也是以逆時針繞地運行；甚至地球也是以逆時針繞日公轉的。

很多人不明白為甚麼月球軌道傾角和月球自轉軸傾角的數值會有這麼大的變化。其實，軌道傾角是相對於中心天體（即地球）而言的，而自轉軸傾角則相對於衛星（即月球）本身的軌道面。這個定義習慣很適合一般情況（例如人造衛星的軌道）而且數值是相當固定的，但月球卻非如此。

拱線運動

月球圍繞地球的橢圓軌道，在它自己的平面上也不是固定的，其橢圓的拱線（近地點和遠地點的連線）沿月球公轉方向向前移動，每8.85年移動一周。中國早在東漢，賈逵就提出月球視運動的最疾點每九年運動一周，這實際上正是拱線運動的結果。

軌道傾角變化

月球軌道（白道）對地球軌道（黃道）的交角（黃白交角）變化在4°57～5°19之間，平均值為5°09。
月球的軌道平面（白道面）與黃道面（地球的公轉軌道平面）保持著5.145 396°的夾角，而月球自轉軸則與黃道面的法線成1.5424°的夾角。因為地球並非完美球形，而是在赤道較為隆起，因此白道面在不斷進動（即與黃道的交點在順時針轉動），每6793.5天（18.5966年）完成一周。期間，白道面相對於地球赤道面（地球赤道面以23.45°傾斜於黃道面）的夾角會由28.60°（即23.45°+ 5.15°）至18.30°（即23.45°- 5.15°）之間變化。同樣地，月球自轉軸與白道面的夾角亦會介乎6.69°（即5.15° + 1.54°）及3.60°（即5.15° - 1.54°）。月球軌道這些變化又會反過來影響地球自轉軸的傾角，使它出現±0.002 56°的擺動，稱為章動。

交點西退

白道與黃道的交線，其空間位置並不固定，而是不斷地向西運動，每18.6年運行一周。這一現象早在東漢末年就為劉洪發現，並用於月食預報計算中。

中心差

由於月球軌道是橢圓而不是圓形，月球公轉速度並不均勻。月球運動同均勻的圓周運動比較，時而超前，時而落後，其半振幅為6°.29，週期為27.55455日。

幾何天秤動

由於月球軌道為橢圓形，當月球處於近地點時，它的自轉速度便追不上公轉速度，因此我們可見月面東部達東經98度的地區，相反，當月處於遠日點時，自轉速度比公轉速度快，因此我們可見月面西部達西經98度的地區。這種現象稱為經天秤動。又由於月球的自轉軸傾斜於公轉軌道平面（白道面），而白道與黃道又有約5度的交角，因此月球繞地球公轉一周時，極區會作約7度的晃動，這種現象稱為緯天秤動。再者，由於月球距離地球只有60地球半徑之遙，若觀測者從月出觀測至月落，觀測點便有了一個地球直徑的位移，可多見月面經度1度的地區。這種現象稱為周日天秤動。
如同絕大多數天體運行，月球繞地球的長期軌道痕跡是一個甜甜圈，月球軌道遠離的現象會到目前軌道的大約1.4倍為止，然後再慢慢繞回來。

MRYEE · 發表於 2012-2-24 14:55:05

相對大小

在5,000萬公里的距離上拍攝的地球和月球大小的比較[83]。

月球相對於地球的大小是最大的：直徑是四分之一，質量是1/81[43]。就衛星與行星的相對大小比例來說，它是太陽系最大的衛星 (雖然凱倫與矮行星冥王星相對來說更大) [84]。

然而，地球和月球仍然被認為是一種行星-衛星系統，而不是雙行星系統，因為它們的質心，一般所謂的質量中心，位於地球表面之下1,700公里（大約是地球半徑的四分之一）[85]。

從地球看月球

月球有著異常低的反照率，它的數值與煤炭相當。儘管如此，它仍是天空中繼太陽之後第二亮的天體[43][nb 8]。這一部分是因為對沖效應的增強效果；在弦月時，月球只有十分之一的亮度，而不是滿月一半的亮度[86]。此外，由於視覺系統的顏色恆常性重新校準天體的顏色和周圍環境的關係，因為周圍的天空比較黑暗，會覺得被太陽照射的月球是比較明亮的天體。滿月的邊緣感覺上會比中心明亮，並沒有周邊昏暗的效應，這是月球土壤的反射特性，它反射向太陽方向的光多於其它的方向。月亮出現在靠近地平線時會顯得比較大，但這純粹是一種心理上的影響，也就是所謂的月球錯覺，最早的敘述出現在西元前7世紀[87]。

月球被太陽照射的方向和從地球看見的一個月的變化，結果是月球的相位。

月球在天空中最高的高度變化：雖然它有與太陽相同的限制，在一年當中它會隨著季節與月相變化，滿月在冬天到達最高的位置。18.6年的焦點週期也有些影響：當月球的升交點在春分點，月球每個月的的緯度可以到達28°。這意味著月球會出現在赤道到緯度28°之間的天頂，反過來 (降交點在春分點) 則只有18°。月球的新月方向也取決於觀測者的緯度：接近赤道的觀測者，可以看見微笑狀的新月[88]。

月球的表面是否會隨著時間改變，在歷史上仍有爭議。今天，許多這些主張被認為是虛幻的，是在不同光線條件下觀察的結果，不良的視寧度，或不當的繪圖。但是，偶爾會出現出氣現象，還有小部份的報告可以歸因於瞬變月面現象。最近，有人認為月球上一個3公里直徑的區域在一百萬年前被釋放出的氣體改變[89][90]。月球的外觀，像太陽一樣，也會受到地球大氣層的影響：常見的是當月光通過高空的卷層雲時，會受到冰晶的折射形成22°的暈環，通過薄雲也會有相似的冕環[91]。

MRYEE · 發表於 2012-2-24 14:56:17

潮汐效應

地球上的潮汐主要是來自月球牽引地球兩側引力強度的漸進變化，潮汐力，造成的。這在地球上造成兩處隆起，最清楚的是海潮，海平面的升高 [92]。由於地球自轉的速度大約是月球環繞地球速度的27倍，因此這個隆起在地球表面上被拖曳的速度比月球的移動還快，大約一天繞著地球的轉軸旋轉一圈[92]。海潮會受到一些影響而增強：水經過海底時的摩擦力與地球自轉的耦合，水移動時的慣性，接近陸地的平坦海灘，和不同海洋盆地之間的振盪[93]。太陽的引力對地球海潮的影響大約是月球的一半，它們相互的引力影響造成了大潮和小潮 [92]。

月球和靠近月球一側隆起的重力耦合對地球的自轉產生了一個扭矩，從地球的自轉中消耗了角動量和轉動的動能[92][94]。反過來，角動量被添加到月球軌道，使月球加速，使得月球升到更高的軌道和有更長的軌道週期。結果是，月球和地球的距離增加，和地球的自轉減緩[94]。通過阿波邏任務安裝在月球表面上的月球測距儀，測量月球到地球的距離，發現地月距離每年增加38毫米 [95]（雖然每年只是月球軌道半徑的0.1 ppb）。原子鐘也顯示地球的自轉的一天，每年約減緩15微秒[96]，在UTC的緩慢增加被閏秒加以調整。潮汐拖曳會繼續進行，直到地球的自轉速度減緩到與月球的軌道週期吻合；然而，在這之前，太陽已經成為紅巨星，吞噬掉地球[97][98]。

月球表面也能體驗到周期約27天，振幅約10公分的潮汐，它有兩種成分：因為它的同步自轉，來自地球的是固定的；和來自太陽的變動[94]。來自地球噵致的量是天秤動，這是月球軌道離心率造成的結果；如果月球軌道是理想的圓，就只會有太陽造成的潮汐[94]天秤動會改變從地球看見的角度變化，使得從地球可以看見59%的月球表面（但在任何時間看見的都略少於一半）[43]。這些潮汐力累積的應力會造成月震。雖然每次震動可以持續至一小時以上－明顯的比地震的時間長－因為缺乏水來阻尼震動的振幅，但月震不如地震的頻繁，也比地震微弱。月震的存在是1969年到1972年的阿波羅太空人安放在月球上的地震儀的一個意外發現[99]。

蝕

1999年的日蝕

從日地關係天文台-B太空船看見月球從太陽前方通過[100]。

從地球看月球和太陽有相近的大小。從尾隨著地球軌道的衛星看月球比太陽小了許多。

當地球、太陽和月球在一條直線上時，才會出現蝕。日蝕發生在朔（有別於新月），當月球介於地球和太陽中間。對照過來，月蝕發生在滿月，當地球介於太陽和月球中間。從地球看月球的角視直徑和太陽的角視直徑變化的範圍是重疊的，因此日蝕時會有日全蝕和日環蝕的可能性[101]。在日全蝕，月球會將太陽的盤面完全遮蔽掉，因此以肉眼就能看見日冕。由於地球和月球的距離緩慢的在逐漸增加中[92]，月球的角視直徑逐漸減小。這意味著在數百萬年前的日蝕，月球都會完全遮蔽掉太陽，而沒有發生日環蝕的可能。同樣的，從現在開始大約6億年之後，月球將不再能夠完全遮蔽掉太陽，因此將只會發生日環蝕[102]。

由於月球環繞地球的軌道相對於地球環繞太陽的軌道有大約5°的傾斜，所以不是每個新月和滿月都會發生蝕。當蝕發生時，月球必須在兩個軌道平面交集的附近[102]。日蝕和月蝕復發的週期性，由沙羅週期來描述，其周期大約是18年[103]。

由於月球在天空中總是會遮蔽大約半度直徑圓型區域的視野[nb 9][104]，當一顆亮星或行星經過月球的後方時，就會發生掩星的現象：從視線中隱藏。這樣一來，日食只是太陽被掩蔽。由於月球非常的靠近地球，單獨一顆恆星被掩蔽的現象不是在地球上的任何地點都能見到，也不是同時見到。並且因月月球軌道的進動，每年會被掩蔽的恆星也都有所不同[105]。