在肉眼看天的时代,人类对月亮和太阳这两个天体的运动规律掌握得最详尽,因为它们是地球上最大最亮的两个天体我们可以在天空中看到。
一个人主宰白天,一个人主宰夜晚。毫无疑问,太阳是我们在地球上所能感觉到的最亮的天体,而当满月时,它的光度比夜晚所有星星的总和还亮。
人们通过观察月球的月相变化,以及日食和月食,发现了月球本身的一些简单性质:
首先,它比太阳离我们近得多,而且它本身不发光,只是反射阳光。
基于以上两点,古希腊的阿里斯塔克斯首次根据月食发生时地球在月球上投下的阴影大小,估算了月球与我们的距离,以及地球的直径和月亮在天空中的视直径。
这也是人类第一次天文测距任务,所以我们对月球的认识源远流长,是我们认识宇宙的开端。
但是,由于望远镜直到1906年才被伽利略用于天文学,在那之前人们只能用肉眼观察月球,我们的瞳孔在完全黑暗中只能伸展到9毫米左右。
这让我们无法用肉眼观察到月球表面的细节,只能完美反射太阳光的月球表面。
这就造成了月亮在古人的理解中是一个完美、光滑、无瑕疵的天体。
直到1610年,伽利略第一次用望远镜(直径只有15毫米)观察月球时,才发现它那沧桑的面孔,表明满是陨石坑。
随着望远镜口径的增大,我们发现除了陨石坑外,月球表面50%的面积都被深灰色区域覆盖。这就是我们所说的月海,这里的陨石坑非常罕见。
因为月球始终面向地球,所以直到1959年,苏联的月球三号探测器才第一次为我们拍摄到月球背面的照片。
虽然图片有点模糊,但是我们还是从得到的数据中发现,月球的背面和正面完全不一样。首先,它的正面并没有大面积的月海,而是被密密麻麻的陨石坑所覆盖。
这给当时的人提出了一个疑问,为什么正面和背面看起来不一样?这就是为什么背面弹坑多,正面弹坑少的原因?既然陨石坑那么多,为什么陨石坑里躺着的陨石却很少见呢?
这意味着月球表面的陨石坑是怎么来的?
很多人认为,月球背面之所以有很多陨石坑,是因为本该撞击地球的陨石被月球背面挡住了,而正面的陨石坑很少,是因为地球挡住撞击月球正面的陨石。
这个说法看起来很合乎逻辑,毕竟月亮总是对着地球的。但是真实情况不是这样的,因为你忽略了他们之间的距离。
上图是地球直径、月球直径和地月距离的真实比例,更不用说月球了。它们之间的距离超过地球直径的40倍。
所以在这个尺度上,如果小行星随机撞击,你觉得月球能帮地球挡住陨石吗?地球能保护月球正面吗?
事实上,月球正面被击中的概率只比背面小1%,所以双方都无法保护对方。
真实情况是地月系刚形成的时候非常混乱,空间里到处都是岩石碎片。很多陨石坑。
地球之所以没有像月球那样留下麻子脸,是因为地球有大气层、水和活跃的地质构造活动,抚平了亿万年猛烈轰炸留下的伤疤。
月球就没那么幸运了,那么既然月球正反面被击中的概率是一样的,为什么正面的陨石坑那么少呢?
这其实和地球有关。月球刚形成时离地球很近,所以月球正面的冷却速度在很长一段时间内都比背面慢。因此,当陨石正面撞击时,由于其表面比较柔软,所以不容易留下陨石坑。
而由于地球的引力作用,月球内部的熔岩也从前方流出,形成深灰色的月海。这种岩浆还抹去了大部分的正面陨石坑。
那为什么月球上有那么多陨石坑,我们却很少见到陨石呢?尤其是那些根本找不到陨石的较大陨石坑?相反,较小的陨石坑还是可以找到陨石的痕迹。
小行星撞击天体的过程其实有点类似于砖头撞击沙堆或者水滴落到水面的过程,但是最大的不同就是威力完全不同。
小行星在太空中的速度往往在每秒几十公里以上。质量越大,它所拥有的动能就越大。我们知道,动能可以转化为能量并释放出来。
最常见的方式就是撞击,搬起一块石头砸到脚上,然后远远的就会痛,因为脚吸收了砖块下落时势能转换成的动能,再由动能转换成动能能量。这是一个典型的能量转换过程;
小行星有这么高的速度,当它撞击到月球表面时,速度会在极短的时间内降为0,也就是大约千分之一秒。
想想看,在这么短的时间内,小行星与月球表面的接触会被极度压缩,导致动能在接触面完全转化为能量,堪比原子弹爆炸如此高的温度会立即熔化和蒸发任何类型的小行星。而释放的能量会形成一个巨大的气柱冲上天空,这个气柱包含了小行星的所有成分和月球表面的成分。
所以质量越大的小行星包含的动能就越大,释放的能量也就越多,往往会被炸得一塌糊涂。
相反,那些质量小的小行星对应的能量要小得多,不足以完全气化。撞击到月球表面后,它们会被溅到其他地方。
所以我们经常可以在一些小陨石坑附近找到撞击的陨石。
另一个有趣的现象是,质量较大的小行星形成的陨石坑一般面积都很大,但底部比较平坦,也可能有中央凸起。
比较小的小行星,外形看起来很小,但是底深边陡,像个碗。
这还是跟能量有关。我们经常看到,当一滴水碰到水面时,水面会先下沉。这个过程相当于一颗小行星撞击月球表面,导致月球表面极快地被压缩。
然后水面会反弹,部分水会因为弹性势能的释放而飞得很高。这个过程相当于月球表面的物质快速反弹,导致中央隆起。
以上是关于月球陨石坑的一些问题。如有不妥之处欢迎讨论
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