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月球天文科普小知识

2023-08-13 14:36:16 高考在线

　　月球

　　月亮对全世界的孩子们来说是神秘的！对于月亮，有太多的知识要学，从探索人们和物体在月亮上的移动与在地球上有何不同，到了解宇航员为什么要穿特殊宇航服。在孩子们与生俱来的好奇心的基础之上，看看你能发现什么！

　　除了太阳，月亮是天空中最亮的天体，自从人类文明诞生开始，人们就对夜空中这个时而盈若圆盘、时而缺似弯钩的月亮产生了浓厚的兴趣。有人说：月亮是夜空的主宰，是嫦娥的宫殿；在天文学家看来，月亮是地球唯一的天然卫星。

　　一、月亮神话——嫦娥奔月与捣药的玉兔

　　中国神话中有一个“嫦娥奔月”的故事，是这样说的：据说射日的英雄后羿从昆仑山取得不死药后，希望可以跟妻子嫦娥在人间过上幸福的生活。可是，有一天，后羿的徒弟趁着后羿出去打猎时溜进屋里威胁嫦娥交出不死药，嫦娥在情急下容不得深思熟虑，竟然一口吞下了整粒药。当她跌跌撞撞地逃到屋外时，奇怪的事情发生了，她的身体变得像棉花一样轻，飘了起来，直往天空中飞去，一直飞到月亮上。原来，这不死药如果是两个人各吃一半就能长生不老，若一个人全部吃下，就会飞升成仙。后羿后来惨遭杀害，可怜的嫦娥就一直在月亮上的广寒宫过着寂寞的生活，永远无法回到人间。

　　这个故事还有一个说法讲到，嫦娥是因为一时贪念才偷吃了不死药。唐代诗人李商隐也写下了这样的诗句：“嫦娥应悔偷仙药，碧海青天夜夜心。”

　　圆圆满月，月面上一片片暗斑组成了清晰的图案，有人说这是一只玉兔在捣药。对于这只玉兔的来历也有几个说法：有人说它是因为偷吃了仙草，受到天帝的惩罚，而被驱逐到月亮上终年捣药以赎罪的；有人说它是嫦娥在升天时怕自己寂寞，顺手抱起的一只小兔子一起奔向天际；还有的说嫦娥在月宫中形单影只，人们深表同情，就想像出一只玉兔可以在冰冷的广寒宫陪伴她。月中有兔的传说自春秋时代开始，一直流传至今。

　　二、月球表面

　　大约在400年前（1609年），意大利科学家伽利略使用自己制作的望远镜观看月球，根据观测和想象，他手绘出了这样一幅月面图，他发现，皎洁的明月竟然到处是坑坑洼洼。月表布满环形山，阴暗的大片区域我们通常称之为“月海”。这“海”里却没有一滴水，而是月面上比较低洼的平原。大多数月海呈圆形、椭圆形，并且被一些山脉包围着，也有一些月海是连成一片的，它们都有自己的名字。

　　透过望远镜，还能看到月球表面分布着一些大大小小的圆形坑，被称作“环形山”，它们有些是由于火山爆发形成的，而大多数是被宇宙中飞来的陨石撞击形成的。几十亿年来，月面被砸出密密麻麻的疤痕。

　　除了月海、环形山，月面上还有山脉、月谷、月溪等地形，那些高出月海的月陆和山脉，接受和反射太阳光比较多，肉眼看上去就相对比较亮。月球上大的环形山、山脉，绝大部分是用地球上著名的科学家、哲学家和山脉名称命名的。

　　拓展阅读：

　　地球公转的地理意义

　　一、昼夜长短和正午太阳高度的变化

　　太阳直射点的移动，使地球表面接受到的太阳辐射能量，因时因地而变化。这种变化可以用昼夜长短和正午太阳高度的变化来描述。

　　昼夜长短反映了日照时间的长短；正午太阳高度是一日之内最大的太阳高度，反映了太阳辐射的强弱。

　　昼夜长短的变化（以北半球为示例）

　　注：由于南北纬66°34′是极昼、极夜出现的范围，所以南北纬66°34′称为南北极圈。

　　正午太阳高度的变化

　　(1)空间（纬度）变化规律：由太阳直射点向南、北两侧递减。

　　(2)时间（季节）变化规律（以北半球为示例）

　　二、四季更替和五带

　　四季更替：全球同纬度地区（除赤道外）太阳辐射在一年中呈现有规律的变化，形成四季。

　　划分依据——昼夜长短和正午太阳高度的变化，即夏季为一年内白昼最长、太阳最高的季节;冬季为一年内白昼最短、太阳最低的季节;春秋二季为冬夏的过渡季节。

　　四季划分（以北半球为例）

　　五带：全球不同纬度地区，太阳辐射从低纬度向高纬度呈有规律的递减，据此划分为五带。

　　划分依据——太阳辐射从低纬度向高纬度递减。

　　五带的划分

　　注：昼夜现象、昼夜更替与昼夜长短的区别

　　(1)昼夜现象与地球为不透明球体有关，昼夜更替的主要原因是地球自转；昼夜长短和正午太阳高度变化的主要原因是地球公转，它们都是地球运动的结果。(2)全球各地昼夜长短的变化幅度赤道地区最小，纬度越高，变化越大，极圈内有极昼、极夜现象。

　　知识拓展：

　　昼夜长短的变化

　　晨昏线把所经过的纬线圈分割成昼弧和夜弧。同一纬线圈 上，若昼弧长于夜弧，则昼长夜短，反之昼短夜长；赤道上全年昼夜等长。

　　昼夜长短变化与太阳直射点移动的关系

　　(1)太阳直射点所在的半球（该半球为夏半年），昼长夜短，纬度越高，白昼越长；另一半球（冬半年）昼短夜长，纬度越高，白昼越短。

　　(2)太阳直射点向南移动时，北半球昼渐短，夜渐长，南半球昼渐长，夜渐短；太阳直射点向北移动时，情况相反。

　　(3)直射点的纬度越高，地球上各地昼夜相差越大，出现极昼极夜的范围越大。太阳直射北回归线时，北半球各地昼最长，夜最短，北极圈内出现极昼现象，而南半球则昼最短，夜最长，南极圈内出现极夜现象。太阳直射南回归线时则相反。

　　(4)赤道上全年昼夜 等长，春秋分日全球昼夜等长。

　　(5)太阳直射的纬线或地区白昼不一定最长。

　　纬度变化规律：夏半后，从低纬到高纬昼越来越长，夜越来越短，至极点周围出现极昼现象；冬半年，从低纬到高纬昼越来越短，夜越来越长，至极点周围出现极夜现象

　　季节变化规律：夏半年，昼长大于夜长，北半球在夏至日那天昼最长，夜最短；冬半年，昼长小于夜长，北半球在冬至日那天昼最短，夜最长；南半球则相反

　　北半球夏至日时各地的昼长=冬至日时该地的'夜长，如：6.22时40°N的昼长=12.22时的夜长=14时51分；

　　同理，北半球冬至日时各地的昼长=夏至日时该地的夜长，如：12.22时40°的昼长=6.22时的夜长=9时09分

　　同一天，南北纬纬度相同的地方，昼长相加=24小时，或某地的昼长等于另一半球同纬度的夜长，如：6.22时20°N的昼长+20°S的夜长=24小时或20°N的昼长=20°S的夜长=13时13分

　　在某地，与夏至日（或冬至日）相差多少天，夏至日（或冬至日）前的这一天和夏至日（或冬至日）后的这一天昼夜长短大致相等、日出日落时间、正午太阳高度角也大致相等。如：在摩尔曼斯克，4月21日与夏至相差约两个月，则夏至后的两个月8月23日，那么4月21日与8月23日这两天的日出日落时间、昼夜长短、正午太阳高度都大致相等。这两天约2点日出，22点日落，昼长20小时，夜长2小时。同理，在某地，与春分（或秋分）相差多少天，春分（或秋分）前多少天与春分（或秋分）后多少天的昼夜长短、日出日落时间、正午太阳高度大致相等。

　　极昼、极夜的纬度分布规律：极昼、极夜的起始纬度=90°-太阳直射点的纬度。纬度越高，极昼、极夜的天数最多。南北极点除两分外，要么是极昼，要么是极夜。如：某日，太阳直射在10°N，则从70°N开始出现极昼，从70°S开始出现极夜。

　　正午太阳高度为0°的地方，出现极夜现象（春秋分除外）；午夜太阳高度为0°的地方，出现极昼现象。如：夏至，66°34′S的正午太阳高度为0°，则从66°34′S开始出现极夜现象；某日，80°S的午夜太阳高度为0°，则从80°S至90°S出现极昼现象

　　昼长=(12-日出时间)×2=(日落时间-12)×2

　　昼长=日落时间-日出时间

　　昼长=24-夜长

　　昼长=昼弧÷15

　　太阳高度和正午太阳高度的变化规律

　　太阳高度的变化规律：由直射点（此时太阳高度为90°）向四周呈同心圆状递减，至晨昏线上为0度。

　　(1)图中圆心O点为直射点，左侧弧CAD为晨线，右侧弧CBD为昏线，且左侧晨线的中点A点必在赤道上，地方时6时，右侧昏线的中点B点也必在赤道上，地方时18时，OC或OD（视直射点O在哪个半球而定）地方时为12时

　　①若此时为两分，则A、O、B三点的连线为同一纬线，即赤道；C点为北极点，D点为南极点

　　②若此时非两分，则A、O、B三点不在同一纬线上

　　a、若O点在北半球，则沿OC线北极点在C点以南，图中没有南极点，且C点所在经线与OD所在经线可组成一个经线圈

　　b、若O点在南半球，则沿OD线南极点在D点以北，图中没有北极点，且D点所在经线与OC所在经线也可组成一个经线圈

　　(2)沿着COD线，太阳高度与O点相差多少度，纬度就相差多少度

　　如，E点与O点相差30°，则两分时，E点为30°S

　　夏至时，E点为30°-23°26′=6°34′S

　　冬至时，E点为30°+23°26′=53°26′S

　　正午太阳高度的变化规律

　　纬度变化规律：同一时刻，由直射纬线向南北两侧递减；如：北半球夏至日时，正午太阳高度由23°26′N向南北两侧递减

　　季节变化规律：夏半年正午太阳高度大于冬半年，夏至(北半球)时，北回归线以及北回归线以北的地区正午太阳高度达到一年中的最大值，南半球则达到最小值；冬半年正午太阳高度小于夏半年，冬至(北半球)时，南回归线以及以南的地区正午太阳高度达到一年中的最大值，北半球则达到最小值

　　极点的正午太阳高度=直射点的纬度，如：某日太阳直射20°N，则90°N的正午太阳高度=20°

　　当极点出现极昼时，在同一天，极点的太阳高度终日不变；如，6.22时，北极点的正午太阳高度为23°26′，午夜的太阳高度也时23°26′，这一天，极点太阳高度终日不变，再如，某日太阳直射20°N，，则北极点在这一天的太阳高度始终为20°

　　某纬度出现极昼时，该地午夜的太阳高度=该地的正午太阳高度-(90°-当地纬度)×2

　　=直射点的纬度-(90°-当地纬度)

　　=极点的太阳高度-(90°-当地纬度)

　　如，6.22时，70°N的午夜太阳高度=43°26′-(90°-70°)×2=3°26′或=23°26′-(90°-70°)=3°26′

　　再如，某日太阳直射10°，则85°B的午夜太阳高度=15°-(90°-85°)×2 =5°或=10°-(90°-85°)=5°

　　日出日落时间分布规律

　　纬度变化规律：夏半年，从低纬到高纬，日出时间越来越早，日落时间越来越晚；冬半年，从低纬到高纬，日出时间越来越晚，日落时间越来越早

　　季节变化规律：夏半年，日出时间先逐日提早后逐日变晚，但都是6：00前日出;日落时间先逐日变晚后逐日提早，但都是18：00后日落；冬半年，日出时间先逐日变晚后逐日提早，但都是6：00后日出;日落时间先逐提早后逐日变晚，但都是18：00前日落

　　北半球夏至日时某地的日出时间=12-冬至日时该地的日出时间，如：6.22时20°N是5时23分30秒日出，则12.22时该地的日出时间=12-5：23′30″=6：36′30″

　　北半球夏至日时某地的日落时间=36-冬至日时该地的日落时间，如：6.22时60°N是21：14′30″日落，则12.22时该地的日落时间=36-21：14′30″=14：45′30″

　　某日某地的日出时间+日落时间=24小时

　　某日某地的日出时间=该日夜长的一半

　　日出时间=12-昼长÷2，日落时间=12+昼长÷2

　　赤道总是6：00日出，18：00日落

　　直射点的地理坐标判定

　　直射纬线的判定：(1)晨线（或昏线）与过晨线（或昏线）和赤道的交点的那条经线交角为多少度，则直射纬度就是多少度；

　　(2)与开始出现极昼（或极夜）现象的纬度互余；

　　(3)与正午太阳高度或午夜太阳高度为0°的纬度互余；

　　直射经线的判定：(1)地方时为12的经线；(2)过切点的那条经线，大部是昼；(3)与0时经线正相对的那条经线；(4)昼半球的中央经线或平分昼半球的经线；(5)俯视图上，与太阳光线平行或重合的那条经线

　　季节的判定

　　1、从春分日到秋分日为北半球的夏半年，从秋分日到次年春分日为北半球的冬半年

　　2、只要直射点在北半球，则北半球进入夏半年；只要直射点在南半球，则北半球进入冬半年

　　3、地球公转速度较快慢，则为北半球的夏半年；地球公转速度较快，则为北半球的冬半年

　　4、在北半球晨线随纬度的增大而西偏，或昏线随纬度的增大而东偏，则为北半球的夏半年；在北半球晨线随纬度的增大而东偏，或昏线随纬度的增大而西偏，为北半球的冬半年

　　5、在北半球（或南半球）日出东北方，日落西北方，则为北半球的夏半年；在北半球日出东南方，日落西南方，则为北半球的冬半年。