关于月亮的那些事儿（二）

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演讲嘉宾：孙维新

孙维新是谁：

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• 台湾大学物理系毕业

• 加州大学洛杉矶分校天文学博士

• 曾任职于NASA——美国太空总署

• 台湾大学天文物理研究所

• 台湾自然科学博物馆馆长

• 致力于推广科学教育

昨天孙教授为大家讲解了月球与潮汐，介绍了月球对地球的影响，大家一定听得津津有味，今天我们将继续进行这个话题，一起来听孙教授讲述关于月亮的那些事儿吧！

说到「嫦娥三号」的成功登陆月面，同时放出「玉兔」月球车做行动探勘，是值得大家骄傲的！那么从过去到现在，总共有多少艘宇宙飞船着陆在月球表面呢？已经有整整20艘了！美国早期有5艘无人的「调查者号」（Surveyor），「阿波罗任务」（Apollo）有6艘，都是载人的，从11号到17号，除了13号出了问题之外，6艘都成功登月了，宇航员也在月球表面到处乱跑，后来还带上月球车，在月面飚车；前苏联有9艘，称做「月球号」（Luna），都是无人的；再加上嫦娥三号，总共20艘。所以是美国、前苏联、中国都在月球上降落过宇宙飞船。大家现在看到这张图，就是各国月球探测设备落到月表的地点。

我们现在看到的这张图，比较暗、比较深色的海，其实很明显的是陨石坑，月球表面的壳是比较薄的，所以一旦受到撞击，在早年月球还没有完全冷却的时候，地底下滚烫的岩浆就会从撞击破裂之处冒出来，很快的填满了这个陨石坑，形成了新的地形，后来我们看到再打到「海」上面的陨石坑就比较少了，因为有「海」的地方相对是比较年轻的。

我们这里要讲一个有趣的概念，月球绕着地球转，太阳永远将月亮面对太阳的一半照亮，但是地球上不一定能看到整个被照亮的半球，因此就会有「满月」、「新月」、「上弦」，和「下弦」等不同的月相。但是我们看到月相虽然有变化，可是注意到无论是何种月相，月亮都是用「同一面」面对我们的，就是有兔子的这一面！

我们听科普演讲，听众最重要的一件事情就是不断的去问「Why？」刚刚我们说到了月球永远都用同一面面对我们，这是一个现象，大家就要问「为什么？」这个现象是怎么发生的？

这是因为地球和月球通过「潮汐」长期互相拉扯，发展出了「潮汐锁定」（tidal lock）的情形，因为地球比较大，所以地球透过潮汐力把月球调整到一个锁定的状态，就是月球的公转和自转的时间是一样的！先讲地球，地球自转是一天，公转是一年，两者差很多！但是月球绕地球公转一圈是一个月，但是它自己自转一圈也是一个月！这么缓慢的自转，刚好让月亮一直用同一面面对地球。这也当作是我们科学爸爸的一个小小的作业，大家可以想一想月球绕地球转，是怎么样才能够边自转边公转，使得它一直用同一面面对地球。

我在上课的时候，常常喜欢找三个同学上来，一个个子最大的男同学扮演太阳，另外一个个子中等的男孩扮演地球，再找一个可爱的女孩子扮演月球。扮演太阳的同学上来的时候本来很积极兴奋，但我说你只要远远的站着，发挥你的光和热照亮着地球跟月球就可以了，「太阳」就只好站一边去了；「地球」看起来像是主角，而月亮在他旁边绕，并且一直要用同一面看着地球，视线都不能离开他，扮演地球的这个男孩心里该有多开心呀！

一开始当我告诉这个女生，她需要一边自转一边公转的时候，台下的学生爆出一阵笑声，因为都觉得月球好辛苦，一边自己转还要绕着地球，差点没摔倒。这时候我才说月球公转的周期等于它自转的周期，自转很慢，只要死盯着地球，用同一面面对它，脚步慢慢移动，绕着他转一圈就可以了！「月球」就松了一口气，发觉好简单呀！我们也请家长跟孩子在家里试着转一下，您就知道什么叫做「公转周期等于自转周期」了！也自然会知道为什么月亮总是用有兔子的这一面面对地球。

这个用同一面面对我们的现象，有许多人觉得不自然，说是外星人在月球上持续监控我们；另外一个更有趣的现象，是太阳比月亮大四百倍，但是太阳刚好比月亮远四百倍！所以太阳和月亮两个天体在天上看起来几乎一样大！所以才会有「日全食」和「日环食」这种有趣又壮观的天文现象存在！也就是因为如此，有人就说，这些现象并非巧合，月亮一定是外星人放在地球旁边的太空基地！这又是胡说八道了，我们待会儿说月亮是怎么出现，又怎么演化的。

科学家长期研究，告诉我们月亮在科学家的眼中大概是如何形成的。太阳在50亿年前形成，地球在46亿年前形成，月亮则是在45亿多年前出现的，也就是在地球形成之后不久，月亮就出现了。

原先在70年代以前，月亮形成的理论有好多说法，有人说是「同源说」，也就是从同一块云气中分别出现了地球跟月亮；还有一个理论叫做「分裂说」，也是一块云气形成了一个天体以后，因为转动速度太快，又有一块物质被甩出来形成月亮；第三个叫做「掳获说」，说是月亮早就形成了，但是经过地球旁边的时候，被地球的引力抓住成为地球的卫星；第四个学说是「撞击说」，说月亮是从地球撞出来的！这虽然场面壮观，但听起来最不可思议，但是经过科学家长年的研究，「撞击说」似乎是最有可能的！

45亿多年以前，当地球刚形成不久，还是一个通红炽热的天体的时候，有一个跟火星差不多大小的天体撞上了地球，大量物质喷发出去，但是并没有散掉，就在地球四周环绕，慢慢结合在一起就形成了月球。这个过程是一个良性循环，也就是物质聚得越多，引力场就越强，就越可以把路上经过的物质都吸进来，这些从地球撞出去的物质，会分布在赤道周遭，很快的就会重新结合形成月球。

月球在形成之后，有一段时间受到大量陨石的撞击，形成了大量的陨石坑；撞击的力道如此强烈，撞破了月球表面的地壳，炽热的玄武岩岩浆涌出，填满了陨石坑，就形成了今天的月海。这个过程，科学家经过了研究以后，就成为了现今公认的月球起源理论。现在看到这张图，上面的四个阶段，就是火星大小的天体撞上地球，甩出来的物质结合形成了月亮。

大家仔细观察月亮，可以看得出来在一个月里，月亮有时大，有时小，因为月亮绕行地球的公转轨道是椭圆形的，有「近地点」和「远地点」，在近地点月亮看起来比较大，远地点比较小，群主摆上来的这张图片很有趣，就是月亮的上弦月跟下弦月各只有一半，但刚好上弦是「近地月」，下弦是「远地月」，摆在一起一看，根本合不成一个完整的月亮！因为近地跟远地的时候，直径大小差上12％，相比之下是很明显的。

但是去年中秋节之前，新闻媒体说啦：「就在满月的中秋节，『超级月亮』的现象同时发生！」各位，「超级月亮」听起来很可怕，也被人联系到日本311大地震和海啸的灾难上，新闻媒体讲得很耸动：「超级月亮发生的时候，月亮比最远的时候要近了5万公里！」这句话没有错，地月距离平均才不过38万5千公里，一下子近了5万公里听起来真的很吓人，难怪会发生这些严重的天灾！是这样吗？我告诉您，这叫胡说八道！

超级月亮发生的时候，月亮位在近地点35万公里的地方，和远地点40万公里比起来，的确是近了5万公里，但是媒体记者没有说出来的，是「每个月，月球都是这样转的！」每个月月球经过一次近地点，一次远地点，都相差5万公里，超级月亮只是说在近地点的时候，月亮比平常近地点要再近个几百公里而已！所以超级月亮不会造成灾难！

所以我常说，如果我们的科普知识更丰富一些，这些数字跟概念清楚一些，就不会受骗上当，就可以知道记者的报导哪里是有问题的了！现在我们请群主摆上来的这张图，是台湾一个小学做的图像，把月球轨道画得很可爱，这个图很清楚地让我们知道椭圆是什么形状，近地点跟远地点又在哪里。

另外一点很重要的，喜欢月亮，就多看两眼吧！因为月亮正在逐渐离开我们而去，月亮为什么离开我们而去？科学家又是怎么知道的？现在请群主放上三张图，这个概念来自于科学家长期的研究，以前月亮离我们很近，10亿年前，月亮和地球距离只有1万8千公里！近了22倍，在天上看起来就大了22倍，那时候赏月多过瘾哪！有趣的是，22倍大的满月离我们很近，克卜勒定律告诉我们，离的越近，转的越快。当时转一圈不是一个月，而只要6个小时！月亮在天上简直在飞奔，所以那时候过中秋节是很紧张的！好不容易盼到了中秋节，拿着月饼准备要看月亮了，就看到一个22倍大的满月从东方地平在线高速射出，瞬间从西边就下去了，根本连月饼都还没送到嘴巴里，中秋节就结束了！

但是在这10亿年中，月球离我们越来越远，因为月球对地球造成了潮汐，而潮汐是隆起的海水，但却不是刚好在地月联机上面隆起，因为地球有自转，所以潮汐会超前于地月联机，也就是这多起来的海水，在月球前方，对月球有额外的吸引力，让月球向前加速，因此每转一圈月球就会进入更高的轨道，也就是离地球越来越远！不过不要担心，每年只会远个3厘米！虽然很少，但是宇宙里别的没有，时间很多，到了几千万年的时候，3厘米也不得了了，到最后则会达成一个牛顿力学上的平衡。

今天我们从赏月开始说起，谈到了各个民族的文化与神话怎么看月亮；谈到了月亮是如此之大，以致于对地球的影响如此明显，地球上生物的演化受到月亮造成潮汐的明显影响；而月表上有明有暗，有海有山有陨石坑，起源就是「撞击」；又讲到了过去人们所制造的宇宙飞船降落在月球表面已经有20艘；我们也发现月球绕着地球转的轨道很有趣，近地点跟远地点差别很明显；而当年月亮被从地球上撞出来，当时可能想不到后来月亮对地球生物的影响会这么大！

而月亮从前离我们很近，在过去10亿年里面离我们越来越远。但什么时候地球上的生物开始大量出现？就是离现在五亿四千万年以前的寒武纪，原始生命大量出现，而现在月球离我们38万5千公里，在五亿年前月球并没有离开太远，对地球的潮汐影响会非常明显，比现在要强烈巨大很多，那个时候已经有生物出现了，所以我们相信原始生命在地球上出现的时候，就应该受到了潮汐的影响！而我自己很好奇的是，我们很少看到生命科学家把这一点列入考虑，也就是说过去到现在很少看到古生物发展的研究过程当中，会把月亮曾经很靠近地球的这件事情放入考虑，我相信如果把这件事情考虑进去的话，对于生命在地球上如何出现如何演化会有很大的影响！

今天我们从里到外讲了月亮在科学上的知识，希望您会喜欢；也希望这些我们讲的内容，可以在明天陪着大家赏月，过节不单是文化、艺术，以及视觉上的美感，也希望有多一层科学上的了解！今天很高兴讲了月亮的故事，也在这里祝愿大家明天各地都能晴空万里，看到一轮明月，可以全家共同度过一个愉快的中秋佳节！今天的讲座到此结束，谢谢各位，大家晚安！

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