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    月球观测的黄金时代

      大家好!我是Robert Reeves,在过去60年里,我一直有一个爱好—拍摄月球。非常感谢星特朗给我这个机会与大家分享我的爱好。

      1959年,我拍摄了第一张月球照片,当时美国太空计划刚刚意识到可以探索这颗地球的天然卫星。在接下来的十年,月球吸引了全世界的创造力,美国和苏联的宇航员不断的将人类的活动范围向上推进,阿波罗11号和尼尔·阿姆斯特朗开创历史的踏上月球的第一步达到巅峰。到了21世纪,天文拍摄设备的稳定发展使月球进入业余天文爱好者的领域。先进的天文望远镜和电子相机是业余爱好者能够在后院拍出比阿波罗计划全盛时期天文学家更详细的月球图像。

      因此,我认为现在是月球观测的黄金时代。我们有着高性能且价格实惠的设备优势,即使在有光污染的后院,也能拍摄到令人惊叹的细节。

      我邀请你和我一起探索我们的宇宙邻居——月球。通过望远镜拍摄月球是纯粹的宇宙艺术,因为它是一门科学。通过望远镜拍摄月球,可以感受古往今来诗歌和散文对月球的艺术激情,体验探索另一个世界的乐趣。

     

    月球地图

     

    满月

     

      在黑暗的天空中,满月不仅仅是视觉盛宴。满月时,我们可以观测整个月球表面,并思考月球表面是如何演化的历史。在月球表面玉兔和金蟾的友善表面上,有着45亿年的地质演化,可能始于两个世界的一次剧烈碰撞。

      有理论认为,在太阳系形成早期,原地球和另一颗火星大小的行星都在现在地球轨道区域内争夺轨道霸权。最终,原地球和另一颗被称为“Theia”的行星,在一次剧烈碰撞相撞爆炸,两个原行星都蒸发了。现代地球和它的行星(月球)都从旋转的碎片中迅速吸积成长。

      下次你凝视满月时,试着想象一下那个令人震惊的景象:40亿年前,巨大的小行星撞击出了月球的表面,看似永恒的月球曾经是一个激烈的宇宙战场。但今天,月球对着地球展示的月兔和金蟾是友好的面孔,提醒我们在那个遥远的世界,一切安好。

     

    月相

     

      月相变化是古人注意到的第一个天文现象。2万年前的骨头碎片上的史前雕刻表明,在文明进化之前,人类就通过月相变化记录时间流逝。尽管现代文明不再通过月相来追踪时间流逝,但今天的日历起源于月球周期。

      月相的变化是因为月球围绕地球公转。虽然月球始终用一面对着地球,但月球、地球和太阳之间不断变化的视角关系会不断改变月球表面的光照。

      但宇宙不是简单到可以用一组简单数字来定义。事实上,月球轨道非常灵活,处于不断变化之中,一年之内可以有半天以上的长度变化。经典的阴历月和地月距离数字是一个不断变化轨道的平均值。

      当你下次看到天空中平静的月球时,请记住,我们的天然卫星不会象时钟一样逐月重复移动。月球的轨道是动态的,不断变化的,就像每晚呈现给我们的月相一样。

     

    托勒密环形山日出

     

      月球是静止不变的观念,受到日出光线扫过托勒密环形山奇观的挑战,该环形山位于月球圆面中心附近。这组图像是2015年3月27日晚上花了2个多小时拍摄的。如果我们花时间去观察,月球确实在我们眼前发生了变化。

      托勒密环形山直径154千米,形成于约40亿年前,当时还没有形成容纳黑色月海的大盆地。今天,和大多数环形山相比,托勒密环形山的坑底非常光滑。这个环形山内部是在38亿到39亿年前被掩埋的,当时形成盆地的巨大撞击将大量碎片和岩石抛到月球表面。托勒密环形山被碎片风暴淹没,甚至高大的中央峰也被覆盖了。今天,托勒密环形山光滑的坑底上点缀着几十个微小的环形山,这些是古代环形山被彻底改变后形成的。

      在这组图像中,随着日出的推进,太阳从托勒密环形山粗糙的东部边缘升起时,锯齿状的黑色阴影慢慢褪去。月球上的日出是一个缓慢的奇观。地球上太阳完全升出地平线需要2分钟。然而,月球的自转速度比地球慢得多,月球上的一天差不多是地球上的一个月,太阳需要近1个小时才能完全升到月球地平线上。

     

    厄拉多塞环形山

     

      在厄拉多塞环形山右上方,我们可以看到月球上的亚平宁山脉呈弧形延伸而来。在月球上有20座山脉。地球上的山脉是板块构造挤压抬升而成,与地球上的山脉不同,月球上的山脉是古时候巨大的小行星与月球撞击的结果。月球上的山脉其实是这些撞击产生的巨大月海盆地的边缘。因此,许多山脉都围绕着月海盆地,这些月海盆地形成了月球上的玉兔和金蟾。

      月海盆地是直径大于300千米的撞击坑。月面朝向地球一侧的大型月海是在近40亿年前形成的,后期重轰炸期将数百颗大型小行星砸向月球表面。因为月球上的山脉是由小行星撞击所释放的能量造成的,形成时间只需要几分钟,而地球上的山脉则是在数百万年的时间内被推高的。

      大多数月球山脉与地球山脉同名,因为我们看到月球上的阿尔卑斯山脉,高加索山脉和亚平宁山脉围绕着雨海东部边缘,雨海被视为金蟾的头部。形成山脉的月球盆地边缘是月球上最高的区域。考虑到月球直径只有地球的1/4,月球上的山脉和地球上的山脉比,相对比例很高。

      今天,月球看起来平和而宁静,但它的演化史充满了毁灭和创造的力量。当你用望远镜沿着月球山脉扫视时,记住宇宙撞击所释放的能量,这些撞击造就了这些山脉。

     

    柏拉图环形山/阿尔卑斯月谷

      

      柏拉图环形山的坑底看起来像溜冰场一样平坦,和我们之前观测环形山的先入为主的印象不同。柏拉图奇怪且几乎没有特征的坑底进一步引起了我们的兴趣,因为它似乎比其他类似大小的环形山坑底要高得多。事实上,柏拉图坑底看起来似乎和南面的雨海玄武岩平原高度相同,但雨海的熔岩流没有破坏柏拉图的坑壁。这就导致了一个不可避免的结论,即淹没柏拉图环形山的熔岩流是从环形山底部涌出的。

      柏拉图环形山的坑底并不像它看起来那样平坦或毫无特点,内部分布着许多小的环形山,其中较大的环形山被认为是望远镜观测视宁度的一个测试点。如果很容易看到4个小环形山,则认为视宁度良好。如果明显有更多,则视宁度非常好。当月面光照角度恰到好处时,日出的阴影从柏拉图环形山东部边缘延伸到坑底,可以呈现出一个奇怪的钩子形状,这是阴影落在不平坦表面所产生的效果。

      尽管柏拉图环形山并不是月面上最大的地标之一,但它独特的融合了科学和怪异,在月球观测者的心中占有特殊地位。

     

    哥白尼环形山

     

      哥白尼环形山在几个世纪之前被称为“月球之王”,有着双重人格。

      在低太阳照射角度下,深深的阴影在阶梯状坑壁和中央峰显示出惊人的细节。一连串的次级撞击坑是由撞击产生的碎片产生,撞击产生的辐射纹从大环形山向外辐射。数百个小环形山从哥白尼环形山的边缘周围向外扇形延伸,证明了不到10亿年前那次形成哥白尼环形山的撞击的威力。

      在高太阳照射角度下,哥白尼环形山变成了各个方向均匀扩散的辐射纹之花。没有阴影时,环形山内部变得毫无特色,但辐射纹系统在此时观测最佳,称为月球上第二大辐射纹系统。由于哥白尼环形山正好在一个较暗的月海区域,其明亮的辐射纹系统使得月球之王成为新手和有经验观测者的最爱。

      附图是揭示哥白尼环形山内部特征的低太阳照射角度和突出神话般辐射纹系统的高太阳照射角度之间的妥协。

     

    第谷环形山

     

      第谷环形山肉眼不可见,但在满月是可以感受到它的存在。第谷环形山拥有月球上最大的辐射纹系统。这个辐射纹系统肉眼可见,反向延长后似乎集中在月球南面的一点,即第谷环形山的位置。

      第谷环形山直径87千米,面积相当于地球上的大型城市,并显示出月球大型环形山所有典型特征:一个中央峰,平坦的坑底,阶梯状坑壁和次级撞击坑。第谷环形山和其他类似大小的环形山不同之处在于它壮观的辐射纹系统横跨月球表面,绵延3000千米。

      第谷环形山是由来自西面的撞击体斜向撞击造成的,因此环形山的喷射物和辐射纹系统主要流向东面。第谷环形山以东的区域被数百个小型次级撞击坑侵蚀,而西部地区则保持相对平坦。

      一项对Baptistina族小行星的研究表明,这一系列小行星的撞击体是形成第谷环形山的原因,同时也是6500万年前在尤卡坦半岛撞击形成希克苏鲁伯陨石坑的原因。尤卡坦半岛撞击造成的世界性影响被怀疑是恐龙灭绝的原因之一。如果这两件事之间有联系,当看到第谷环形山和它穿过月球南面的壮观扇形辐射纹时,我们看到的是人类在地球上进化的原因之一。

     

    阿方萨斯环形山/阿尔扎切尔环形山

     

      位于月面中心附近的阿方萨斯环形山(上)/阿尔扎切尔环形山(下)是著名的三连环形山的一部分,其中包含背面的托勒密环形山。阿方萨斯环形山年龄在38亿到39亿年之间,阿尔扎切尔环形山可能要年轻10亿年。阿方萨斯环形山的坑底异常光滑,中央峰异常小。这表明,这个118千米的环形山被月球后期重轰炸期的剧烈撞击所产生的碎片淹没。小的阿尔扎切尔环形山躲过一劫。98千米的阿尔扎切尔环形山反而被熔岩流充填,还显示了一个奇怪的偏移中央峰。

      阿方萨斯环形山/阿尔扎切尔环形山都被称为坑底断裂环形山,也就是说,原本光滑的坑底上有巨大的裂缝,这些裂缝被命名为阿方萨斯月溪/阿尔扎切尔月溪,是由古代火山活动形成的,火山活动将环形山从下往上推。进一步火山活动的证据在阿方萨斯环形山东部边缘,阿方萨斯月溪之上或周围有四个深色光晕,第五个深色光晕沿着西侧坑壁。这些是10亿年前喷发到阿方萨斯环形山坑底上的深色火山灰沉积物。

      半个多世纪以来,阿尔扎切尔环形山一直在我心中占有一席之地,不是因为这个环形山很特别,而是因为1960年我还是个小孩子时读过的一本科幻小说。在这本我已经忘记名字的书中,美苏宇航员都登上了月球,双方都遇到了危及他们返回地球的困难。尽管两国宇航员在地球上是激烈的政治对头,但他们都明白,只有通过合作,才能在恶劣的月球环境中生存下来,共同返回我们这个蓝绿相间的星球。这个故事中的事情发生在阿尔扎切尔环形山。

     

    直壁 

     

      最引人注目的月面特征之一是直壁,位于图片中心上方。在宇宙飞船探索月球之前的时代,直壁被认为是陡峭的悬崖。日出时,它会投下阴影,但随着太阳在月球天空中上升到更高,直壁表面会变亮。因此直壁要么被视为“黑线”,要么被视为“白线”,取决于月龄。

      在月球轨道上的宇宙飞船拍摄的直壁图片显示,它的悬崖并不像想象的那么可怕,这一特征其实是一种被称为“地堑”的地质构造,或两个平行断层之间的地面塌陷区域。直壁更大可能是一个陡坡,有些地方倾斜不到30度。直壁很浅,未来的宇航员可能会徒步穿越它的斜坡。

      在古老的塞比特环形山正南,我们看到另一个类似大小,没有被玄武岩覆盖的浅环形山。尽管这一特征直径有235千米,但直到1948年才获得官方名称,当时它以法国天文学家亨利 · 德朗德尔的名字命名。在正式命名前,德朗德尔环形山被成为“黑尔平原”,因为明显的黑尔环形山位于它的西部边缘。

     

    虹湾

     

      虹湾是一个看起来是马蹄形的月湾,位于雨海西北。虹湾有着400千米宽的开口,和平坦的雨海融为一体。在雨海盆地形成后,偶尔的小行星撞击将圆形虹湾冲出月球表面,撞向雨海盆地边缘。由于虹湾撞击发生在雨海盆地的倾斜边缘,因此虹湾朝向雨海盆地一侧往雨海盆地的中心倾斜。

      随后,熔岩喷发填充了雨海盆地,形成了深色的雨海,也破坏了虹湾盆地边缘较低部分。随着火山喷发继续形成雨海,熔岩持续流入较小的盆地,最终淹没了较低的边缘,并将虹湾内部和雨海的平坦表面融为一体。

      虹湾悬崖一样的边缘从平坦的玄武岩坑底拔地而起,形成了侏罗山脉。侏罗山脉北部延伸到雨海,形成一个被称为拉普拉斯海角的半岛。侏罗山脉在南方延伸到赫拉克利德斯海角。比安基尼环形山位于侏罗山脉北部的悬崖边缘。

     

    希吉努斯月溪/阿里埃代斯月溪

     

      月球表面的裂缝和沟渠是迷人的,为密密麻麻的环形山和广阔的月海增加多样性。在这张靠近月面中心的图片中,我们可以看到月面的四种不同类型的月溪。

      图片中心是突出的220千米长的阿里埃代斯月溪。阿里埃代斯月溪看起来很像公路开挖,是月壳构造断层形成连续月溪的一个实例。图片右下角,位于著名的阿波罗11号静海着陆点附近,是希帕蒂娅月溪,这是希帕蒂娅型月溪原型。阿里埃代斯月溪东北部是鸥翼形的希吉努斯月溪,火山型月溪的实例。位于希吉努斯月溪中间的希吉努斯环形山是月球上为数不多的非撞击型环形山之一,是一个火山塌陷坑。沿着希吉努斯月溪,可以看到一些较小的火山坑。在希吉努斯月溪以南,我们可以看到杂乱的特里斯内克尔月溪,这是一个不规则分支型月溪实例。

     

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