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天文馆馆长谈观测与近距离探月

http://www.sina.com.cn  2010年09月28日18:25  

  朱进:这个就需要你拿肉眼去看月亮的表面。有人报告会有一些特殊的现象出来,会有一些变化出来,平常你看会发现它永远是不变的。现在还有一个比较有意思的,爱好者也在做的,我们想做一直没做,国外有爱好者在做。就是流星体撞击月面。我们在地球表面的时候,现在晚上只要天晴任何时候都会看到一些流星。在月亮上没有大气,没有流星,但是这个流星体会直接砸上月球表面,砸上去以后,能够产生我们在地面上也能观测到的闪光,这也是比较有意思的。通过流星体撞击闪光也可以研究,流星体群的分布这些东西。这几年美国宇航局现在开始专业做这件事,早期从1999年狮子座流星雨之后,爱好者确实发现流星体撞击产生闪光,我们能观测到。观测本身是有一些有意思的事。但是现在国内做的人几乎没有。

  主持人:听起来从天文上观测,探索月球的话是更美一些,更有趣一些。

  朱进:如果从地球表面的月球观测来讲,基本上月球肯定是一个大家放在最后的目标了。但是从我们直接的跟航天相关的这种空间探测,比如说派飞船过去,月球是一个相对来讲,比较容易真去的。这样的话它给了我们一个机会,我们真正去接触我们的研究对象,甚至可以把研究对象带回地球来研究。当然从这个角度来讲,月球的这种研究是极其重要的。我们绝大多数的观测对象都是看不见摸不着的。我们只能通过观测观测它,不能真的接触它或者是改变它,除非有陨石掉到地面上,这是可以的。除此以外,月球就是非常重要的东西了。通过人类的登陆月球,或者是探测器到月球上去。我们可以真正了解到我们的研究对象,对它的研究,有助于我们研究太阳系的起源,太阳系的演化,这都会对我们有很大的帮助。人类直接登月的这种研究。它是跟传统的天文学研究方法不太一样的一个方面。

  主持人:可不可以这样理解,我们的航天技术可以将天文观测的一些星体变成看得见,不仅仅是观测而能够摸得到了?

  朱进:这只是非常有限的。我们人类的能力,到目前为止最远就是离地球40万公里,这是很远的。再往后有朝一日到某个行星,火星这样的,这是非常小的。按我们目前的科技水平来看,人类是不可能离开太阳系的,我们只能在太阳附近的几个行星上,还是可以去的。你晚上眼睛看到的星星们,只有几颗是行星,绝大多数是恒星。任何一颗恒星都是绝对不可能去的。绝对不可能有能力到的地方。

  主持人:我们在天文方面也对月球表面上有所观测和研究,包括表面的环形山和没有水的海。我们知道嫦娥二号这次到月球有一个很重要的目的,为了嫦娥三号的着陆点做选择。单纯从月球这个星球来讲,它的表面上什么样的地方更适合月球车或者是人类?

  朱进:这个不是我特别专业的方面了,这要找专业做地质方面的人来解释。反正我自己知道,月球表面有比较厚的一层月壤,本身它也有一些结构,多数情况下,现在嫦娥一号和嫦娥二号的探测会得到月球表面高精度的图像了,总得来讲要选一个平一点的地方,别的要考虑的不是特别多。当然你要考虑,你上去以后,本身你要做什么,跟这个事有关。单就着陆点本身,大概不会是一个太难的问题,肯定能选择的地方是很多很多的。

  主持人:现在有研究说,月球正在以每年3厘米的速度在远离地球,也有说法说10亿年前,它和地球的距离只有现在的一半长。现在是38万公里,在10亿年前,月球和地球的距离只有19万公里。

  朱进:月球离地球越来越远,是现在观测到的,也是比较容易解释的。我们有一种潮汐锁钉,两个天体在自己自转的同时又互相绕转的过程当中,由于潮汐的影响,这两个天体最后的自转和公转都趋向一致。如果时间足够长的话,地月系经过这么长时间以后,月亮自转和公转已经一样了,月亮永远是同一面朝着我们。你去观测月亮,永远是这样的,如果想象月亮的表面是一个小兔子的话,你会发现那个小兔子老是朝着我们的,一个月绕我们转一圈,同样自己也是转一圈。地球不是,现在自转的速度要比一个月快得多,一天就要转一圈,由于月球的潮汐对地球的影响,会使得地球的自转也要减慢,假如说时间足够长,这个时间长要比地球的寿命时间还要长了。如果时间足够长的话,最终地球的自转速度也会变成一个月一圈,或者说以后的一个月跟一天会是一样的。当然这个是特别长的过程。

  由于这种影响使得地球自己越转越慢,地球的角动量就会减小。地月系统有一个角动量守恒,这种减小的角动量会传到月球上,使得月球会比现在公转加快,这是一个长期的趋势。这个影响会使得月亮跟我们越来越远了,实际上是这么一个关系。这个越来越远,通过我们的激光测月,由于人类登月以后,在月球表面放了一些光反射器,通过地面的发射激光打到反射器上反射回来,我们可以特别精确的测定月亮离我们的距离,可以精度到毫米,现在确实知道,它每年有3—4厘米的远离我们,这是知道的。比如说10亿年前是多少,这个速度是不是一直匀速的,这个我不知道,肯定是以前是要比现在近得多。

  主持人:月球还是有很多的待解之迷,等待人们去探索。

  朱进:是的。现在看你怎么说,如果在纯天文学的角度来看,肯定月球本身好玩的事要少得多,这是没问题的。但是我们有可能能登上去,近距离的观测,一定会发现很多有意思的事,你没想到的事。所有我们的科学和我们的认识永远都是这样,当你真正你的观测能力或者是你其它方面能力有所提高,会发现更多新的东西、你不知道的东西。

  对月球来讲,以前一直大家非常感兴趣是关于月球上面有没有水,这件事在最近这几年现在基本上已经可以拍死了,月球表面肯定是有水的。当然比如说这个水到底有多少,这是一个问题,大家感兴趣的。包括前面提到氦3等其它元素到底含量是多少,这一点可能是有意思的。

  主持人:就是当前对月球探求的一个努力方向。

  朱进:还有人比如考虑月球有没有生命,这很可能基本上是肯定否定的,不可能有生命,这个问题都不会是个问题。所以,对月球来讲,虽然它还会有一些所谓的未解之谜什么的,这是肯定没问题,但是相对来讲里面可能没有什么,跟其它天文领域的问题相比肯定没有什么好讨论的。

  主持人:其实月球上水的存在方式也是一个有待去考证的?

  朱进:一定会是以固体的形式存在,这是没问题的,我们所谓的水冰。因为月球表面我们知道它没有大气,肯定是有水很快就会挥发了,很快就没有了,如果是液体的水是没有的。现在知道的水,一个是会不会在它表面以下内部有水。另外,现在在月球的南极,由于月球自转轴和公转的轴夹角特别小,所以月球南极有些地方是永远都照不到太阳,可能是在一二十亿年,太阳永远都照不到那儿去。如果那儿有一个比较深的陨石坑,那里面如果有冰,那么它就有可能一直会保留下来。而这种你可以想象,月亮你看被砸出来这么多坑,这些坑有些是恒心砸的,有些是彗星砸的,彗星主要的核就是冰。这种情况下,不管月球表面以前自己有没有水,由于彗星的撞击一定会给它带来水,这个水留到月球上以后,如果它能够有一种机制使得它不完全挥发,那么它就会留下来,一直留到现在。所以,实际上你可以想象,它一定会有水的,但关键是它到底有多少,这是需要比较仔细的去研究。

  主持人:我有一个问题,月球上有水对人类有什么意义呢?

  朱进:那就很重要了,以后如果真的要在月球上建基地,因为人类在太空之间的迁移,月球肯定是一个比较合适的基地,从各种天文观测的角度,在那儿建一个天文望远镜,如果真的地球有朝一日呆不下去,我们要离开地球的时候,月球肯定也是不行的,因为月球本身肯定不是一个合适的地方,因为它离我们太近了,那可能就会考虑去火星。

  主持人:月球可以成为一个很好的中转站。

  朱进:对,第一步的时候,比如是我们的一个天文观测基地,以前有的国家设想过在月球建一个军事基地,当然这个事肯定很麻烦。如果在月球上建一个军事基地,对地球肯定是一个最大的威胁,这事就砸了。像这些东西,只要有人类想在月球上生活,肯定水很重要,因为人是需要水的。不远万里从地球上搬水过去,成本就太大了。所以,如果月球上本身有水,肯定对人类在月球上的生存意义是极其重要的。包括有水还可以通过水来合成生成氧气,我们离开水,离开氧气全都活不了了。

  主持人:在这次节目开始之前,数字科技馆的会员也向我们发来了一些问题,其中一个会员问的问题是,我们知道潮汐是因为太阳跟月亮的引力而产生的,能不能介绍一下潮汐的几个情况呢?

  朱进:因为这其实是相互的,对地球来讲,由于月球和太阳的引力,在地球表面产生潮汐,当然地球和太阳的引力也会对月球产生潮汐,这种潮汐广义的说不仅仅是我们说的海洋上液体的水,实际上固体也会受到潮汐的作用,也会有这种变化。所以,道理都是一样的。举例子来说地球上的海水受到月球引力产生潮汐。什么意思呢?我们假设地球表面均匀的覆盖了一层海水,我们知道引力是跟距离的平方成反比的,离引力体越近受到的引力越大,所以作为地球来讲,离月亮近的那个地方海水受到月球的引力会比离月亮最远的那一端的海水受到的引力要大,这个引力的差异就使得当我在地球上看这层海水的时候,相当于这个海水受到了一个拉力,等于是靠近月球那半是向上拉的,远离月球那一半是向另外一个方向拉的,这样就会使得海水沿着月球所在的方向,就不是一个球状的分布,会变成一个椭球形的分布,会被拉扁,这就是潮汐。其实包括太阳也是,太阳也会对海水产生拉力,但是这两个拉力,因为太阳的距离远得多得多,太阳离我们1.5亿公里,虽然太阳的质量比月球要大得多,但是因为它远得更多,我们地球上的海水首先受到最大的影响是月球引力的影响,其次才是太阳引力的影响。这个影响也会使得我刚才所说的潮汐都跟这个有关系,由于海水的表面已经不是一个球形,是有点像椭球形,这个椭球形当自转偏离这根线的时候,同样会有一个引力差,一个劲是让它往回拉,把它拉回到这个方向上,远处的拉其实是让它远离这个方向。但是由于远处的引力小,近处的引力大,感觉上就有一个力使它往回拽。

  主持人:是力和力的作用。

  朱进:由于引力的特点,离它近的地方引力大,由于这种特点使得离它距离不同的地方会产生出引力的差异,才变成这样。

  主持人:您说月球有一面是我们永远都看不到的,至少在地球表面上是看不到的,因为这样观测不到,对于我们航天探月有没有什么影响呢?

  朱进:这个没有影响,因为探月本身反正就是发个飞船过去,发射的时候跟那些其实都没有关系,它真正过去以后,一般像嫦娥一、嫦娥二,在接近月球,它开始是在地球的引力作用下过去,当它离月球很近的时候,会走到月球的引力范围,最后主要是在月球的引力作用下绕着月球运动,这会儿它肯定会飞到背着的那一面。探测器不管是什么样的轨道,这个轨道肯定有一部分是远离我们,一部分是在这边,它能过去就知道另外一面是什么样。不管是什么样,探测器本身是没有什么影响的,在这个问题上主要还是引力的影响。

  主持人:好,非常感谢朱馆长为我们介绍了这么多关于月球的知识,关于中国探月工程的再度出征,感谢您关注新浪新闻越近越精彩。

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