月球上的白天和夜晚是什么样的?

《消灭所有的怪物》是一部经典的科幻电影,由日本东宝影业出品,预言人类将在1999年殖民月球。不用说,这种情况并没有发生——而且这些年来仍然没有发生。但是关于建立一个永久的月球前哨或定居点的可行性已经进行了认真的讨论。(例如,2016年发布的一组科学论文认为,一个小型月球基地最快可能在2022年耗资100亿美元建成。)

想象一下那里的殖民者会过什么样的生活。他们需要适应的很多事情之一就是月球经历的漫长寒冷的夜晚。然而,尽管气温极低,月球上的一些地区仍有明亮的夜晚。

月球不存在永久的黑暗面。然而,月球有一面从来没有正面对着地球。月球每27.32天绕地球一周360度(相对于我们在地球上可以看到的恒星而言)。这大约是月球绕自己的轴完成一次自转所需要的时间。综合起来,这两个因素解释了为什么月球只有一面朝向我们,而月球表面的41%对地球上的天文学家来说是看不见的。

但无论在任何时刻,月球在其轨道上的哪个位置,它的一半都在不断地被太阳照亮。太阳和地球的相对位置决定了月球的盈亏。现在我们假设这三个物体都排列成一条直线。我们再假设月球在地球和太阳之间。在这种情况下,月球近地面得不到任何阳光——从我们的角度来看,它似乎变暗了。这个阶段被称为“新月”。

当月亮和太阳落在地球的对立面时,就会出现“满月”。由于太阳光线不受阻碍,整个近地面此时就像月球轨道上的月亮一样发光。

如果我们把“一天”定义为月球完成新一轮公转后,太阳回到月球地平线上同一点的时间,那么每个月球日等于29.5个地球日。这意味着,在每一个轨道上,月球得到的日照时间为两周多一点,随后是等量的夜间。换句话说,几乎月球上的任何一个地点都能看到连续两周的白昼,然后是连续两周的黑夜。

在两极附近发现了一个有趣的例外。地球的轴倾角为23.5度,但月球的轴倾角没有地球高,只有1.6度。因此,卫星的轴线几乎与太阳光线从太阳到月球的路径垂直。在月球两极附近,有一些很深的陨石坑,它们的底部已经超过20亿年没有见过阳光了。从字面上讲,它们是“太阳照不到的地方”。

由于没有大气层来保持热量,月球的温度在白天到晚上的转变过程中会疯狂地波动。在太阳光的照射下,月球表面的温度可高达260华氏度(127摄氏度)。但当表面变暗时,温度可能一路下降到零下280华氏度(-173摄氏度)。

幸运的是,没有宇航员经历过月球上的极端温度。1969年至1972年,美国宇航局的阿波罗计划将尼尔·阿姆斯特朗和其他11人送上了月球。所有这些勇敢的探险者都在月球黎明后登陆月球,那时月球被照亮了,但月球表面的温度还没有达到闷热的正午的顶峰。时间就是宇航员冒险的一切。

宇宙是一个有无限视角的地方。就像我们在自家房子和后院观察月亮一样,站在月球近侧的宇航员也能看到地球的盈亏。地球的这个相位周期与大家熟悉的月球的相位正好相反。例如,如果我们刚才提到的月球宇航员在满月的晚上观星,我们的蓝色星球将几乎完全黑暗。

相反地,当地球看起来“饱满”时,它戏剧性地照亮了月球近侧夜间的月球表面。你可能知道,月光不过是卫星表面反射的阳光。我们的星球反射阳光的方式也差不多。事实上,一个“完整的地球”在月球上看起来比满月在地球上要亮43到55倍。

在这个我们称之为家园的蓝色星球上,从沙漠、云层和冰盖反弹回来的阳光被称为“地球光”。你不需要穿上太空服,也不需要买望远镜,就能观测到这种现象。在月牙期,月球表面的c形条纹被明亮地照亮,但你可能也会注意到,月球的其余部分也可以用肉眼隐约可见。这种可见度是由古老的大地光照造成的。

地球反射的太阳光通常会使月球近端保持良好和明亮,无论那里是白天还是夜晚。事实上,月球这一部分的夜晚比地球上任何地方的夜晚都要明亮。由于卫星没有大气层,所以从月球的两侧都可以看到星星,即使太阳出来的时候也是如此。当然,当月球绕其轴旋转并绕着地球旋转时,天空中会出现不同的恒星。然而,从月亮上看,星星似乎并不闪烁。闪烁——也被称为“天文闪烁”——是一种由地球大气层引起的光错觉。由于没有类似地球的大气层来干扰星光,星星在月球上不会闪烁。

也许不久的将来,在月球上居住的居民就能在繁星满天的月夜里,沐浴在整个地球的耀眼光芒中。他们只是应该在出门之前穿暖和点。

作者:是柚子呀,如若转载,请注明出处:https://eozlab.com/zirankexue/tianwen/1383.html