什么是月亮的黑暗面?

月球的“黑暗面”是什么?简短的答案?用词不当。一个听起来很酷的用词不当的人!但用词不当。假设他们不是在谈论平克·弗洛伊德(Pink Floyd)的专辑,也不是在说法国的嘲讽,那些说“月亮的阴暗面”的人几乎总是指着月亮的另一面-尽管月亮永远远离我们这些行星,但实际上它看到的阳光和面对地球的那一边一样多。也许你已经知道了。但!你是否也知道,月亮难以捉摸的远方的裂缝不断滑入视野?或者说,某些月球区域实际上笼罩在永恒的黑暗中?

要了解原因,首先需要了解为什么月球的一侧永远指向远离地球的原因。对于我们这里的人来说,我们这颗行星的天然卫星似乎永远不会转向。但它实际上一直在转动 – 它只是在它的轴上旋转并以相同的速率环绕我们的星球:每27天左右一次。当一个宇宙体围绕其母体及其轴以相同的速率旋转时,天文学家称它是“潮汐锁定的”。

我们的月亮不是这样诞生的。天文学家认为,与许多天然卫星一样,它开始以不同的速度旋转。(在我们的月球的情况下,天文学家认为它曾经绕其轴旋转得更快。)但随着时间的推移,来自我们星球的重力对月球表面的凸起产生扭矩,迫使其旋转与其轨道周期同步。这种现象实际上很常见:土星和木星的许多卫星都与它们的母星一起被完全锁定。

潮汐锁定是为什么我们直到1959年才知道月球的远侧是什么样子,当时苏联的太空探测器“月球3号”(Luna 3)拍摄了这片布满陨石坑的地貌的第一批照片。自1968年美国宇航局阿波罗8号任务的宇航员成为第一个用自己的眼睛凝视月球背面的人以来,我们已经对它有了几次很好的观察。美国宇航局的月球勘测轨道飞行器自2009年以来一直在高分辨率绘制整个月球表面的地图。在2019年的头几天,中国成为第一个实现航天器软着陆并在月球永久隐藏的表面部署探测器的国家。中国的“嫦娥4号”着陆器和“玉兔2号”月球车将首次近距离观察遥远的月球景观。

但事实是:你不需要一艘宇宙飞船就能瞥见月球的另一面。尽管你在任何给定的时间只能看到最多50%的月球圆盘,但它表面的细微之处却不断地暴露在细心的观察者面前。事实上,在整个月球周期中,高达59%的月球表面对地球上的天行者来说是可见的-前提是他们知道要寻找什么。

看看这段来自NASA科学可视化工作室的视频。它是利用该机构的月球勘测轨道飞行器捕获的卫星图像制作的。相位的变化你一定很熟悉:当月亮相对于太阳和地球的位置发生变化时,黑暗会从潮汐锁住我们的星球的表面包围和消退(当月亮从潮汐锁住我们的星球的表面撤退和遮挡指向外的表面时)。但是这个动画——它将两个半月的月球周期浓缩为一个13秒的周期——展示了一些你以前可能没有注意到的关于月球的事情:月球有点……摇晃。

天文学家称这些摆动为振动,它们是由月球轴心的方向和轨道的椭圆形状引起的。地轴相对于地球的倾斜使月球看起来像是在缓慢而温和地向地球点头,让观测者得以短暂地瞥见它的南北两极。同样地,月球轨道的偏心使它的表面轻微摆动,使我们地球上的人能够在它来回摆动时,从它的东侧和西侧边缘观察它,就像:party parrot: in Slack一样。(由于月球与地球的距离不同,其不规则的轨道也解释了月球在大小上的明显变化。)

而月球轴线的倾斜又产生了另一种有趣的现象:月球表面的一些区域实际上永远都是黑暗的:

NASA / GSFC /亚利桑那州立大学

上图是一张月球南极的光照图。这是一张合成图片,由月球勘测轨道飞行器在6个月内拍摄的1700多张照片合成而成。在那个时候看不到光的极点区域呈现黑色;那些看到恒定光线的人看起来是白色的;灰色区域看到了介于两者之间的东西。作为参考点,图片中心附近的黑色圆圈是沙克尔顿陨石坑(Shackleton Crater),这是一个直径13英里(约合48公里)的陨石坑,其边缘在内部留下了一个长长的、永恒的阴影。

所有这些都是在说:“月球的阴暗面”在技术上可能并不存在,但“永恒黑暗的陨石坑”——听起来更酷——确实存在。

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