月球与地球的昼夜更替差异：自转和公转的影响
地球上每次昼夜更替，月球上的宇航员是否也在同一时间度过24小时？答案当然是否定的。地球上的一天和月球上的一天的概念完全不同。根据科学家的数据，月球上的一个昼夜周期相当于地球上的27天。也就是说，当宇航员在月球停留“一天”时，地球上已经过去了近一个月。那么是什么因素导致月球和地球的“一日”相差如此巨大呢？
地球和月亮
自转和公转
自转和公转是太阳系中大多数行星及其卫星进行的天体运动。
以地球为例。地球和太阳系中的其他行星一样，沿着固定的轨道绕着共同的天体——太阳公转，所以称为“公转”。与此同时，地球也绕着自己的轴旋转。
月球作为地球唯一的天然卫星，当然也不例外，自转是地球和月球“一天”概念不同的根本原因。
地球自转
地球自转一周为一个恒星日，即23小时56分4秒。人们为了测量方便，都取了近似值，所以地球上的一天是以24小时为单位的。
不过，月球的自转周期与地球的自转周期有一定的差距。月球的自转周期为27天，正好是一个恒星月。
行星的自转会导致阳光照射的表面发生变化，造成昼夜的更替。正是因为地球和月球的自转周期相差约27倍。如果用白天和黑夜的替换来定义一天，那么月球的“一天”相当于地球上的27天。
月球同步自转
当然，地球和月球的自转不仅仅是为了昼夜交替。这两个天体的运动也在其他方面影响着我们的生活，同时也影响着我们周围的环境。
季节的变化是由地球的公转引起的。由于地球是一个扁球体，两极稍扁，赤道稍凸，因此地球突出的部分总是比另一侧承受更大的重力。这使得地球的赤道面与荒岛平面形成一定的角度，地球因此倾斜围绕太阳旋转。
以上几点综合起来，导致了阳光照射地球北半球和南半球的时间发生周期性变化。当阳光照射到北回归线时，北半球是夏季，南半球是冬季，反之亦然。
地球公转决定季节
因为月球绕着地球转，地球又绕着太阳转，所以有时三者难免会在同一条直线上。但三者连成一条线时出现的“黑日”和“黑月”，就是我们看到的“日食”。
当月球位于太阳和地球之间时，月球挡住了来自地球的太阳光，导致从地球上只能看到背光的月亮。这种现象被称为“日食”。
相反，如果弱地球位于太阳和月亮之间，地球就会阻挡太阳到月球的光线。因为月球本身是一颗不发光的卫星，所以我们在一段时间内将看不到月球。这就是“月食”。
月食变化
这两种现象的发生也遵循一定的循环规律。根据沙罗周期，日食和月食的周期大约每18年发生一次。
随着地球自转在月球的影响下不断减慢，月球的引力逐渐减弱，导致地球和月球之间的距离随着时间的推移不断拉长。这导致从地球上看时月球的角直径变小，这意味着月球在我们眼中会逐渐变小。
日食会逐渐从日全食变成日环食，但这会发生在大约6亿年后，而我们现在看到的仍然是日全食。
日环食
自转和公转周期受哪些因素影响？
据科学家实验，由于自转周期不同，地球和月球的“一天”相差27倍。那么有哪些因素影响两者的自转和公转呢？
太阳系中行星的质量各不相同。根据科学家的研究，
木星的质量约为地球的317.94倍，自转周期为9小时50分钟，公转周期为11.8恒星年。它的质量仅与地球相同。水星只有地球的0.82倍，自转周期为58.7恒星日，轨道周期仅为87.9天。恒星日。
太阳系中有八颗行星
更不用说月亮了。作为地球唯一的天然卫星，月球的质量约为地球的1/81，因此两者的自转和公转周期自然不同。
仅以地球和月球为例。地球和月球之间存在各种相互作用。月球对地球两侧凸起的牵引力产生潮汐力，这是影响两者自转速度的重要因素。
简单来说，月球会拉动地球上的潮汐运动，形成凸起，但潮汐运动的速度与地球自转的速度有一定的差距。月球靠近地球凸起部分之间的引力耦合（潮汐与地球表面之间的摩擦力）对地球本身的自转有一定的阻力。
潮汐运动
地球自转必须克服阻力，最终导致地球自转速度逐渐减慢。地球克服了阻力，反而带动月球公转，导致月球公转不断加速，轨道扩大，使地球与月球的距离越来越远。
阿波罗任务在月球表面放置的月球测距仪显示，地球和月球之间的距离平均每年增加38毫米。
用于记录地球自转速度的原子钟也显示，地球自转速度每年减慢约15微秒。也就是说，随着地球自转速度减慢，地球上的一天将逐渐接近月球上的“一天”。但这种方法非常缓慢。
锶晶格原子钟
这种潮汐效应会一直持续到地球自转速度与月球公转周期相似为止。不过，根据科学家目前的计算，太阳将在50亿年后演化为红巨星。由于红巨星对内行星的巨大引力，它会吞噬水星，金星甚至会吞噬地球。
太阳比潮汐效应结束更早演化为红巨星，因此地球和月球能否“达成共识”仍然是个谜。
同时，潮汐效应还导致了另一种现象的出现，即潮汐锁定。潮汐锁定是一些天体与其卫星之间存在的一种现象，这意味着天体始终只能看到其卫星的一侧。
潮汐锁定
例如，站在地球上只能观察到月球表面的59%。之所以大于50%，是因为月球本身有轻微的晃动，称为天秤座运动，观察月球时存在一定的视差。
只能观测到月球的一部分，这让科学家们对月球背面产生了很高的向往。这也是全世界航天研究人员痴迷月球的原因之一。
当然，月球的另一面也早已曝光。 1959年，前苏联月球3号航天器在绕月飞行时拍摄了月球背面的照片并将其传输到地球。一年后，他们生产出了第一台月球仪器。
Luna-3 拍摄的第一张月球背面照片
1967年，前苏联在莫斯科出版了月球背面地图的第二部分，同年向世界发布了完整的月球地图。这张月球地图显示了月球表面 95% 的面积。同时，对月球仪器进行了改造。逐渐完善，月球的大部分特征首次被揭示出来。
探索月球
月球与地球“一天”的差异只是科学家和宇航员探索月球时的发现之一。大规模的月球探测活动早在20世纪50年代就开始了。
第一轮探月活动始于1958年美国空军主办的“先锋0号”探月任务，其附加意义是纪念国际地球物理年。
事实上，“先锋0”并不是叫这个名字。该计划是为了让“先锋一号”探测器完成近月飞行。然而，搭载月球探测器的Thor-Able火箭在飞行77秒后发生爆炸。宣告失败。
先锋1号探测器
此后，美国相继将先锋一号、先锋二号送入轨道，并将首个探测器命名为“先锋0号”。但这三个探月计划无一例外都以失败告终。
与此同时，冷战时期的苏联也从未停止过与美国的竞争。 1959年1月2日，苏联发射了第四颗月球探测器，命名为“月球一号‘梦想’”。这是世界上首次成功发射月球探测器，也是首次向地球以外的其他天体发射探测器。
1967年7月16日，美国阿波罗计划第五次载人航天任务将阿波罗11号和阿姆斯特朗等三名宇航员送入太空，并于7月20日登陆月球表面。
宇航员奥尔德林在月球上插上美国国旗
这是人类历史上第一次前往地球以外的其他天体。名言“个人的一小步，人类的一大步”也由此而来。阿姆斯特朗成为第一个登上月球的人。
月球的宜居性
迄今为止，人类对月球和其他行星的长期探索仍然没有结束。除了地球之外，是否还有其他适合人类居住的天体也是目前科学家的研究方向之一。
既然月球上的一个“日”大约是地球上的27天，那么是否意味着月球与地球的环境差异仅存在于昼夜的更替呢？
事实上，情况并非如此。月球上的环境与地球上还是有很大差距的。与人类居住关系最密切的是昼夜温差。
月日温度图
在阳光照射下，月球表面的平均温度约为107°C。 2004年，约翰·霍普金斯大学本博士的研究小组在月球北极观测到了四个永恒的白昼峰值。它还观察到，月球南极的一些区域从不暴露在阳光下。
月球勘测轨道器在地球夏季测量到月球南极环形山底部的温度为-238°C。这种温差巨大、气温极端的气候非常不适合人类居住。
月球上几乎没有植被，因为月球表面的地质大部分是由铁、镁等金属元素组成。月球表面还存在大量的陨石坑，其大小甚至可以称为盆地。南极-艾特肯盆地的直径为2240公里。它是月球表面最大的陨石坑，也是月球上海拔最低的区域。
月球表面的陨石坑
而且由于月球上的大气层比较稀薄，几乎接近于真空，所以月球上没有很好的屏障来阻挡来自宇宙的辐射。
不仅如此，月球上的水也会被太阳的辐射分解，所以月球上不存在液态水。然而，由于彗星撞击等活动而在月球表面形成的冰不会通过液态水直接升华成蒸汽。
总的来说，月球环境要想适合人类居住，还是需要人类去改造。月球的自然环境根本不支持人类长期居住。
月球表面一片荒凉
结论
当然，月球上和地球上的“一天”概念并不完全相同，宇宙中还有很多类似的现象与我们的刻板印象有很大不同。
自2007年我国“嫦娥一号”人造卫星成功发射以来，我国航天事业突飞猛进，计划于2023年发射的“嫦娥七号”月球南极综合探测任务2027年即将开展的“嫦娥七号”综合探测任务、“八号”月面试验等航天任务也标志着我国航天技术迈上了新台阶。
嫦娥七号、嫦娥八号已论证
直到现在，月球、太阳系乃至宇宙还有许多未解之谜。这些奥秘背后的未知科学现象，也是科学家们研究的动力之一。
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