月球的公转周期约为27.32天。月球以圆形轨道绕地球运转。这个轨道平面在天球上截得的大圆称“白道”。白道平面不重合于天赤道,也不平行于黄道面,而且空间位置不断变化。周期27.32日。月球轨道(白道)对地球轨道(黄道)的平均倾角为5°09′。
月球是围绕地球旋转的球形天体,同时也是地球的天然卫星。月球是太阳系中体积第五大的卫星,其平均半径约为1737.10千米,相当于地球半径的0.273倍;质量则接近7.342×10²²千克,相当于地球的0.0123倍。月球的表面布满了可能由小天体撞击形成的撞击坑。月球与地球的平均距离约38.44万千米,大约是地球直径的30倍。
月球表面有阴暗的部分和明亮的区域,亮区是高地,暗区是平原或盆地等低陷地带,分别被称为月陆和月海。早期的天文学家在观察月球时,以为发暗的地区都有海水覆盖,因此把它们称为“海”。著名的有云海、湿海、静海等。而明亮的部分是山脉,那里层峦叠嶂,山脉纵横,到处都是星罗棋布的环形山,即撞击坑,这是一种环形隆起的低洼形。月球上直径大于1000米的撞击坑多达33000多个。位于南极附近的贝利撞击坑直径295公里,可以把整个海南岛装进去。最深的山是牛顿撞击坑,深达8788米。除了撞击坑,月面上也有普通的山脉。高山和深谷叠现,别有一番风光。
月球背面的结构和正面差异较大。月海所占面积较少,而撞击坑则较多。地形凹凸不平,起伏悬殊最长和最短的月球半径都位于背面,有的地方比月球平均半径长4公里,有的地方则短5公里(如范德格拉夫洼地)。背面未发现“质量瘤”。背面的月壳比正面厚,最厚处达150公里,而正面月壳厚度只有60公里左右。
月球在绕地球公转的同时进行自转,周期27.32166日,正好是一个恒星月,所以我们看不见月球背面。这种现象我们称“同步自转”,或“潮汐锁定”,几乎是太阳系卫星世界的普遍规律。一般认为是卫星对行星长期潮汐作用的结果。天平动是一个很奇妙的现象,它使得我们得以看到59%的月面。主要有以下原因:
(1)在椭圆轨道的不同部分,自转速度与公转角速度不匹配。
(2)白道与赤道的交角。
月球每小时相对背景星空移动半度,即与月面的视直径相若。与其他卫星不同,月球的轨道平面较接近黄道面,而不是在地球的赤道面附近。相对于背景星空,月球围绕地球运行(月球公转)一周所需时间称为一个恒星月;而新月与下一个新月(或两个相同月相之间)所需的时间称为一个朔望月。朔望月较恒星月长是因为地球在月球运行期间,本身也在绕日的轨道上前进了一段距离。
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