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標題:地月系结构关系及月相变化原因
1:达根(國中)張貼:2008-01-25 07:10:24:

地月系结构关系及月相变化原因

 

[ 摘要 ] 月球与地球是两个关系最为密切的天体。正确认识地月系的结构关系,是人类最重要的天文科学任务之一。而我们整体研究方法之下,发现目前关于地月系的结构关系的天文知识,是不尽合理的。因为,事实上,地月系中的地球与月球,首先应该是一对双星,其次,应该是地球在围绕月球转,乃至月亮月相周期性的的圆缺变化,是由地球围绕月球转引起的。

(关键词:地月系、地球,月球,双星,公共中心,互为绕转,地球围绕月球转,月相,)

1. 一对双星

宇宙太空中的地球天体和月球天体的大统一系统,称为地月系。对于地月系,随着地球的自转,地球之上的人们,因此看到了日出日落的自然运动现象。除此之外,地球之上的人们,还看到了月亮升降的天体运动和月亮月相周期性的圆缺变化现象。

至于地月系中的地球和月球的结构关系,今天占统治地位的天文知识,通常把月球当作地球的卫星,并认为是月球在围绕地球转,因此引起了月亮月相的圆缺变化。

但是,后来科学家更多的研究,却发现地球和月球不是主星与卫星的关系,而是象哑铃一样,在宇宙空中围绕着一个公共中心在互为绕转着的一对双星——

“因为在许多证据中,认为月球是地球卫星的根据并不多。原因何在?第一,凡卫星都围绕其主行星的中心旋转,而月球和地球的旋转却围绕着公共中心,与地心不一致。月球沿着近乎椭圆形轨道运行,它的一个焦点偏离中心三分之二,即到地面比到地心近。地球本身也围绕这个叫重心的焦点一个月一个周期地运行。第二,月球的质量与地球的质量(按行星和卫星的关系)比较起来是不相称的。太阳系最重的卫星是木星的第三颗卫星,木卫三是木星质量的万分之一,然而月球的质量却只是地球的八十分之一。第三 月球的直径只是地球直径的三分之一,而海王星的最大卫星——海卫一的直径等于主行星直径的十分之一。第四 月球离地球很近,处在比地球到金星或到火星距离的 1% 还近的距离上。由此可见地月质量的相互作用是极其密切的。美国(亚利桑那州)的天文学家巴尔巴拉•米德霍斯特描写过,无论在月球上,还是在地球上的许多构造火山现象都是由于它们的质量相近才出现的。可以形象的把地月双星比作哑铃,它的两个球的质量比为 81 : 1 。实际上它们的联系比过去人们想象的密切得多。”

所以,在这里,我们首先认定地球与月球是一对双星的结构关系。

2. 地球围绕月球转

人类总是喜欢以自己为中心,原来要太阳围绕地球转,现在还要月球围绕地球转。但是,事实上,地球与月球的关系,如图 1. 所示,应该是月球在中间,地球在外围围绕着月球转。

至于地球和月球,本来不是主星与卫星的关系,而是象哑铃一样,在宇宙空中围绕着一个公共中心在互为绕转着的一对双星。但是,由于地球质量大,发生的运动量和需要的运动空间比月球更大,所以,地球是在更大的空间范围在与月球互为绕转,从而在与月球互为绕转着的同时,又表现为围绕月球转。

图 1

如图 1. 所示,太阳在下,阳光向上;中间月球一面永远光明,一面永远黑暗。这时候,月球在自转,自转一周为农历一个月。与此同时,由于地球在外围围绕月球转一周,也是农历一个月,所以,地球上的人们永远只能面对着和看到月球的一个球面。

至于地球在外围围绕着月球转的轨道,从图 1. 上面开始,地球处在月球正背后的轨道位置上,这是农历初一前后。这时候,白天,人们面向太阳,月球整个淹没在太阳光中,看不见它;晚上,人们和地球一起,背着太阳,所以也看不到月球,这个时候的月亮,人们称新月

到了农历初三左右,地球开始转到月球左侧面的角度,因此,晚上人们可以从月球的边缘,看到了月球被太阳照亮的一部分,——镰刀似的月芽月相,人们称娥眉月。到了农历初八日左右,人们看到天上月亮的光明面积,就越来越大,即半圆的月相,称上弦月,如图 1. 左。 到了农历十一日左右,人们就看到了凸月的月相,人们称张弦月

地球转到月球光明一面的正面轨道位置,这时候,地球上的人们从早上开始,面对太阳;晚上开始,看到月球被太阳照亮的整个半球球面的圆圆的月相,人们称满月。这是年历十五日左右,如图 1. 下。

但过这以后,随着地球在绕月轨道上的继续运行,人们的观察角度也不断转向月球阴暗面的背后,使得被观察的月相的光明部分在不断缩小,黑暗面积不断增加。到了农历二十日左右,人们又看到了张弦月的月相。接着,到了农历二十三日左右,人们就看到了下弦月的月相,如图 1. 右。后来,农历二十七日左右。月相逐渐缩小成为残月。但是,农历十五日以后的张弦月、下弦月残月的月相,与农历初三至十一日左右的张弦月、上弦月娥眉月的月相,方向是相反的。

最后,又回到原来月球正背后的新月的位置上,那是农历初一前后,如图 1. 上。到此,地球围绕月球转一周,正好是农历时间一个月。然后,是下一轮的地球围绕月球转的运动的开始,而且就是这样周期性的循环往复而至无穷地进行着。

于是,由此可见,月亮月相周期性的圆缺变化规律,就是这样的由地球围绕月球转的天体位置变化而引起的。

3. 合理性原则

由于地球和月球是一对互为绕转的双星,所以,人们如果站在静止的地球上观察,看到的就是月球围绕地球转的现象;而如果站在静止的月球上观察,看到的就是地球围绕月球转的现象。

但是,这里决不仅仅是人们观察的立场选择问题。因为自然界物质结构的客观事实是一定的。至于如何在一个摸菱两可的问题之间做出一个正确的知识选择,还有一个科学的合理性原则的必要强调。

3.1. 合理原因 地球和月球是一对双星这个观点确立之后,就是地球围绕月球的原因解释:由于地球的体积和质量比月球大,在太空中发生的运动量,也肯定要比月球相对大,比如地球自转一周只用一天时间,而月球自转一周,需要农历一个月。与此同时,地球在太空中发生运动,需要的运动空间范围,也肯定要比月球相对大,所以,是因为地球在更大的空间范围与月球发生互为绕转,才使得地球在与月球发生互为绕转的同时,又表现为围绕月球转。

3.2. 比较优势 我们这里确立地球围绕月球转的观点,具有两种不同观点比较之下的优势表现。比如,现在教科书的观点,认为月球围绕地球转。但是,农历十五日以后的张弦月、上弦月残月的月相,与农历初三至十一日左右的张弦月、下弦月残月的月相的方向相反,这个矛盾的自然现象,按照月球围绕地球转的观点,一个反映月相周期性的圆缺变化的客观规律的科学示范模型是做不出来的。

反之,按照地球围绕月球转的观点,一个反映月相周期性的圆缺变化的科学示范模型是非常简单的:设一个光源,代表太阳;中间放一个圆球,代表月球;然后人自己既当地球又当观察者,围绕中间的圆球 360 º 转一圈,就可以非常自然地看到月亮月相周期性的圆缺变化现象。而且,农历十五日以后的张弦月、上弦月残月的月相,与农历初三至十一日左右的张弦月、下弦月残月的月相的方向相反,这个矛盾的自然现象,完全可以在一个地球围绕月球转的系统的连续运动过程中,得到合情合理的矛盾统一的解决。

3.3. 简单原则 爱因斯坦说过,物理学的一个原则就是简单性。同样,只要确立地球围绕月球转的观点,地球和月球的结构关系,以及月亮月相周期性的圆缺变化规律,就是一个连小学生和没有文化知识的人,也可以明白理解的、极其简单的客观事实和天文知识。而且, 其中一个简单的整体研究方法,可以省略一切复杂的科学程序和沉重的科学代价,去一步到位地达到对事物的完整认识。

结论: 地月系中的地球与月球,是一对互为绕转的双星,而且是地球在围绕着月球转;月亮月相周期性的的圆缺变化规律,是由地球上人们的观察位置,随着地球围绕月球转的天体位置变化而引起的。

参考资料

⑴ [ 苏 ]B.Ф. 捷尔普戈里兹: 《水的世界》;科学出版社 1983 年版,第 55-56 页。



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