月球上的特殊環(huán)境

郭紅鋒

人類已經(jīng)在20世紀(jì)60年代登上了月球，20世紀(jì)末中國發(fā)展探月工程以來，取得了一個(gè)又一個(gè)成果，在世界范圍內(nèi)掀起了新一輪月球探測熱。將來人類在月球上建立科學(xué)實(shí)驗(yàn)基地，甚至常駐人類的月球村，也是前景可觀的。那么，人類在月球上工作與生活會遇到哪些問題，月球環(huán)境跟地球上有何不同，這些都是人們需要提前研究和考慮的。

月球上的重力

大冢都知道，月球體積比地球小，其重力也只相當(dāng)于地球的1/6。航天員登陸月球后，由于所受重力影響小，按照地球上走路的力度，很容易飛起來，所以航天員更多的是選擇蹦蹦跳的前行方式。在月球上，輕輕一跳就是5米多的高度，稍用點(diǎn)力的話，也許就到10米了。航天員走在月球上會是一種輕飄飄的感覺。

在過去的50年中，人類已經(jīng)研究并知道了微重力會導(dǎo)致骨質(zhì)流失、肌肉萎縮，引起心肺問題，以及對嗅覺、味覺、視力、大腦甚至免疫系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響。因此，在空間站等需要長期停留的環(huán)境里都設(shè)置了人造重力等環(huán)境。

目前人類對低重力與人體健康的關(guān)系尚知之甚少。歐空局和德國航空航天中心于201了年開始了，“低重力運(yùn)動研究”。它采用垂直跑步機(jī)，把受試者身體水平懸掛在一張網(wǎng)上，支撐人體重量的5/6。通過這種方式，一方面研究航天員在月球重力環(huán)境下的雙足、單足蹦跳等活動對跟腱的影響，另一方面研究在月球重力環(huán)境下為抵消人體骨骼和肌肉的損傷而采取的措施。

月球上的空氣

由于月球質(zhì)量小，產(chǎn)生不了足夠的引力，不能將氣體分子大量吸附在月球的表面，所以月球上并沒有大氣層。與地球表面的大氣層相比，月球的大氣極其稀薄，比地球上一般的真空還要稀薄，遠(yuǎn)低于地球海平面大氣層密度的百兆分之一（10的負(fù)14次方）。月球上也沒有氧氣，人類無法在月球上呼吸，所以航天員要在月球上漫步也需要穿宇航服。

月球上沒有大氣，也就不存在風(fēng)。所以月球上雖然有塵土但不會被吹起來，環(huán)境很干凈。

有人質(zhì)疑美國人登月時(shí)豎起的旗幟有飄動的感覺，那是因?yàn)槠鞄玫拿媪鲜翘厥獾牟牧现谱鞯?，不會像綢布那樣自然下垂，也正因?yàn)椴皇蔷I布的，所以旗面看上去皺巴巴的。

月球上的水

近期報(bào)道指出，月球上被探測證實(shí)存在水不過是以氣態(tài)水和固態(tài)水的形式存在，沒有地球上的液態(tài)水形式。1998年初，“月球探索者號”飛船在對月球作進(jìn)二步探測時(shí)發(fā)現(xiàn)，在月球的南北極，終年照不到陽光的環(huán)形坑內(nèi)的土壤中，保存有大量的水冰。月球水的探測、開發(fā)、利用等是建立月球基地非常重要的課題，需要后續(xù)大量的探索和研究。

月球上的溫差

我們都知道月球上白天溫度可達(dá)100℃以上，夜間降至-170℃，這個(gè)溫度的變化過程是在一個(gè)月球晝夜期間完成的。

我們在地球上也有晝夜溫差，每日最高溫度在正午過后，夜里最低溫度是在午夜以后，這是因?yàn)榈孛嬗写髿狻⑺?、植被、土壤等吸熱和散熱，使得最高溫度和最低溫度都比太陽照射角度的最大（小）值時(shí)間滯后。但月球表面基本上沒有吸熱材料，升溫和降溫都十分迅速，所以其最高溫度和最低溫度一般就出現(xiàn)在白晝的中間和夜晚的中間，而在其晝夜交替的時(shí)間段里則溫度適中。

月球晝夜周期為29.5天（同月相周期），因此，月球上正對著地球那一面的正午（即白晝最高溫）出現(xiàn)在農(nóng)歷十五左右，夜晚最低溫一般在農(nóng)歷初一前后，溫度適中的時(shí)段為晝夜交替間的農(nóng)歷初七八。同地球上各地有時(shí)差類似，月球上某地的東西兩邊，達(dá)到正午或午夜的時(shí)間會有先后。

這樣分析后，我們就看出“阿波羅”登月的時(shí)間、地點(diǎn)都是精心挑選的，如果只看公歷，登月時(shí)間沒有規(guī)律，但是心細(xì)的人定會注意到：“阿波羅”登月的時(shí)間，大多數(shù)在農(nóng)歷初六至初十之間，最晚離開月面的時(shí)間大約是農(nóng)歷十二（在月面停留最長時(shí)間為了5小時(shí)）。這并不是偶然，因?yàn)檗r(nóng)歷是按照月相變化規(guī)律制定的，6次載人登月都是在月球正面且是著陸點(diǎn)白晝（但不是正午）著陸。農(nóng)歷初六到初十之間，正好可以選擇月球正面晝夜交替區(qū)域里（圖5黃色區(qū)域）的白晝且溫度不是最高的最佳地點(diǎn)和時(shí)間段，在此區(qū)域還可以停留一段時(shí)間進(jìn)行探測和研究。

月球上如此巨大的溫差對人類生活和工作都是困難和挑戰(zhàn)，但有人也提出奇思妙想，可以利用溫差發(fā)電，解決夜晚的供電和供暖問題。人類未來在月球如何生活？關(guān)于這個(gè)問題，你是不是也有很多奇特的想象和妙招呢？那就快來參加“尋找少年航天員——我的月球家園”征文活動吧！

最后，給同學(xué)們留下兩個(gè)思考的問題：

1.“嫦娥號”月球探測器在月球表面降落時(shí)，為什么不使用降落傘？

2.從地球帶到月球上的天平能用嗎？溫度計(jì)能用嗎？指南針能用嗎？