白的、黃的、灰的…月球究竟是什麼顏色的?

中國氣象科普網 發佈 2021-08-05T18:07:36.516900+00:00

說起月亮的外表,很多人對它的第一印象,大概都是光潔清冷的圓盤。李白說「小時不識月,呼為白玉盤」,不經意間透露出小時候習慣的用度,堪稱凡爾賽文學之王。

說起月亮的外表,很多人對它的第一印象,大概都是光潔清冷的圓盤。李白說「小時不識月,呼為白玉盤」,不經意間透露出小時候習慣的用度,堪稱凡爾賽文學之王。

雖然視力稍微好一點就能看出

這隻「白玉盤」表面是有斑紋的

但總之也脫不了「白色」的印象

明亮皎潔的滿月,表面的暗影被古人想像成玉兔、蟾蜍等形象。月面上深色的部分被稱作月海(因為在地球上,大片的水面顏色是深色的,人們曾經以為月球的情況也是如此),淺色的地方與月海相對,稱作月陸。

可是,阿波羅太空人

在月面實地拍回的月面景象

是這樣的

跟太空人的白色太空衣相比,月面堪稱「灰頭土臉」。可能大家會說,阿波羅系列探測器大都降落在月海,而月海的顏色肉眼可見的就比較深,這也不奇怪嘛!

那我們再來看看

嫦娥一號拍攝的月球正面高清全身照

是這樣的

……這黑黢黢的煤球是誰啊?!

實際上,月球和煤球相比,反射陽光的能力還真強不了多少。它的平均反照率只有0.12,也就是說,照在月面上的所有太陽輻射,只有88%被月球表面反射了出來,其餘12%都被吸收掉了。光憑數字可能不容易想像這個反射能力,我們來看看月面上的石頭。

深色的月海

最常見的岩石類型是玄武岩

玄武岩在地球上也有很多

它的顏色是這樣的

淺色的月陸上

最常見的岩石類型是斜長岩

地球上也不少

顏色是這樣的

(© Richard Webb cc-by-sa/2.0)

顏色深淺有別,月海和月陸的反照率也很不一樣,平均正好相差一倍。月海的深色部分,反照率可以低到0.09,而月陸上一些最明亮的區域,局部反照率可達25%以上。0.09的反照率在整個太陽系也是敬陪末座,只比一些小行星高——太陽系裡最烏漆麻黑的小行星,反照率是0.06。但是,就憑這麼一個「煤球」,又為何能夠在夜空中顯得如此明亮皎潔,以致令人心生無限嚮往呢?

答案是:全靠襯托。

月球這個天體,是太陽系裡不多見的完全沒有色彩的星球。它的顏色幾乎是純粹的灰色,而灰色是一種「無彩色」,也就是說,在光譜里找不出這種顏色。色彩三要素里,色調和飽和度都跟灰色沒有關係,它的視覺效果只跟亮度有關,越暗就越接近黑色,越亮就越接近白色。而在一片漆黑的夜空中,作為唯一面光源的月亮,被周遭的環境反襯得足夠明亮,就被我們的眼睛辨認成了亮白色。

如果附近同時有個明亮的天體

比如這張和地球的合影

月亮就顯得暗了許多

伽利略號探測器拍攝的地月同框合影

同時,既然月球自己沒有色彩,當照射到它身上的光帶有某種顏色的時候,它當然就會呈現出同樣的顏色。比如在月全食的時候,地球遮擋住了陽光,只有少量的陽光被地球大氣折射,照到月面上。這部分陽光以紅光為多,於是月全食中的月球就呈現暗紅色。

而當地球大氣中有太多的水氣和微粒,將月光中的藍色部分散射掉,只讓紅色部分來到我們眼中,也會讓月球看起來發紅。但這就不是月光本來的顏色了。

月海月陸的區別,是月球容貌最直觀、也是最宏觀的呈現,用肉眼就能分辨出來。月海是在月球還有大規模火山活動的時候形成的,當岩漿湧入被隕石撞擊形成的巨大盆地,冷卻凝固之後,就會形成深色平坦、地勢較低的月海;而月陸則是月球表面更古老、地勢更高的部分。月海的形成,是月球演化史上最主要的事件之一。

當觀測手段不限於肉眼,人們在月球表面能看到的細節也就隨之增加。因為月海是被岩漿填平的撞擊盆地,所以月海的邊緣其實就是遠古盆地的邊緣。有時候,在被岩漿充填之前,撞擊盆地的邊緣遭受新的撞擊,在輪廓上多出一道圓弧形的凹進,這就是月灣。比如我們的嫦娥三號就降落在月面雨海西北部的「虹灣」。

夾在月海與月海之間,顯得相對高聳的部分,外觀像是地球上的山脈,人們也用地球上的山脈來命名它們,比如「亞平寧山脈」「阿爾卑斯山脈」都同時存在於月球和地球,但它們的成因迥然不同。地球上的山脈是因為板塊間的造山運動形成的,而月球上從來沒有過板塊活動,其「山脈」是撞擊形成的。

在月海中的熔岩冷卻、收縮時,因為收縮得不均勻,常常還會形成蜿蜒的低矮山脊,被稱為皺脊,它有時也暗示著被熔岩掩埋的月海「海底」的輪廓。火山作用的熔岩流還可能是一部分月溪月谷的形成原因,它們是月面上類似河床的細長凹陷,大的叫月谷,小的叫月溪,跟月面上的撞擊坑一樣,以著名科學家的名字命名。

月坑遍布在月球的表面,疊加在月海和月陸之上。大多數月坑的周圍環繞著比外圍稍高的山壁,被稱為「環形山」。有的月坑中心隆起一座山峰,叫中央峰,在周圍還會延伸出明亮的輻射紋。因為月球不像地球那樣有地質活動和風化作用,撞擊坑一旦形成就不會消失,所以月坑有時會呈現出層層疊疊的面貌,新的撞擊坑疊加在舊的撞擊坑上。天文學家從月面上各個地區撞擊坑的密集程度和層疊程度,就能大致推斷出哪裡更為古老,哪裡又相對比較年輕了。

資料來源 | 中國的航天

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