【深度認識】月球

每當夜空晴朗，不少香港人都會抬頭欣賞那顆銀白色美麗的月球。無論是中秋賞月，還是細聽古人詩詞，月亮都和我們的生活緊扣在一起。但細心想想，你真的認識這顆日日夜夜陪伴地球的近鄰嗎？究竟月球有多大、多重，和地球、太陽有甚麼分別？為何我們總是只見到同一面月亮？今天，就讓我們從科學角度，深度探索這顆既熟悉又神秘的天體。

月球的基本參數：地球的忠實伴侶

月球（Moon）是地球唯一的天然衛星，也是太陽系中第五大衛星。雖然在夜空中顯得耀眼奪目，其實月球和地球比較，是個「小不點」。

體積：月球的直徑約是3,474公里（地球直徑的0.27倍），體積約為2.2 x 10¹⁰ 立方公里，只有地球的1/49。
質量：月球的質量為7.35 x 10²²公斤，等於地球的1/81，換句話說，地球大約可以「製造」81個月球。
與地球距離：平均距離約384,400公里，這相當於香港和英國來回500次。這個距離並不是一成不變，因月球軌道有點橢圓，每月最近（近地點）約363,300公里，最遠（遠地點）約405,500公里。
表面溫度：月球沒有大氣，白天（陽光直射）表面溫度可高達127°C，晚上卻可降至-173°C，高低落差超過攝氏300度！相比地球有厚厚氣層保護，溫差就溫和得多。
成分：月球表面多由氧、矽、鎂、鐵、鈣、鋁等組成，有大量岩石和細小月塵。和地球相比，月球缺少水和大氣，表面環境非常荒涼。
自轉與公轉週期：月球自轉一圈需27.32天，公轉地球一週也近乎一樣（27.32天），這種「同步自轉」（synchronous rotation），令我們總是只能望見同一面月亮。

「月球只見一面」：背後的同步自轉之謎

為何月亮無論缺圓圓缺，始終都用同一面朝向地球？原來這不是巧合，而是所謂「潮汐鎖定」（tidal locking）現象。遠古時，月球自轉與公轉速度不同，但地球萬有引力產生了潮汐力，把月球的自轉逐漸拉慢，最終自轉時間「鎖定」與公轉一致。由此，每次回家都像與家中的「守門員」見面，面對的總是同一張熟悉的臉。

因此，地球觀測者能看到的「可見月球面」只佔約59%，餘下41%——即「月球背面」（far side）——直到太空時代才被揭示。

月球的誕生：天體大碰撞的驚人假說

科學家普遍認為月球誕生於約45億年前，與地球同期誕生。最受主流認可的是「大撞擊假說」（Giant Impact Hypothesis）：一顆火星大小的原始行星「忒伊亞」（Theia）撞向原始地球，撞擊噴出的物質最終凝聚成為今天的月球。

這解釋了為何月球和地球有極多相似處（例如同樣的氧同位素比例），但又相對貧乏鐵等重金屬。換個比喻，就是地球受到重擊後「脫落」了一層外皮，這層外皮成了月球，使它成分與地球地殼較接近。

地球、太陽與月球：三者的動力舞蹈

月球除了繞地球公轉（約27.32天一圈），同時跟隨地球繞太陽公轉（365.24天）。從我們角度看，月亮有時在地球和太陽之間，就有機會出現「日食」；反之，地球夾在中間，就有「月食」。這種天文現象千變萬化，有時甚至可以直接於香港觀賞。

月球是太陽系第五大衛星，但跟母體地球相比，比例卻遠大於其他行星的衛星。例如木星最大衛星伽利略衛星直徑亦只有母星的0.04倍，反觀月球有地球直徑的0.27倍，體積和質量算是「大份厚禮」。

月球對地球的巨大影響：潮汐、穩定氣候與生命

月球不只是陪伴，更深遠地影響著地球：

潮汐現象：月球引力拉動地球海水產生潮漲潮退，間接影響地球海洋生態與人類生活習性。例如香港漁民幾乎天天都要根據潮汐表出海。
穩定地軸：地球自轉軸（傾斜23.5度）因月球存在較為穩定，令四季有規律交替。沒有月球，科學家推算地軸會「搖晃」得更厲害，氣候或會變化無常。
夜間亮度：月球反射太陽光，為夜晚添上天然照明（即使只是反射8%入射太陽光），古代沒有街燈的年代，滿月夜晚對生活至關重要。

可以說，人類文明與月亮密不可分，無論是掌控農業節奏，還是計算時曆（農曆、伊斯蘭曆都是根據月相推算），月球都是我們的「時間守護者」。

月球表面：灰塵、隕石坑與「海」的世界

用望遠鏡細看，月球表面坑坑窪窪，遍布隕石坑（crater）與大片「月海」（mare，並非真正海洋而是古代火山噴發後形成的平原）。

隕石坑：因月球沒大氣保護，太空物體直接撞擊，留下深淺不一的撞擊坑。
月海：暗色且平滑地區，大多數分布於近地面，是較新的熔岩流冷卻而成，例如「風暴洋」（Oceanus Procellarum）、「寧靜海」（Mare Tranquillitatis）。
高地：亮色且崎嶇的區域，多為古老陸地。著名月球高地區域如阿爾卑斯山（Montes Alpes）。

你在中秋夜觀賞的那些月亮「圖案」，其實就是這些明暗地形的混合，「月兔捣药」的傳說由此而生。