月球“尘暴”是月球产生神奇的散射光

作者:小菜 更新时间:2025-04-25 点击数:
简介:人类目前的航天科技,已经能够相对轻松地发射月球卫星、登陆器,用于月球的探索。

至今也已经传回了大量的图片

【菜科解读】

  人类目前的航天科技(000901,股吧),已经能够相对轻松地发射月球卫星、登陆器,用于月球的探索。

至今也已经传回了大量的图片信息,月球表面是什么样也知道了个七七八八。

然而在一些图片中,因为物体与光线之间的相对关系,使其产生了一些阴影,看起来像地球某种生物,就被人猜测,月球上隐藏着什么神秘的东西。

你知道月亮的背面是什么样子的吗?

  由于月球自转周期恰好等于公转周期,月球始终有一面背向地球,几千年来地面上的人们始终无缘得见月球背面的真容。

  1959年苏联发射的月球3号探测器在飞越月球时第一次拍下了月球背面的照片,此后几十年里人类对月球背面进行过多次遥感探测,包括中国嫦娥计划在内的多个探测器飞临月球背面,获得了大量数据。

  

图1 嫦娥二号拍摄的月球背面影像图

图1 嫦娥二号拍摄的月球背面影像图

  嫦娥四号今年下半年将开展对月球背面的原位探测,虽然此前玉兔号探测器顺利完成了月球正面的原位探测任务,然而月球背面环境与正面相比还有很多区别。

其中,月球尘埃的侵袭就是必须面对的一个重要问题

月球的尘埃环境是怎样的?这要从阿波罗17号宇航员看到的发光现象说起。

  月球发出奇异的光

  1972年的一天,当阿波罗17号处在月球背阳面的轨道上,太阳还在月球的地平线之下时,宇航员尤金·塞尔南正在观测太阳大气。

这种观测是建立在月球完全挡住了太阳自身明亮的光线,而使太阳大气微弱的光线变得更明亮的假设基础上的。

  塞尔南确实观测到了太阳大气发出的微弱的光芒,但是他也发现了一个奇异的现象:就在太阳升起前,月球地平线上出现了一道细长的新月状的明亮光线,就像地球上日出和日落时地平线上出现的情景。

地球上因为大气中的水分和灰尘对太阳光线的散射造成地平线上的发光现象。

而月球上几乎没有大气,或者说月球大气非常稀薄,甚至气体分子之间极少发生碰撞。

如此稀薄的大气是不可能产生这样的光线散射的。

  

图2 尤金·塞尔南对神秘发光现象的记录

图2 尤金·塞尔南对神秘发光现象的记录

  

图3 勘测者7号月球探测器拍到的月球地平线上奇怪的发光

图3 勘测者7号月球探测器拍到的月球地平线上奇怪的发光

  然而,更为奇异的是,月球地平线发光的现象并不是总能被观测到。

阿波罗16号上的宇航员肯·马丁利做了相似的太阳大气观测,但是没有观测到月球地平线发光的现象(这也是他个人极大的遗憾)。

同时,在阿波罗15和17号的日冕观测照片上都能发现月球地平线特别的明亮,而阿波罗16号的日冕观测照片上却找不到同样的现象(这也与宇航员的说法吻合)。

  其实这神奇的散射光来自月球“尘暴”

  带电的月球“尘暴”

  月尘具有极强的吸附能力、材料磨损能力和穿透能力

细小的月尘会附着在执行出舱任务的航天员的航天服表面,被带回登月舱内部,甚至直接渗透进航天服中,对宇航员的健康产生极大损害。

  阿波罗计划的宇航员曾报告过登月舱内部漂浮着闪闪发光的月尘颗粒,这些尘埃引起了皮肤,眼睛和呼吸道的不适感。

对于非载人的月球探测任务,月尘可能遮挡着陆器太阳能(000591,股吧)电池板,渗透进仪器内部,造成污染、磨损、故障甚至失效。

阿波罗12号航天员在对Surveyor 3无人登陆器检查中发现,在月面停留2年多时间内Surveyor 3光学镜面被月尘覆盖并发生损伤。

  月球表面覆盖着一层很厚的尘埃颗粒,是数亿年中月球表面反复受陨石撞击形成的,主要由晶质颗粒与较大的火成岩碎块﹑玻璃质碎片(包括大量的玻璃球粒)及微量金属颗粒组成。

月尘颗粒非常细小,平均尺寸在45~100微米之间。

直径小于1mm的月尘颗粒占月壤总质量的95%以上,大部分的颗粒都非常锐利和透明,类似于精细的矿渣或是火山灰。

  

图4 月球尘埃颗粒

图4 月球尘埃颗粒

  在月球的背阳面,因为没有光照,电子将在月尘颗粒上不断积累,可能使尘埃颗粒具有几百伏特至上千伏特的负电位。

带电的尘埃粒子相互排斥漂浮在月球表面,在空间等离子体环境恶劣的情况下甚至能达到几十公里高度,形成名副其实的月球“尘暴”,对月球着陆任务的安全造成威胁。

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  月尘的特性是由其携带的电荷造成的。

月球表面没有大气和磁场的保护,长期遭受来自空间的等离子体轰击,其中热电子会在具有低介电系数和介电损耗月球尘埃颗粒上累积。

在有光照的情况下,尘埃颗粒发射出的光电子会带走多余的负电荷,将月尘电位维持在几伏特左右,所以月球的向阳面不会有“尘暴”现象

  上文提到的月球地平线发光现象正是这些漂浮的尘埃颗粒对太阳光线的散射造成的。

由于月球尘埃的漂浮高度与月球周围空间的等离子体环境有关,因此肯·马丁利没能捕捉到这种神秘的亮光。

  

图5 月球表面尘埃带电

图5 月球表面尘埃带电

  加强尘暴——与地球磁层的“约会”

  月球背阳面的“尘暴”等级受空间中的等离子体的影响,那么月球遭受的等离子体环境情况如何呢?

  大多数时间里,月球沉浸在太阳风等离子体环境中,其中的热电子通量并不高,月尘带电效应也不显着。

然而在满月前后五天左右的时间内,月球会穿越太阳风在地球背阳面形成的长长腔体——地球磁尾。

这一区域受太阳风和地球磁场的双重影响,等离子体环境更加复杂、恶劣,中心区域等离子体温度比太阳风高一到两个量级。

在月球不受光照的背阳面,高通量的电子聚集在的尘埃颗粒上,可能使其电位达到负几千伏特,形成月球“加强尘暴”。

  

图6 月球穿越地球磁尾示意图

图6 月球穿越地球磁尾示意图

  位于月球背面的嫦娥四号着陆器在满月期间恰好处于背阳面。

每当月球与地球磁层进行这几天短暂的“约会”,着陆器就会遭受地球磁尾带来的月球“加强尘暴”侵袭,同时着陆器本身也会经历复杂的电荷交换过程,势必会对它的探测活动造成影响。

  对于嫦娥四号着陆器来说,这既是一个挑战也是一个机遇。

根据嫦娥三号任务获得的月球表面环境数据,研究人员可以更为准确地模拟月球尘埃对着陆器造成的影响,并进行一系列地面验证实验,最终改进嫦娥四号着陆器的防尘设计,以保障运行安全。

  月球表面最恶劣的环境是怎样的?月球背面尘埃在磁尾区域内会经历怎样的充放电过程?由于缺少原位探测,时至今日这依然是有待研究的课题。

相信嫦娥四号的探测将带领我们探寻更多的未知。

  虽然我们了解了月球的背面,但是月球的神秘面纱并没有被彻底的揭开,围绕着这颗卫星,还有很多的未解之谜,比如月球到底是从何而来?是被地球抛出,还是来自外太空?为什么阿波罗撞击发现月球是空心的,那么月球之内到底有什么呢?这一切的一切,要想最终揭开谜底,还有待时日,而现在,我们也只能一起讨论猜想了。

萤火虫会发光?萤火虫发光原理解析

萤火虫为什么会发光?萤火虫发光的原理就在与发光的部位含有磷的发光质和一种催化酵素,每年夏天看到夜空中一闪一闪的,就像天空上的星星,特别是情侣最喜欢这样的场景,其实萤火虫为什么会发光呢?因为求偶,利用雌雄之间发光相互吸引追逐,寻找满意的对象。

一、萤火虫的发光原理萤火虫为什么会发光?萤火虫的发光原理就在其发光器上,存在一种含磷的发光质和一种催化酵素。

萤火虫在发光器上有一些气孔,由气孔引入空气后,发光质就会透过酵素的催化与氧进行反应,发出光芒,这样的光大部分都转为光能,只有少部分会转为热能,所以被称之为冷光。

因为发光质与光能的转换相当有效率,所以萤火虫才能够发光一段时间。

因为发光质是萤火虫控制的,所以萤火虫能够透过控制发光质从而控制发不发光。

那么萤火虫为什么会发光呢?萤火虫的荧光是体内的荧光素和荧光素酶反应后产生的。

研究人员表示,荧光素酶中的异亮氨酸残基能牢牢地抓住荧光素产生的发光体——氧化萤光素,所以萤火虫才能够发出黄绿色的荧光。

而且研究人员还表示,发黄绿色光和发红光时荧光素酶立体结构不一样,发红光时异亮氨酸残基和氧化萤光素两者结合相对松散一些。

不过萤火虫并不是漫无目的的发光,那么萤火虫为什么会发光呢?也是为了求偶。

二、萤火虫发光的目的那一闪一闪的光芒是萤火虫雌、雄虫之间传情达意的工具。

亮,灭,再亮,再灭,萤火虫们会以精准的时间间隔彼此之间发送信号。

动物学家们已经探明,雄性萤火虫并非凭借雌性萤火虫的色彩、亮度或闪光的持续时间来辨认自己的情侣,而是以雌性萤火虫呼应自己的闪光速度为依据每天日落后,萤火虫开始活跃,不过发光是耗能活动,一只成虫一晚上也就发光2~3个小时。

萤火虫会抓紧一切时间追求异性,雄虫以固定的频率闪动着亮光,耐心等待着雌虫的一次回应,如果没有反应,雄虫就会飞往别处另寻"佳人"。

不过这幽幽的光芒有时是为了传达爱意,有时也可能是致命的信号。

在美洲,有一类专门捕食萤火虫的女巫萤,它们的雌虫会模仿猎物萤火虫雌萤的求偶信号,吸引雄萤前来求偶并吃掉它们。

美丽的事物转瞬即逝——这句话用在萤火虫身上一点也不为过。

萤火虫一般一年发生一代。

像蝴蝶一样,它们要经历生命的各个阶段:卵、幼虫、蛹,之后蜕化成能发荧光的成虫。

从幼虫到成虫的蜕变需要10个月的时间,而发育好的成虫寿命却只有7-10天。

在这短短的几天内,它们要赶紧发光,完成求偶、交配和产卵。

也就是说,它们一生中最美丽的时光,正是它们生命里最短暂的阶段。

半透明会发光的火体虫,巨大的虫体由上千个小生命组成

在动物世界中,有很多奇特的生物,今天为大家介绍的火体虫,就是一种很奇特的浮游生物。

火体虫是一个可以长达近20米的巨型浮游生物,半透明的它还能发光。

但它毕竟是浮游生物,它们的移动速度非常慢,还没有海水流动的速度快。

一、火体虫是种会发光的巨大虫子火体虫属于滤食动物,它虽然体型巨大,但在水中游动的速度却非常慢。

它们因为移动速度太慢,所以必须持续的吸水进食。

它们移动虽然缓慢,但一般来说还是非常稳定的。

为了更好的生存,火体虫一般都是群居生活。

火体虫身上那像泡泡瓶子一样的生物,就是组合成火体虫的上千小生命之一。

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