遥感教程第19-3页¶
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由于月球距离地球24万英里（约24万英里），它一直是最容易和最雄心勃勃地研究的“天体”。太空计划使月球表面成为一个早期的目标，进行了大量的探索和摄影任务，并在阿波罗计划期间完成了六次载人登陆。在这一页上，我们描述了月球的一些特征、它的反照率、光照相位以及它在地球上的轨道“锁定”。然后，对月球表面的光学和雷达遥感研究进行了讨论。
阿波罗登月前¶
让我们从将月球与其母行星地球联系起来的图像开始。从伽利略太空船上获取的这一观点稍后将被描述，是当一个地外太空旅行者接近地-月系统时可能看到的。
毫无疑问，早期对行星的遥感调查中最重要的部分，正如人们所预期的那样，是以月球为中心的。事实上，它与地球的平均距离为384400公里（238860英里），这意味着即使在20世纪之前，梦想家们也会幻想有一天去那里旅游（最著名的幻想是：朱尔斯·凡尔纳） 登月之旅 ）地球上唯一的卫星比母体要小得多：直径3475公里（2172英里）。（要快速了解月球的一般特征，请阅读Bill Arnett的评论： The Moon ）然后，还要查看网站 Rosanna Hamilton's Moon Page 特别是在月球统计表和月球起源部分，这是由小行星与原始地球的早期巨大撞击造成的。
它表面的第一张远摄图像是在19世纪60年代拍摄的。在太空计划之前，几乎所有的研究都使用望远镜。起初，重点是可见光谱内的光学观察（和照片）。最初的测量是月球的 反照率 ，反射光与入射到表面的光的比率（以百分比表示）。（地球的反照率平均为39% [云量变化引起的轻微波动] 金星落在70%到90%之间 [从强烈的阳光反射到厚厚的行星云覆盖] 通过比较可能在陆地上观测到的反照率，月球反照率提供了对月球表面材料组成、质地和结构的深入了解。在满月时，黑暗区域被称为 玛丽亚 反照率为5%到8%，而较亮的区域，通常与被称为 高地 或（拉丁语） 特雷 范围在9%到12%之间。这些反照率的差异在这张来自加利福尼亚州利克天文台的满月照片中很明显（M.在标签中代表m are；A是指阿波罗登陆点）。 [穿红衣服] ；主要陨石坑显示为黄色）：
|通过利克天文台望远镜拍摄的满月照片，显示了一些主要的陨石坑（标为黄色）、玛丽亚（白色）和阿波罗登陆点（红色）。|
（注：图中第谷的标签错误；第谷是高地上的一个大火山口，位于标签左侧，距离“7:00”周边大约五分之一的地方。）
上面的再现在清晰度上是惊人的，但在达到突出陨石坑的色调平衡时，来自第谷、哥白尼和其他星系的射线沉积被强烈抑制。第谷（直径85公里，边缘到边缘），其非常长的喷射射线可以从地球上肉眼看到，在下一个满月图像中非常明显，在该图像中，照明和处理被优化以显示这些喷射沉积物。同样，第谷靠近底部，边缘较暗，位于会聚光线的轨迹处；这意味着它最近形成的足够多（在过去的十亿年中），因此光线材料没有被抹去。
` <>`__19-2: How many of the Apollo landings were in the maria; in the highlands? `ANSWER <Sect19_answers.html#19-2>`__
一旦确定，诀窍就是解释这些反照率值。我们可以在实验室测量可能的表面材料的反照率，在那里我们可以改变纹理和照明条件。通过这种方式，月球科学家假设玛丽亚是某种火山物质，很可能是玄武岩。高地更加神秘。其他几种火山类型可能会在适当的范围内产生反照率，但粒径和其他变量的不确定性抑制了最终的鉴定。第一批无人登陆器，五名测量员，解决了这个问题。答案是高地包含了一组不同的岩石类型，其中斜长岩很普遍，含有大量浅色长石。调查人员判断，玛丽亚和高地的反照率值与松散表面材料的颗粒或碎片状结构的散射一致（有些人认为该飞行器会沉入松散的、几乎是粉状的岩石碎片中，幸运的是，这并没有发生）。
` <>`__19-3: What would have happened to the Apollo program if the lunar surface indeed had a thick cover of powdery dust? `ANSWER <Sect19_answers.html#19-3>`__
反射表面在特定点或区域的总强度或亮度随 阶段 月球（因光照变化而逐渐变黄变黄，取决于太阳、地球和月球的相对位置）。月球光度函数是强度与相位角的关系图，从数学上表示强度。来自月球的光的偏振度也随着相位角的变化而变化，并且可以在月球的不同区域显示出相当大的变化，这同样与组成和结构的变化有关。
` <>`__19-4: What are the vernacular names applied to the phases of the Moon? `ANSWER <Sect19_answers.html#19-4>`__
通过选择月球正面的某些主要特征作为参考点，我们注意到，在月球围绕地球旋转的整个过程中，都可以看到同一个月球表面。这种好奇心是月球27.3天的恒星自转周期等于其轴自转周期的结果。实际上，月球正面的中心点似乎是 锁定的 在地球上，也就是说，在月球轨道运行期间，一条与月球表面垂直的假想线将一直延伸到地球中心。这种显著的状态描述了 捕获 或 同步的 旋转。阴历的月份是29.5天。这一时间增长约2.2天的原因是地球和月球在绕太阳运行的轨道上的联合相对运动，在此期间，相对于太阳的光照角将发生移动；因此，月球需要额外的时间，以便从耳朵上的参考点看到新月上的第一条反射光。以补偿上一个月开始以来地球-月球系统的角度推进。
` <>`__19-5: What is the difference between rotation and revolution of a planetary body? `ANSWER <Sect19_answers.html#19-5>`__
虽然月球几乎是一个球体，一面总是面向地球，但通过对不同日期拍摄的照片的检查，可以发现主要地标相对于月球边缘参考点的明显移动。地图显示，通过望远镜从地球上观测到的月球球总表面（前后）的近60%。因为这似乎是一个“摇摆”或“前后摇摆”，这个词 平动 （拉丁语中的“平衡”一词）适用于这种现象。平动部分是由于明显的（光学）位移导致的，这使得更多的赤道和极地区域都能被观测到。这些运动包括月球在椭圆轨道上旋转的角速度的变化、其旋转轴相对于轨道平面的倾斜（相对于黄道倾斜5°09’）以及地球上不同观测点的视差效应。由于地球引力的变化，月球距离的变化，以及月球偏离完美球形（由于地球引力，月球赤道凸起了+2公里），也会产生真正的平动。
` <>`__19-6: Most people live in the Northern Hemisphere of Earth. It is a little known fact to many such individuals that the Moon is "upside-down" in the Southern Hemisphere, with Tycho near the top and Mare Imbrium towards the bottom. Can you explain why? `ANSWER <Sect19_answers.html#19-6>`__
甚至在阿波罗计划和阿波罗计划之前，科学家们就已经在多光谱模式下对月球进行了研究（最近的一个例子是 page 19-6b ）最简单的方法是使用通过有限光谱范围的光滤波器。因此，他们在紫外、蓝色、绿色、红色、红外线和其他光谱间隔中检查月球。这项技术带来了不同颜色的变化，似乎可以区分不同的表面单位。有些玛丽亚的蓝色成分比较强，而另一些则比较淡红色。玛丽亚和高地之间的差异更加突出。这些细微的变化与钙、铁和钛等元素对不同波长反射光行为的影响有关。一些研究人员通过分光计使光通过，进行了更精确的测量，分光计提供了几种常见元素百分比变化的半定量估计。铁、镁和钙的较高值支持这样一种推测：月球岩石很可能是基本的火成岩成分（低硅，但富铁/镁）。
环绕月球运行的宇航员们称月球的颜色主要是中到深灰色，带有棕褐色的色彩。我们已经获得了许多月球表面的照片，从无人驾驶的阿波罗前任务开始，然后通过无数次阿波罗拍摄，然后，通过伽利略航天器在经过地球的过程中发送回来的一系列图像，以与木星会合，然后是克莱门蒂奥比号。特尔 (page 19-6b ②）从阿波罗指挥舱拍摄的一幅典型的近满月图像显示了月球的远侧部分（有些人称之为“背面”，但其内涵排除了这一点），以及从地球上可见的东部边缘部分。可见玛丽亚包括smythii、边缘和crisium（近圆形）。
` <>`__19-7: Considering the upper diagonal half of the above full Moon image to be typical of the farside, how does it differ from the full Moon view seen from Earth? `ANSWER <Sect19_answers.html#19-7>`__
最著名的远侧陨石坑是齐奥尔科夫斯基（俄罗斯月球天文学家），它被深色熔岩填满，由俄罗斯的月球探测器Lunik和Zond航天器拍摄，并在阿波罗9号宇航员拍摄的高分辨率照片中显示。
早在1946年，雷达就提供了更多的满月和选定区域的图像。从地球发射器发出的信号，以极化后向散射的形式返回，在后向散射中我们测量时间延迟和多普勒频移。下面是三个镶嵌在墨卡托（顶部）、兰伯特保角和极地立体投影中的图像，这些图像是由麻省理工学院的干草堆天文台发送的3.8厘米脉冲反射而成：
|由极化雷达后向散射波成像的月球表面的镶嵌图，反射为3.8厘米。地球发出的脉冲。|
红外扫描仪通过望远镜工作，可以获取月球表面的热辐射图像。感觉满月的理想时间是在月全食期间：
|在月全食期间，在热红外（10-12毫米）中扫描月球表面所产生的月球视图；白点是|
在这种情况下，会出现被称为“热点”的明亮区域，其中许多区域与大型月球陨石坑有关。这些火山口通常含有吸收太阳辐射的深色熔岩（更多关于黑体效应的信息，请参见 page 9-1 ）在较高的辐射温度下重新发射。在这段时间里，观察家们也在寻找“月球瞬变”（局部短暂的明亮的，通常是肉眼可见的红色光芒），有些人认为这是火山活动和其他热现象的证据。有些人声称看到了这些火山事件，即使月球通常是被照亮的，特别是在阴影区域（黑暗阶段）。
` <>`__19-8: Think of another possible explanation for these glowing transient phenomena. `ANSWER <Sect19_answers.html#19-8>`__
上面的日食照片是50多年前从地面望远镜拍摄的。1999年9月，美国宇航局的一艘名为MSX的宇宙飞船利用红外通道对月全食进行了成像。这是结果；将这里的热点与上面望远镜图像中的热点进行比较。
大亮点是第谷，它似乎是月球正面最热的地方。
月球观察者，尤其是业余爱好者，已经习惯于在观测时寻找瞬变。（这要归功于作者的朋友温妮·卡梅伦夫人，她在职业生涯中花费了大量时间 [在NASA戈达德] 促进瞬变的有效性）。在这类观测中，有一次是有争议的观测，由业余爱好者利昂·斯图尔特博士拍摄，他也用他的家庭望远镜拍摄。1953年11月15日，他在月球终结者号附近出现了一道强烈的视觉闪光，大约一分钟左右；他的照片显示这是一个亮点。
当时，他把这个地方解释为陨石撞击月球表面时释放的能量发出的辉光。虽然可信，但仍有怀疑者，直到2002年这一想法一直存在争议。克莱门廷号宇宙飞船（见第20-6b页）遥测的图像的解释人员发现了一幅图像，其中包含了估计的可能影响点。这里是：
这有一个新弹坑的所有“标记”。从它的大小（直径1.5公里）来看，一个直径20米的来袭玻利维亚在碰撞后释放了约500千吨的能量，因为它挖掘出了这个现已确认的撞击结构，这可能是月球上继续活动的最常见迹象。但是，在这个发现中，“运气”仍然起着关键作用。