月球的形狀、內部結構、引力場和地月關係的研究

《月球的形狀、內部結構、引力場和地月關係的研究》是依託中國科學院精密測量科學與技術創新研究院，由高布錫擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：月球的形狀、內部結構、引力場和地月關係的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：高布錫
• 依託單位：中國科學院精密測量科學與技術創新研究院

項目摘要

本項目將開展如下三個方面的理論研究工作；⒈ 從整體上對月球的引力場及其形狀進行對比研究；①利用月球引力場計算其動力學形狀，與月球形狀進行比對，以便證實二者高度相差1.9倍的說法。②根據Weber等給出的月球模型更精確地計算月球的三個半長徑的長度差，從而更精確地計算月球臨凝結時的自轉速率和地月距離。③採用重力梯度法反演月海中質量集中體的結構。⒉構建月球的內部結構模型。此模型應該考慮到月球形狀中心偏移和月球的不對稱，應該符合月球質量，以及五個主慣量矩的數據。在考慮了月球表面形狀之後，應該與真實月球引力場的數據大致符合。⒊對地月關係的研究；①結合地球的發展歷程，研究地球自轉速率、地球形狀、月地距離、以及回歸年日數和朔望月日數等等的演化。②計算三十多億年來潮汐摩擦耗散力矩對月球軌道參數的影響。③研究地球引力對月球自轉的制動機制，研究月球軌道的動力學演化。

結題摘要

四年來，主要進行了如下四項創造性的研究工作； 1.繼續進行了對月球形狀和引力場的研究：根據對月球表面的考察，月球表面玄武岩的凝結時間是在32到39億年前。在此期間大量的小行星碎片撞擊地球，形成了月球現在的形狀。月球凝結的時間約在30億年前。月球在凝結時表面處於液體平衡狀態，現在月球仍然保留了那時的化石形狀。根據月球的三軸橢球形狀可以求出月球臨凝結時的月地距離以及月球的自轉速率。證明了由於引潮力與自轉所引起的形變被自重力擴大，與月球的水準面與形狀並不相同。 2.對橢球形衛星形狀和引力場的研究；為了驗證如上理論，對橢球形衛星形狀及其引力場進行了研究。太陽系19個橢球形衛星中只有八個有測量結果。其中四個與我們推導的理論值十分符合。而靠近主行星的木衛一，土衛一，土衛二和海衛一的理論形狀都略有差異，它們的形狀更扁一些。這是由於它們離主行星近，潮汐摩擦就像月球一樣，逐漸遠離了主行星，但是他們始終保持了它們的化石形狀。我們給出了橢球形衛星形狀及其引力場的相互關係。此論文發表在2014年十月份的中國科學上。 3.對地月系統潮汐演化歷史的研究；海洋是潮汐能量摩擦耗散的主要區域。由於月潮引起的潮汐耗散是地月距離增大的唯一原因，因此根據月球的平均運動以及它的加速度，就可以求出月球潮汐所引起的耗散。假定潮汐摩擦與海洋上的潮汐高度成正比，利用克卜勒第三定律就可以推導出潮汐耗散與月球平均運動的平方成正比。因此利用地月系統的角動量守恆，就可以求出30億年來的月地距離和回歸年日數的變化。但是利用在30億年前地月距離是27.4 個地球半徑數據，可求出回歸年日數應該為835.8天，二者並不相符合。如果我們考慮了在地球的漫長歷史中曾多次出現巨大冰期，那么理論結果將與古地質和古生物種的數據很好符合。此論文已投寄給“地球與行星科學通訊“雜誌。 4.一些新的研究工作正在進行； A. 對月球形狀與引力場的對比研究；我們已經獲得月球形狀（嫦娥）數據以及精確的月球引力場數據。正在對它們進行精細的對比研究。 B. 月球形狀為蛋形，而且月球的質量中心偏離開形狀中心。我們將對月球形狀的形成原因進行研究。 C. 研究月球以及橢球形衛星的內部結構。 完成並出版了一部30萬字的科普書；“學做科學家”。