月球的体积及质量(1 / 1)

如果我们能够同时观察并排的地球与月球,就会发现月球显得非常小,这是因为月球的直径只有3473千米,而地球的直径却长达12 756千米(1),因此月球的体积比地球小50倍。如果现在将地球置于巨大天平的一端,另一端需堆放81个与月球类似的球体才能保持平衡。为什么质量差与体积差不相等呢?这是因为月球是由密度低于地球物质密度的材料所构成的。换句话说,如果水的密度为单位1,那么地球的平均密度为5.52,而月球的密度则降到了3.33。这就解释了为什么地月质量比大于体积比。

得知以上数据后,我们就能计算出月球表面的重力强度。假设我们能在现场通过实验进行测量,所得出的结果也不会有出入。

地月之间重力强度的比较:一个人在月球上一秒钟内掉落的距离。

月球的重力强度:运动员的体型与其在月球上可做出的跳跃的关系。

众所周知,由于地球引力的存在,所有被松开的物体都会落到地面上;出于同样的原因,我们可以对给定的重物以及一切我们需要处理的物体进行称重。在计算重力强度时,我们认为地球的引力总量集中在地球核心,地表物体下落时趋向该核心;而重力与质量成正比,与距离的平方成反比。我们可以轻而易举地想到重力强度在不同的星球上是如何变化的,因为各个行星的比例与构成都大不相同。比如:如果地球在保持质量不变的情况下具有更长的直径,那么我们在地表的重量会轻得多,而如果地球的质量不变,直径缩小,我们的重量就会增加。

一旦得知这些原理,我们很容易确定,根据月球球体的大小及其质量,月球的重力强度是地球的1/6。在月球上,如果我们把一个在地球上重1千克的物体挂到秤(2)上,该秤的指针仅指示到170克,而挂上秤的大胖子则会惊喜地发现他甚至还不到20千克!倘若我们能够生活在这一轻盈的世界里,同时肌肉力量不变,那么送货工将6麻袋煤送到您家就像只扛1袋似的轻松方便;还有人将会沉迷于惊人的杂技,即像跳蚤跳过障碍物一样跳得很远,如果在地球上,这个人肯定所向无敌。此外,在月球上,这些动作不具危险性,因为人们下落得很慢——在地球上,人体在下降的第1秒内会下落4.90米,而在月球上仅仅能下落0.81米。自然,对于高空坠物而言,我们还需考虑下落的加速度。一个从埃菲尔铁塔顶跳塔的人会在7秒8后摔得粉身碎骨;而在我们的卫星上,在相同的时间里,这位轻生者才摔下50米,但由于加速度的存在,最终他在下落19秒2后触到月球地面。

如果哪天我们能够直接看到这些事实,可能会感到非常奇特,但除此之外,这一情况对于月球物理学而言意义非凡;在对某些观察结果进行解释时,我们必须考虑到上述事实。

(1) 现代采用激光测距精确地月距离为384 400千米,再由月球的视直径和地月距离计算出月球平均直径为3474.8千米。而根据20世纪70年代人造卫星的大地精确测量,地球平均半径6371.03千米,计算出地球直径12 742.06千米。

(2) 这里指的秤运用的是压力传感原理,如弹簧秤。如果是利用杠杆原理的秤,则读数不变,因为质量在地球和月球上是相同的。