第二章    地球的舞伴——月球

众所周知，我们的地球有一颗美丽的卫星，月球。围绕月球有许多美丽的传说，但就月球本身而言，它就是十分有趣的。太阳，地球和月球三个天体演绎出的光影的游戏使我们能够看到日食和月食。而月球绕地球的运动也提供了一种方便的测量地球质量的方法。月球对我们的生活还有一个重要的影响，月球使得大海有了潮起潮落，诗人们也因此有了一个很好的寄托自己情感的自然现象。

2.1    和月球相关的力学

月球是一颗半径为地球半径六分之一的卫星。这样的体型和太阳系曾经的第九大行星——冥王星相比也不逊色。月球的平均密度比地球的稍小，于是我们可以理解其质量大约是地球的八十一分之一。

以这样的体重，与其说月球是地球的随从，倒不如说月球是地球的舞伴。他们是在相互绕转的，二者转动共同的中心是他们的质心，位于地球与月球之间，和地球的距离大约是月球与地球距离的八十二分之一。

很难说月球和地球的距离最早是用什么方法测定的，但最直接的方法就是用一束激光射向月球，在地球上接受来自月球的反射光，记录从发出光到收到光的时间。这样就知道了月球和地球的距离，这个距离是384000千米。

有了这个信息，再结合从伽利略比萨斜塔实验中得到的启发，即引力质量与惯性质量等效，我们可以做一件很神奇的事——尽管我们还不知道月球的质量，但是我们却可以通过月球绕地球转动的轨道参数计算出地球的质量。利用月球和地球距离的信息我们也可以知道一些月球自身的几何性质。满月时月球的张角是半度，大约是1/114.6弧度，于是我们可以知道月球的直径大约是384000/114.6千米，进而我们也可以知道月球的体积。

但是如果我们想知道月球的质量，进而知道月球的平均密度就要想点别的办法了，比如说用和测定地球质量同样的方法，但是我们得找到围绕月球转动的物理。不过得益于航天技术，已经有绕月飞行的飞行器了，人类甚至已经登上了月球。对月球的表面重力的测量也可以帮助我们知道月球的质量。

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