□ 吴鑫基 温学诗
离我们最近的天体是月球，但是人们的肉眼还是看不清楚，懵懵懂懂，产生了不少想象。种种的神话故事也随之诞生。到了望远镜时代，月面上的景象也不能看得一清二楚。由于月球基本上是以一面对着地球，人类对月球背面一无所知。直到20世纪60年代实现了飞船绕月飞行后，人类对月面才有了全面和细致的认识。
月面上的山脉和环形山
月面上有雄伟起伏的山脉，险峻的山脊、断崖和深长的沟壑，还有为数众多的环形山。大多数山脉以地球上的山名命名，如右图上的高加索山脉、阿尔泰峭壁、亚平宁山脉等。亚平宁山脉最长，有1000千米。月球比地球小得多，但是月球上的最高峰却比地球上的珠穆朗玛峰还要高。由于月球上不存在可作为基准的海平面，因此人为地定义离月心1737.4千米的球面为基准球面。月球最高处是东经201度和南纬5度附近的一座环形山的边缘。“嫦娥一号”激光测距测得的山峰高度是9840米。最低处在南极艾肯盆地，深度为9230米。
碗状凹坑结构的环形山是月面上最明显的特征。月球正面最著名的环形山如图上所示，有开普勒环形山、哥白尼环形山和第谷环形山。最引人注目的是那些有辐射纹的环形山，大约有50个。月球正面下方的第谷环形山的辐射纹最为壮观，以环形山为辐射点向四面八方延伸的亮带几乎以笔直的方向穿过山系、月海和其他环形山。长长短短共有12条，最长的一条达1800千米。辐射纹上聚集着许多小环形山，像一串串的珠子。辐射纹是小天体撞击时溅射出来的物质形成的。但是，经过几千年，辐射纹会消失掉，因此我们能够看见辐射纹的环形山当属比较年轻的。
月球环形山以著名科学家的名字命名，如居里夫人、多普勒、门捷列夫、加加林等等。月球正面有一个撞击坑以我国近代天文学家高平子的名字命名。月背环形山则有5座环形山以我国古代天文学家石申、张衡、祖冲之、郭守敬、万户的名字命名。还有2座月背环形山是以嫦娥和景德的名字命名。由于苏美最先发射卫星绕月飞行，进行近距离的拍摄，上述这些命名都是苏美两国提议经国际天文学会批准的。可喜的是，现在月背有三座环形山是由我国提出命名而获得国际天文学会批准的。它们是“嫦娥一号”拍摄的月背照片中的“蔡伦环形山”“毕昇环形山”和“张钰哲环形山”。
环形山有两种可能的起源，一是火山爆发后形成的，一是小天体撞击月球而产生的。不过，大多数科学家比较相信环形山是撞击形成的。在地球上有不少陨石坑，最有代表性的是美国亚利桑那的直径1200米的大陨石坑，坑底土壤中有很多陨星的铁质碎片，在形态上和物质结构上都与月面环形山很相同。
环形山虽然很多，但并不意味着小天体撞击月球非常频繁。因为月球已经有46亿年，如果月面的撞击坑能保持1亿年不消失的话，1亿年中每5000年有一次小天体撞击的话，积累起来就有2万个。天文学家曾亲眼看到月球被撞击的过程。1999年11月18日凌晨，美国休斯敦大学的天文学家观测到狮子座流星撞击月球背阴面的闪光现象。
月面上的平原
月面上的平原被误称为海，就是肉眼看到的那些暗黑色的斑块。月海这个名不副实的名称一直保留到现在。月海总面积约占全月面的25%。迄今已知的月海有22个，19个分布在面向地球月球的正面，约占正面面积的一半。月球背面只有东海、莫斯科海和智海共3个，而且面积很小，占半球面积的2.5%。月海的表层覆盖类似地球玄武岩那样的岩石。
有些月海也称为“湖”，月海伸向附近高地的部分称为“湾”和“沼”。月湖、月湾、月沼和海一样，都是比较低洼的平原。它们比月球平均水准面低1千米—2千米，个别最低的海如雨海的东南部甚至比周围低6000米。
月海是怎样形成的？为什么月球正面的月海比背面多得多？这当然是人们很想知道的，也是天文学家要研究的课题。目前已经查明，月球是一个主要由硅酸盐成分岩石构成的刚性球体，从中心到月表，月球依次可分为月核、月幔和月壳三层圈。到1000千米的深度以下，有部分的熔融状态。大多数天文学家认为，在演化早期，月球的温度很高，超过1000℃，月幔处于岩浆状态，小天体撞击月球时，撞破月壳，使月幔流出，玄武岩的岩浆覆盖了低地，形成了月海。由于月球正面的月壳比背面的薄，因此小天体容易撞破，所以正面的月海比背面的多得多。因此月海是月球形成后不久产生的。
日本“月亮女神”号的探测表明，月球背面没有明显的质量异常地区，也就是没有所谓的“质量瘤”，而正面却比较多。正面富含铁、钍等微量元素，而背面则缺少这些元素。美国月球勘探者还发现放射性元素集中在月球的正面。科学家还不甚清楚正面和背面有如此巨大差异的原因。猜想可能与月球的起源和早期历史有关。
嫦娥二号给出的全月图是世界上分辨率最高的全月图。显示月球正面和背面的地形有着明显的差别，详见本系列之八“嫦娥二号”。