月球旅行记（从地球到月球）

假如在几亿年前的地球上，有一群即将进化到人类的古猿，在江边看到天上的圆月，会有什么想法呢？这个情节你是否很熟悉呢？我们可以在《2001太空漫游》找到相似的场景。在远古的非洲大陆，生活着一群接近原始人的部落，领头者叫做望月者。他们生活的环境里有一条小溪，我相信其中的一个古猿在溪边望见天空中那个明晃晃的东西的时候会想，这个东西是什么，它为什么不掉下来？树上的果子，叶子都会落下，山上的石头也会滚落，可天上的那个会发光的东西为什么不掉下来呢？

王若虚在《春江花月夜》写道：“江畔何人初见月，江月何时初照人”。上面的场景就是最好的描写。其实不止是王若虚发出这样的疑问，像宋代的苏轼也说过，“明月几时有，把酒问青天”。

古人当然不会明白，天上的月亮为什么可以高高地挂在天上而不会掉下来，直到近代英国的科学家牛顿发现了宇宙间的万有引力定律，发表在《自然科学之数学原理》里。万有引力定律是这样说的，宇宙间的任何两个物质都存在相互作用，作用的方向与两者的重心的连线相同，并指向各自的重心，作用的值的大小与两者质量的乘积成正比例，与两者的距离的平方成反比例，如果用公式来表达就是，

F=G*M1*M2/R^2

其中F是地球和月球的相互作用力的值；G是常数=6.67×10^-11 N·m2/kg2。M1,M2是地球和月球的质量；R是地球和月球之间的距离。

知道了这个万有引力，我们就能明白天上的月亮为什么不会掉下来了。因为地球和月球之间存在着相互的吸引，在宇宙的空间，两者要么相撞在一起，要么它们相互围绕质心旋转，离心力就是它们之间的引力。事实就是这样，月球和地球在围绕着它们的重心旋转，因为它们的共同的重心在地球内部，所以看起来就像是月球在绕地球旋转一样。

宇宙间的物质为什么会产生万有引力呢？这个牛顿并没有说。关于这件事，在英国的科学界还发生过剧烈的争论，持争议最多者主要是英国的大主教莱布尼茨，说道你这个万有引力是个什么东东啊？没有中间的媒质就能相互吸引啊！这也太神秘了吧，恐怕连上帝也弄不明白啊。牛顿就说了，老莱啊，你懂个球啊，物质之间的相互作用是上帝以人类无法理解的东西在起作用，就像盲人无法理解光一样，这种物质是尔等凡人可以理解得了的吗？得，一句话聊死了，是上帝造出来的怎么滴吧。

假如我们有一个感觉器官，可以感觉到引力的作用，作用引力的物质我们暂且叫做“引力子”吧。我们会看到什么呢？我们就站在地球上，感到引力子像雨点一样向我们落来，把我们死死地压在地面上，这个压力就是万有引力，我们会产生无数的疑问，这些引力子从哪里来？为什么会落下而不是向上飘？为什么？为什么？为什么？

如果我们换一个方式来看待这个问题，或许我们可以找到一个方法来解决问题。我们可以先做一个试验，我们如果用无数个力(F1,F2,F3.......Fn)作用在地上的小木块上面的面上，则会产生一个向下的合力，虽然这个合力不是真的存在，但是它是无数的合力作用的效果。

同理，我们也可以用这种方法来解释万有引力的问题。我们可以这样理解，把我们死死压在地球上力是由无数的力作用的结果，并非是一个压向我们的力。那我们就可以推出，引力子的方向并不是单一的，而是沿着任意的方向。

现在的科学已经知道，万有引力传播的速度不是瞬时的，而是以光速传播的，光速就是30万公里每秒。

所以，现在我们可以知道，万有引力的作用模型可以是这样的：宇宙的空间不是空虚无物的，而是充满了以光速沿任意方向运动的引力子，在单位体积内一个方向上引力子的数量，我们称为引力子的矢量密度，并且引力子和物质的基本的单位，我们姑且叫做基元，相遇时可以产生撞击力，这是万有引力产的基础。

假设一个单独的有质量的物质存在于宇宙的空间，我们可以推测，该物质的基本单位——基元就会受到来自其周围的四面八方的引力子撞击。在各个方向上其遭受撞击的引力子的数量在概率上相同，这就必然造成其受到引力子的撞击的合力为零。此时，物质在我们看来，就像没有受到力的作用一样。所以说，单个的物质在宇宙的空间是不会产生万有引力的作用的。如果是两个有质量的物质存在于宇宙的空间时，会出现什么情况呢？我们现在来加以讨论。处在引力子的海洋中的两个物质仍然受到引力子的撞击，在其他方向上，两者受到引力子的撞击都互相抵消，只有在两者的连线方向上撞击力不能互相抵消。在两者的中间的区域，两者的本身和它们内切线所组成的圆锥体的区域内，引力子因受到它们本身的基本单位——基元的过滤后，引力子的密度是小于正常的数值的。现在我们看到，两者中间的引力子的密度小，外面的密度大，在运动着的引力子的作用下，就会产生两者会受到引力子在连线方向上向内挤压的趋势，这个趋势在我们看来，两者好像相互吸引一样，这便是万有引力形成的本质。

如果我们用一条带箭头的射线代表引力子作用物质的效果，我们称为引力线。物质表面单位面积通过的引力线的数量，我们称为引力通量，我们用字母B表示，引力通量值越大，表示物体表面的引力场就越大。N表示引力线的数量，是恒定值。那么，我们可以表示为

B＝N/S

如果我们把物体视为球体，则作用于物体表面上的引力通量为：

B＝N/4πR^2

如果物质的半径减少了ΔR，则物体表面的引力通量变化量为：

ΔB＝(N/4π)*[(R－ΔR)^-2-R^-2]＝N*(2R－ΔR)*ΔR/4π[(R－ΔR)*R]^2

当ΔR→0时，则物体表面引力通量的变化率为：

ΔΒ/ΔR＝N/2πR^3

通过上式我们可以知道，物体的半径越小，其表面的引力通量就以其半径改变量的3次方的当量变大，也就是说，其表面的引力场的强度以半径减少量的3次方增加。如果一个有质量的物体，其体积集中在一点，它的半径为零，那么它表面的引力场的强度无限大。原子核的半径比之于地球，其半径不知是地球的几亿分之一，所以，原子空间里的万有引力的力场的强度不知是地球表面的多多亿倍。

我们知道，地球到月球的平均距离是38万公里，在这么广阔的空间里，月球和地球在作怎样的运动呢？它们在环绕其共同的质心，万有引力提供离心力。它们共同的质心在地球内部，所以看起来好像月球在围绕地球运转一样。其实月球环绕地球并不是一个圆，而是一个椭圆，轨道的偏心率是0.0549，近地点的距离是36.33万公里，远地点的距离是40.55万公里。月球的公转速度是1.023千米/秒，轨道的倾角在28.58°到18.28°之间变化，轨道的平面与黄道的平均倾角是4°.

我们可以从上面说法来分析，引力子在太空中以光速沿任意方向运动。引力子撞在物质的基本单位上，会产生撞击力。在两者的连线的方向上，指向它们彼此的引力子被它们的物质的最小单位——我们称为基元——过滤，所以在它们之间的内切线所围成的两个锥体的区域内的引力的矢量密度要小于两者外面的引力矢量密度，就会出现月球和地球外面的引力子形成向内挤压的趋势，其它方向的引力子对两者的撞击力都相互抵消，这个相内挤压的趋势在我们看来，好像是两者相互吸引一样，这就是我们所看到的万有引力形成的原因。

假如我们乘坐一艘飞船从地球到月球上去，能经历什么场景呢？从飞船点火的那一刻起，到冲离地球，首先要穿出那厚厚的大气层。大气层的厚度是多少呢？据可查的有关数据，大气层的厚度大约在1000公里以上。地球的大气层大致可以分为五层：

1），对流层，平均厚度约为12公里。它的厚度不是很均匀，在地球的两极的厚度为8公里，在赤道的上空的厚度约是17公里。气温随高度的增加而降低，平均每上升100米，气温约降低0.65℃。

2）平流层，距离地表约为10-50公里处的大气层。上面热下面冷。

3）中间层，从平流层顶到85公里高度的大气层是中间层，气温随高度的增高而迅速降低，并且有强烈的对流运动。

4）暖层，从中间层顶到800公里高度的大气层称为暖层，随着高度的增高气温迅速升高，300公里高度上，气温可达1000℃以上，空气处于高度电离状态。

5）外层，暖层顶以上，称为外层，它是大气的最外一层，也是大气层和星际空间的过渡层。

假如有一个人乘坐一艘飞船从地球到月球去，从地表上升的那一刻起，就要穿越地球的大气层，就是上面所说的大气层。地球的逃逸速度是11.2千米每秒，所以飞船要脱离地球到月球上去，理论上应该达到这个速度，但是月球是地球的卫星，还在地球的引力的控制范围之内，所以飞船只要达到10.8千米每秒的速度就可以了。

飞船飞向月球的规道不是一条沿着地球和月球中心的连线的方向，而是先沿着围绕地球的椭圆，这个椭圆可以是两者的外切线，也可以是内切线，然后再沿绕月球的椭圆的路线落下。