月球的形状、内部结构、引力场和地月关系的研究

本项目将开展如下三个方面的理论研究工作；⒈ 从整体上对月球的引力场及其形状进行对比研究；①利用月球引力场计算其动力学形状，与月球形状进行比对，以便证实二者高度相差1.9倍的说法。②根据Weber等给出的月球模型更精确地计算月球的三个半长径的长度差，从而更精确地计算月球临凝结时的自转速率和地月距离。③采用重力梯度法反演月海中质量集中体的结构。⒉构建月球的内部结构模型。此模型应该考虑到月球形状中心偏移和月球的不对称，应该符合月球质量，以及五个主惯量矩的数据。在考虑了月球表面形状之后，应该与真实月球引力场的数据大致符合。⒊对地月关系的研究；①结合地球的发展历程，研究地球自转速率、地球形状、月地距离、以及回归年日数和朔望月日数等等的演化。②计算三十多亿年来潮汐摩擦耗散力矩对月球轨道参数的影响。③研究地球引力对月球自转的制动机制，研究月球轨道的动力学演化。

四年来，主要进行了如下四项创造性的研究工作；.1.继续进行了对月球形状和引力场的研究：根据对月球表面的考察，月球表面玄武岩的凝结时间是在32到39亿年前。在此期间大量的小行星碎片撞击地球，形成了月球现在的形状。月球凝结的时间约在30亿年前。月球在凝结时表面处于液体平衡状态，现在月球仍然保留了那时的化石形状。根据月球的三轴椭球形状可以求出月球临凝结时的月地距离以及月球的自转速率。证明了由于引潮力与自转所引起的形变被自重力扩大，与月球的水准面与形状并不相同。.2.对椭球形卫星形状和引力场的研究；为了验证如上理论，对椭球形卫星形状及其引力场进行了研究。太阳系19个椭球形卫星中只有八个有测量结果。其中四个与我们推导的理论值十分符合。而靠近主行星的木卫一，土卫一，土卫二和海卫一的理论形状都略有差异，它们的形状更扁一些。这是由于它们离主行星近，潮汐摩擦就像月球一样，逐渐远离了主行星，但是他们始终保持了它们的化石形状。我们给出了椭球形卫星形状及其引力场的相互关系。此论文发表在2014年十月份的中国科学上。.3.对地月系统潮汐演化历史的研究；海洋是潮汐能量摩擦耗散的主要区域。由于月潮引起的潮汐耗散是地月距离增大的唯一原因，因此根据月球的平均运动以及它的加速度，就可以求出月球潮汐所引起的耗散。假定潮汐摩擦与海洋上的潮汐高度成正比，利用开普勒第三定律就可以推导出潮汐耗散与月球平均运动的平方成正比。因此利用地月系统的角动量守恒，就可以求出30亿年来的月地距离和回归年日数的变化。但是利用在30亿年前地月距离是27.4 个地球半径数据，可求出回归年日数应该为835.8天，二者并不相符合。如果我们考虑了在地球的漫长历史中曾多次出现巨大冰期，那么理论结果将与古地质和古生物种的数据很好符合。此论文已投寄给“地球与行星科学通讯“杂志。.4.一些新的研究工作正在进行；. A. 对月球形状与引力场的对比研究；我们已经获得月球形状（嫦娥）数据以及精确的月球引力场数据。正在对它们进行精细的对比研究。. B. 月球形状为蛋形，而且月球的质量中心偏离开形状中心。我们将对月球形状的形成原因进行研究。. C. 研究月球以及椭球形卫星的内部结构。.完成并出版了一部30万字的科普书；“学做科学家”。