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在明亮的月球表面分布着一些阴影，古人把这些阴影想象成月球上的人影；伽利略认为月面上的阴暗部分可能是广大的水域。
然而，事实并非如此，那些黑灰色的大斑块是月面上广阔的平原，最早的观察者称它们为“海”，并且起了许多新奇的名字，如“静海”、“风暴洋”等，只不过月球上的“海”里根本没有水，只是一些光秃秃的盆地。“海”的面积约占月球总表面的30％，其余星罗棋布的白色高地，便是环形山。
月球上直径超过1000米的环形山有33000多个，直径小于1000米的则不计其数。最大的环形山是贝利环形山，直径达295千米。一般直径大于160千米的环形山，用普通小天文望远镜就可看到。大型环形山都冠以著名学者的名字，我国的石申、张衡、祖冲之、郭守敬和万户名列其中。
环形山有的相当高，最高的环形山是牛顿环形山，高达8788米。为什么月球上能有那么高的山脉呢?这是由于那里没有流水、冰河、风沙及雨雪侵蚀和风化的缘故。
月球环形山是怎样形成的?为什么月球背面的环形山和正面的环形山大不一样?对于这一问题，目前比较流行的解释是月球环形山是由陨星碰撞和火山作用形成的。
绝大多数月球环形山是由陨星碰撞形成的。这一说法认为，陨星击中月球表面，产生冲击波，形成一个深坑，同时抛出圆锥形的大片巨石及其他碎片，它们随后坠落回表面；巨石回落产生了几个较小的环形山，它们环绕着第一个环形山，而较细小的碎片回落后形成地毯状覆盖物。一旦碰撞发生，陨星就被环形山吞噬，或者说被月球吸收，就好像水滴落入池塘时发生的现象一样。碰撞中心的物质会反弹，随后冻结起来。
另一些月球环形山是由火山作用形成的，这一说法认为：在月球内部熔岩和气体压力的作用下，部分月面向上凸起；气体和熔岩被喷发出来，冲出月面射向天空，如此一来，来自下面的压力就减小了，表面塌陷成环形山。这种火山型环形山不同于陨星型环形山。火山型环形山的四周没有辐射状条纹，邻近没有较小的环形山，中心也没有“山峰”。火山型环形山的存在，说明月球可能曾经具有非常活跃而灼热的内部区域。
月球自形成以来，碰撞一直就没有停止过。当太阳系在大约46亿年前形成时，空间中漂浮着大量的残骸，而且它们不时地轰击月球，之后撞击的势头才逐渐减弱。大约39亿年前一个称为晚期大轰击的时期，撞击频率再次增加。这种暴风骤雨般的轰击在比较短的时间里使月球伤痕累累，大约38.5亿年前晚期大轰击结束了，碰撞的频率即降至很低的水平，这种状态一直持续到今天。
人类多次月球探测结果的统计表明，月面上直径大于1千米的环形山总数多达33000个以上。而直径在1～1000米间的撞击坑和小环形山约有3000亿个，此外还有无数个难于估计的直径小于1米的小撞击坑。
由于月球表面没有大气，小天体可以毫无阻挡地撞向月面，在撞击的瞬间，动能转化为热能。温度急剧升高并产生爆炸，形成一个比撞击体大得多的撞击坑。同时，爆炸时物质向四面八方飞溅，散落后堆积成环形山四周的隆起物。很多环形山中间凹陷的体积大致等于四周岩壁的体积，正说明了这些环形山是由撞击形成的。而撞击坑的中央山峰或环形凸起是因特别猛烈的撞击引起地层反弹造成的。
相对月球背面，月球正面月海多，环形山少，而且大多为火山型环形山。为什么月球正面发生过如此多的火山活动，又为什么月球背面发生过如此多的陨星撞击事件?有科学家推测，也许是因为地球在一定程度上阻碍了陨星与月球正面的碰撞，所以月球背面发生的陨星撞击事件相对较多；而月球正面有较多的火山爆发则可能是由于地球对月球地表下气体和熔岩的吸引造成的。但究竟如何，科学家们还不十分清楚。月球上没有空气，因此不能传播声音，如果你想与同伴说话，只能采用专门的通信设备。若偶尔有一颗小陨石撞到月球，能掀起万丈尘埃，却听不到一点声音。
月球表面因为没有水，没有任何生命，也就没有地球上的风化、氧化和水的腐蚀过程，月面一直保持着几十亿年前形成的地貌特征。
月球上的白天和黑夜的长度都相当于14.5个地球日，从日出到下一个日出，平均有约29个地球日。月球表面昼夜温差非常大，白天受阳光照射的地方，温度可高达约130摄氏度，比沸水还热：而夜间和阳光照射不到的阴暗处，温度会下降到约-180摄氏度。由于没有大气的阻隔，使得月面上日光强度比地球上强1／3左右。
月球直径是3476千米，大约等于地球直径的3/11。像地球一样，月球也是南北极稍扁，赤道稍隆起的扁球。它的平均极半径比赤道半径短500米，南北极也不对称，北极区隆起，南极区凹陷约400米。月亮的表面面积大约是地球表面积的1/14，比亚洲的面积还稍小一些；其体积是地球的1/49。换句话说，地球里面可装下49个月球。月球上的引力只有地球1／6，人在月面上走身体显得很轻松，稍稍一使劲就可以跳起来，航天员认为在月面上像袋鼠那样双脚跳跃着轻飘飘地会更容易前进。
知识点
月球环形山的分类
环形山的构造十分复杂，种类也多。但是按它们形成的先后顺序来划分，基本上可分为古老型与年轻型两类。古老的环形山很不规则，大多已经坍塌，而在它的上面重叠着圆形的小环形山及其中央峰。这些高高在上的环形山都是比较年轻的山。它有单个的，有重叠的，有大有小。有个日本学者1969年提出一个环形山分类法，分为克拉维型（古老的环形山，一般都面目全非，有的还山中有山）、哥白尼型（年轻的环形山，常有“辐射纹”，内壁一般带有同心圆状的段丘，中央一般有中央峰）、阿基米德型（环壁较低，可能从哥白尼型演变而来）、碗型和酒窝型（小型环形山，有的直径不到1米）。
宋代，中国的科学技术再次达到了辉煌的顶峰。沈括由于在自然科学上的重大贡献，被后人称之为“东方的牛顿”。
在元代以前，我国在科学界作出重大贡献的、在世界科学史上称得上第一流的科学家一直是层出不穷的：从春秋战国到秦汉时期著名的大科学家有神医扁鹊、墨子、鲁班、甘公、石申、张衡，从三国、魏晋到盛唐、两宋有刘徽、祖冲之、一行、沈括、秦九韶、杨辉等多人。
从春秋战国到宋元之际，中国古代的自然科学终于达到了最辉煌的顶峰。
宋代最杰出的科学家就是沈括，由于他在科学上的重大贡献，人们称他为东方的牛顿。沈括1030年生于浙江的杭州。沈括的父亲是北宋的一个官员，先后在四川、福建、河南、江苏等地做过官。沈括从小就跟着父亲走南闯北；俗话说：“读万卷书，不如行万里路”。祖国壮丽的山河，广阔的原野，使他增长了许多书本上没有的知识。沈括喜欢读书，但从不迷信书本。他善于独立思考，因而在天文、物理、地学及其它领域都有独到的见解。
沈括在天文学上的贡献是首屈一指的，他在北宋嘉佑年间考中进士后，就开始自学天文历法。由于他学识过人，不久就被调到朝中，主持司天监的工作。他发现以往的历法不够准确，因此，主张在实测日、月、星、辰的运转角度的基础上制定新历法。在他的《梦溪笔谈》中不仅对日、月、及五大行星的运行轨迹作了仔细的观察，而且还对陨石的坠落等天文现象进行了生动、详细的描述。
沈括的天文观测相当精确，他是世界上最早注意到北极星实际上并不在北极的科学家。为了测到北极星的实际位置，他每天用浑天仪观测北极星，并将每天前半夜、半夜、后半夜北极星在天空中的位置的星空图绘制下来。紧张地工作了三个月，他终于计算出了北极星的实际位置，北极星并不在北极点上，而是离开北极还有一度多。沈括在对日、月和五大行星的实际观测的基础上提出了彻底废止阴历而改用阳历的主张，并且提出以十二节气定月份，大月31天，小月30天。这种进步的历法同今天的公历比也毫不逊色。可惜在当时没能推行开。
沈括在地磁学上也作出了极其重要的贡献。他是世界上最早发现了地磁偏角的科学家。在《梦溪笔谈》中，他记载了这一重大发现：“用磁石去磨针尖，针尖就指向南方，不过常常略微偏东，并不完全指向正南。”这就是说，他已经发现了地磁偏角。在西方直到1492年哥伦布航海时才发现了地磁偏角，但是，已经比沈括晚了400多年。
沈括还是一个伟大的数学家，在他的《梦溪笔谈》中，专门著有研究数学章节，并且开创了高阶等差级数的研究方向，给出了世界上最早的对高阶等差数列求和的公式，比西方领先了好几个世纪。
更为重要的是，在他的《梦溪笔谈》中记载了大量中国古代技术方面的发明创造，例如：毕的活字印刷术，指南针的制作方法。还有其它许多科学技术上的重大成果都是由于沈括的记载，今天才得到世界的公认。
沈括早年为官顺利，到了晚年因受别人牵连，免官后闲居润州，由于政治上不得志，才在梦溪园著书立说，《梦书笔谈》就是因此而得名的。很难设想，如果沈括一生为官顺利，将造成中国古代科学技术史上多么严重的损失!
1095年，沈括去世了，一颗科学的巨星陨落了。
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