月震月面观测

2023-02-10
  1969年7月21日美国发射的“阿波罗”11号登月飞船首次将地震仪送到月球表面。此仪器由三分向长周期仪器和一分向短周期垂直向仪器组成,仪器性能同世界标准地震台所用仪器性能基本相同。仪器记录同登月其他观测数据一样,用无线电波直接传至地球,可获得连续实时记录。在以后的“阿波罗”登月飞行中又送去5个月震观测站,即1969年11月19日“阿波罗”12号、1971年2月5日“阿波罗”14号、1971年7月31日“阿波罗”15号、1972年4月21日“阿波罗”16号、1972年12月12日“阿波罗”17号登月飞船携带的月震观测站。全部月震观测站,除第一个只工作了21天外,其他5个均连续工作至1977年9月30日,其中持续时间最长的取得了8年的月震记录资料。

  月球上的干扰环境与地球上的有很大不同。接收震波的环境条件包含两方面的内容:一是内部非震源产生的干扰;二是震波传播的特性。一般来说,接收震波干扰的大小取决于该星体有无大气和海洋,地球上兼有大气和海洋,所以是一个强干扰的星体。月球既无大气又无海洋,是一个宁静的星体。月震干扰水平极低,因此仪器的灵敏度可以比在地球上提高约1,000倍。月球上的干扰水平约在1纳米的数量级,周期约2秒,在月球上的“白天”出现。这种干扰的出现,可能是由于热胀冷缩的机制所致。

  在月球内震波传播的特性与地球的有很大不同。例如,“阿波罗”13号抛出的上升级火箭被用来撞击月面作为模拟的可控震源(计算出能量相当于地震4~5级的能量),在距撞击点115千米处的月震站上记录到持续达4小时之久的月震波。在地球上,一次4~5级地震在100千米以外的台站上记录,其记录持续时间仅为数分钟。产生这种差别的原因是,月壳外层(0~20千米)震波的衰减甚小,其品质因子Q≥3,000,同时可能存在着强烈的散射。