原标題：如何測量地球與月球的距離

吳彥锟繪

對于天文學家來說，測量地球與月球之間的距離并不是一件特别困難的事情。早在公元前2世紀，希臘的天文學家們已經使用有效的測量方法初步測定了地月之間的距離。進入20世紀後，不斷發展的無線電、光學和航天技術，又為地月距離的測量帶來更為精确的手段。現在，我們已經可以将測量誤差控制到厘米量級。

視差法是天體距離測量中最原始也是最簡潔的方法。兩個觀測者在不同位置對同一天體進行測量，通過兩個觀測者之間的距離，以及天體在天空平面中的位置差異，就能推算出地球與天體的距離。在古代，天文學家手中沒有足夠準确的鐘表，難以确保測量能夠準确地在相同時間進行。因此，當時的測量一般是借助月食等自然現象來實現同步測量。近代後，随着測繪和授時技術的發展，天文學家們可以在同一經度上布設觀測點，或者在約定的時間測量月球與特定恒星之間的角距離，由此推算地月距離。時至今日，一些天文愛好者仍然在通過這種方式，進行業餘的地月距離測量活動。

第二次世界大戰期間，雷達技術取得了突飛猛進的發展。20世紀五六十年代，相繼有科學家将雷達瞄準了月球這個龐大的目标，嘗試使用雷達測定地月距離。遺憾的是，由于雷達接收的無線電信号中噪聲太強，這種方式并沒有取得十分理想的效果，進行了幾次概念性的試驗後就不再使用。

激光測距是現代距離測量的常用手段。20世紀60年代初，一些天文學家利用月球表面反射激光，初步驗證了這種方式測定地月距離的可行性。為了進一步提高測量的準确程度，執行阿波羅登月任務的宇航員們将3台角反射器安裝在月球表面。科學家們利用激光測距儀器，瞄準月球上角反射器所在的位置發射一道激光後，通過捕捉角反射器反射回來的激光光子，計算激光在一去一回的過程中所花費的時間并與光速相乘，就能得到地球和月球間的距離。要用激光準确地照射到表面積并不大的角反射器，其難度與用槍擊中3公裡之外正在移動的硬币一樣困難。由于光束不可避免的發散效應，即便使用直徑長達3米的大型望遠鏡接收反射回的激光，也隻能在激光發射1017個光子後才平均接收到一個光子。同時，在确定傳播延遲時間時，要考慮激光穿過地球大氣層時所發生的一些擾動和變化，進行相當複雜的計算後才能得到高精度的地月距離數據。

除了阿波羅登月安裝的3台角發射器外，蘇聯的無人月球探測器也在月球表面布置了2台角發射器。世界各國的天文研究機構都可以利用這些角反射器開展地月距離測量工作。

目前，人們公認的地月距離為384399公裡。如果你有機會查閱到地月距離測量的原始數據，就會發現地球和月球的距離有時高于或低于這一數值。這是因為月球圍繞地球公轉的軌道是一個橢圓。天文界使用的地月距離實際是這一橢圓軌道半長軸的長度。在月球繞地球公轉的過程中，與地球實際的最近距離約為356500公裡，最遠距離約為406700公裡。（■李會超）

責任編輯:小雲

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