月球存在永久光照区吗？ 第1页

这种永久光照区有个专门的名字：“永昼峰”。

如果自转的月球存在一个永久光照区，那一定是在极地附近。极地附近的永久光照区，会给极地的长期载人登月的能源供给带来很强的保障，毕竟那里最有可能会有固态水资源的存在。

为什么是极地附近？

拿地球举例比较容易理解。地球和月球一样，都在不停的自转，所以大部分地区都会有明暗交替现象。只有在地球的极地附近，会有极昼和极夜现象。因为地球的自转轴是倾斜的，所以赤道面与地球绕太阳公转的轨道面（黄道面）有一个23.4度左右的倾斜角（黄赤交角），从而使得极圈内一年大约有连续六个月有阳光照射。

而月球的自转轴倾斜很小，其与黄道面法线成1.5424°的夹角。这样几乎完全“竖直”的角度，使得月球两极的日照情况与地球有一些不同：在月球存在一种叫“永久阴影区（PSR）”的地方。

由于月球的自转轴很“竖直”，因此从月球两极来看，太阳总是靠近或刚好低于地平线。事实上，有数量众多之处几乎永远不会被太阳光照射到，而是被较高的地形（如环形山）围住，形成所谓永久阴影区。比如距极点仅几公里的沙克尔顿陨石坑内就存在一个较大的永久阴影区。NASA的月球勘测轨道器（LRO）绘制的热图显示，这些永久阴影区是太阳系中最冷的地方之一，温度只有25K到70K左右，与月球最高一百多摄氏度的温度比起来，它们才是真正的广寒宫所在。

永昼峰

最黑暗之处也是最接近光明之处。

虽然沙克尔顿陨石坑内处于永久的黑暗里，但陨石坑坑口高高的壁峰却几乎一直被阳光照射着，它被太阳照射到的时间约占一个自转周期的80-90%之多。这种持续被照亮的山脉被称为永昼峰，1837年，德国月球测绘的先驱，德国人约翰·海因里希·冯·马德勒^[1]第一个意识到永昼峰的存在可能^[2]。近半个世纪后的1879年，天文学家兼作家卡米尔·弗拉姆马里恩将这个想法称为“阳光永远明媚的地方（pic de lumière éternelle）”，把永昼峰的存在变得浪漫了许多（嗯，对的，他是个法国人）。

这样的山峰必须具有高纬度、高海拔，并且位于自转轴倾斜角度非常小的天体上。

下面这个由卫星照片组成的视频展示了月球南极地区在一个月（即月球上的一天）的时间内的阳光照射情况^[3]。

不规则形状的山峰或陨石坑，产生了永久的光明或黑暗面。虽说是永久的光明，但实际上只有最多89%的时间是有光照的。^[4]除了地形不规则导致向阳面缺失外，另一部分原因是因为地球的阴影偶尔切断太阳的光照（月食）^[5]。

根据克莱门汀探测器的图像，位于月球北极附近的皮里陨石坑边缘的四个地点是最有可能达到永恒光照的候选地点^[6]。但根据日本“月亮女神”月球探测器KAGUYA上的激光高度计数据制作的最新的数字高程模型表明，在月球北极和南极地区都没有真正的永昼峰，月球表面连续照明的时长在南半球为86%，在北半球为89%，其中“佩里陨石坑”的一个山峰在一个周期中有89%能被阳光照射到，是月球上的最高照明水平^[7]。但如果把沙克尔顿陨石坑直脊上相距仅~8公里两个点组合在一起看的话，一个周期中约有94%的时间是有光照的。^[8]

研究这些有什么用？

如果人类要在月球长期居住，那么这些区域附近都是非常诱人的着陆点。一方面，有可能存在大量挥发性（彗星水冰沉积物、甲烷等）矿床，可以提供宝贵的资源，这对未来月球人类自给自足的生存维系至关重要；另一方面，永久照明区可以提供持续的太阳能，月球人类可以持收集收集以照亮基地并为其设备供电（并提供一个相对稳定的温度区间），以便在长达14个地球日的漫长月夜中生存。^[9]

我们知道，月球每个月自转一周，这意味着月球大部分地区的白天和黑夜各持续近两周。昼夜温差约为280K，如果我们将基地放在赤道或中纬度地区表面，如果没有大型自发电设备（如放射性同位素热电发电机），那么如此之大的温差极有可能会给基地造成不稳定的破坏隐患^[10]。另外，就像火星漫游者那样，一个意外就会被困在黑暗中太长的时间，以至于耗尽电池。

所以，如果我们试图生活在月球上，除了躲在熔岩管里外，最好的位置就是几乎一直沐浴在阳光下的极地山脉。

在不久的将来，地球的社会结构就会摇摇欲坠，反之，那些新殖民地会将继续播撒人类文明的精华，让我们自己获得新生的力量^[11]。而月球将是未来人类在太阳系活动的第一个目的地。当人类把这个目的地的永昼峰打造成巨型的、自给自足的洞穴后，必将更有利于人类的外太空探索和外星球殖民，毫无疑问，人类将会利用这些资源丰富的高照明区作为跳板，将人类征服的原始欲望表现的更加淋漓尽致。

祝人类生生不息，繁荣昌盛。

一更

感谢大家点的关注和赞，我来更新一个动图吧。

参考

1. ^ 严谨的说，是和其伴侣Beer共同假设了其存在。
2. ^ https://en.wikipedia.org/wiki/Peak_of_eternal_light
3. ^ https://www.lpi.usra.edu/lunar/lunar-south-pole-atlas/
4. ^ Bussey, D. B. J., M. S. Robinson, K. Fristad, and P. Spudis (2004), Permanent sunlight at the lunar north pole, Lunar Planet. Sci., XXXV, Abstract 1387.
5. ^ 水星没有卫星，就没有这样的困扰。
6. ^ https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2008GL035692
7. ^ https://doi.org/10.1029/2008GL035692
8. ^ https://infogalactic.com/info/Peak_of_eternal_light#cite_note-3
9. ^ Speyerer，E。J.，&Robinson，M.S.(2013)。月球两极持续照明的区域：未来探索的理想地点。Icarus，222（1），122-136。doi:j.icarus.2012.10.010
10. ^ http://lroc.sese.asu.edu/posts/991
11. ^ 阿西莫夫yyds.