Gal (伽) 是什麼意思 ?
本帖最後由 mca 於 2010-7-6 00:18 編輯最近學會的 月球行星組 引載ESA (毆洲太空局) 的網頁資訊
http://www.esa.int/esaEO/SEMY0FOZVAG_index_0.html
下面是一些補充：
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在物理學上，行星的表面引力 (surface gravity) 以物體自由下墜的加速度衡量，例如說，地球某處的表面引力 = 980 cm/s per second，表示物體由零速開始自由下墜，一秒後它的速度便是 980 cm/s，第二秒的速度是 980 x 2 = 1960 cm/s，第三秒則增至 980 x 3 = 2940 cm/s，餘此類推直至下墜體到達地面為止。
為方便起見，980 cm/s per second 常寫成 980 Gal (或 980 Galileos)，1 Gal 等於 1 cm/s per second，980 Gal 即是 980 個伽利略:) ，有時 Gal 亦細分為mGal，1 mGal 等於千份之一 Gal，即是把伽利略斬開 1000 份:'( 。
行星或衛星的表面引力變化地圖多以 mGal 為比例尺單位，如下圖："0" 刻度是比例尺上的參考點，通常 "0" 相當於實際的980 Gal (地球) 或 162 Gal (月球)。
http://forum.hkas.org.hk/web/Earth_Moon_gravity.jpg
表面引力變化資料十分重要，其中一個用途是預測人造衛星或探月衛星的軌道偏差，從而作出適當的修正。例如一探月衛星飛過上圖左下的雨海區，它會遇到特大的月面引力 (+300 mGal) 而下墜，如果不調整飛行高度，恐怕很易墜毀了。
理論上，G M m / R^2 = m g，即是行星對物體的引力 = 物體的重量，G 是萬有引力常數，M、R 是行星的質量和半徑，m 是物體質量，g 是行星的表面引力加速度，把式子改寫便成 g = G M / R^2，可見 g 與物體質量無關，亦解釋了伽利略在比薩斜塔做的跌球實驗。下表列出從式子算得的行星及衛星表面引力加速度：
http://forum.hkas.org.hk/web/SolarSystem_gravity_compare.jpg
從表中可見，月球的表面引力只有地球的 1/6，登月太空人只重 25 kg，他從 800 米高懸崖拋下的石塊要半分鐘才到月面，在地球則只須 13 秒。 Dear Alan,
為什麼月球表面引力的變化比地球大咁多呢？（從圖所見，地球由 -100 至+80mGal, 而月球則由 -300至+300mGal。）是不是在月球上最高點與最低點相差比地球多很多？ 本帖最後由 mca 於 2010-7-6 00:41 編輯
Dear Phonon,
(You are very observant in science).
月球表面引力的變化 (+- 300 mGal) 的確比地球大 (+- 80 mGal)。如果你留意月正面的引力彩圖，最大的引力變化正好是紅色的圓斑區，它們大致與 "月海" 位置吻合，說明月海的岩質密度比周圍地區高，科學家都稱這些大密度區為 Mass concentration，簡稱 mascon 或 "質量瘤"。
月海其實是 撞擊盆地 漏出來的岩漿，岩漿的密度 (3.3 g/cc) 較原地的月殼密度 (2.9 g/cc) 大，因此月海的引力也相對地較強了。另一原因是撞擊盆地之下都是拱凸的，見圖一Grimaldi 例子，Grimaldi 在月正面的西邊，用雙筒鏡見到，它的原身也是撞擊盒地，後來才被黑色的岩漿填平，盆地之下的高密度地幔 (mantle) 因撞擊反彈之故拱起來，結果盆地之上的引力偏高。
圖一
http://forum.hkas.org.hk/web/Grimaldi_crossection.jpg
圖二
http://forum.hkas.org.hk/web/Grimaldi_2000June15.jpg
月殼的平均厚度約為 50 km，但十分參差，最高和最低點相差 16 km，反觀地球地殼，平均只有 30 km，它也不像月殼那樣高低不平 (相對而言)。是什麼原因使月殼厚度不均，現在還未清楚，主流的猜測與月球表面嚴重受 "後期大碰撞" (LHB) 有關，地球因有大氣層保護免受此刧。LHB 請參閱前題目《月面的輻射紋是怎樣一回事? 》圖三，在舊會訊 2008 Dec《關於月坑分佈》亦有提及 LHB。
(稍後我會不定期在本欄轉載舊會訊的天文小品) 本帖最後由 mca 於 2010-7-6 11:37 編輯
(續 上貼文)
這兩張圖可以比較地球地殼和月殼的厚度:
圖一
http://forum.hkas.org.hk/web/Earth_Crust.jpg
圖二
http://forum.hkas.org.hk/web/Moon_Crust.jpg
圖一 (地球)： 大陸的地殼平均厚 30 ~ 40 km，只有兩處的地殼較厚 --- 亞洲的喜瑪拉雅山脈及南美洲的安第斯山脈，這些山脈都是大陸板塊移動時陸地互相擠壓，推高，歷經多次褶皺而成，不是原生地殼厚度。
圖二 (月球)：背面 (Farside) 的月殼明顯地參差，最厚處 (白色) 超過 90 km，最薄處 (藍紫色) 小於 20 km，平均 50 ~ 60 km。最大差異在 No. 15 (South Pole – Aitken)，它是全太陽系已知的最大撞擊盆地，直徑 2300 km，深 12 km。比較之下，正面 (Nearside) 的月殼厚度較為平均，約在 40 ~ 50 km 左右。月球不像地球，它沒有大陸板塊移動，估計月殼厚度差異是由於月球曾受嚴重撞擊 + 地質的分導 (differentiation) 不均所致，分導是指冷卻中的原始溶岩如何變成地殼及各類礦物的種種過程。不過到目前為止，月球地質的分導還有許多謎，再研究已脫離傳統天文學而更接近 “行星科學” 的範圍了，行星科學的新發現可參閱 PSRD 網頁 http://www.psrd.hawaii.edu/，行星科學的術語也可在 Glossary 找到。
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