【精品】月地研究新

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1、月地碰撞探究河北唐山外国语学校：代翘楚一、摘要此次我探究的课题为月球与地球的碰撞。这一课题來源于李铁军老师的一个猜想，即刀球可能与地球发生过碰撞，继而引起了地球的板块运动。由于数学知识有限，起初我只是进行了定性的分析，寻找支持月地相撞的证据，主要涉及两个方面，一是陨坑的形成，二是元素的放射性。但都缺乏全面性，不足以准确的验证猜想的正确与否。于是，我决定换一种思路，先假设月地相撞过，通过坐标系分析与逻辑推导判断了可能发生碰撞的年代，再将月球与地球可能发生碰撞的情况按弦切角分成三类，经过运用经典力学、角动量、圆周运动和高中的数学知识进行推理

2、和计算，初步得出结论，刀地没有碰撞的可能。但经儿位老师分析后，我发现证明过程有漏洞，我修正了对第-种情况（弦切侶（。,沙的分析,从变力做功的角度推理计算，为此我自学了微积分的基础知识。经过几次修正，最后得出结论：月球与地球可能发生过碰撞，并求出了其发生碰转的速度但至于能否引起板块运动，还需要制作一个将地球的张力和地表硬度等比例缩小的模型。由于我现在能力有限，这一工作暂时无法完成。二、确立课题暑假的时候，李铁军老师和我聊天时，告诉了我一个关于地球与月球的猜想,他认为地球和刀球可能发生过碰撞，剧烈的碰撞导致了地球的板块运动，我认为这是个不错

3、的研究方向，如果猜想成立，将对研究月球的成因及地球火山、地震带的形成起到一定的推动作用。正值创新人赛之际，我决定将此作为研究课题。三、初步研究思路我将研究课题告诉了李老师Z后，他并不支持我用数学知识来证明，因为作为一个高中生，数学能力实在有限。这会导致两种结果，一是研究过程不完整、不彻底：二是出现理论性的错误。李老师建议我先去搜集能支持月地碰撞的证据。我思虑再三，决定接受李老师的建议。1、陨坑的整理和分析至于证据，我首先想到的是陨坑。因为陨坑肯定是地外天体損击所造成的，其中就可能有月球。为了研究方便，经过杏阅地表上许多陨坑的和关资料，我

4、将其中部分陨坑的数据制成了表格，（如表一）：直径深度经纬度美国亚利桑那州陨坑1.22千米183米33°32'N112°22W澳大利亚狼溪陨坑0.87千米50米19°10*S127°48*E加拿大魁北克曼尼古根陨坑64千米—54°3*N71°1*W阿拉巴马州维图姆普卡陨坑8千米—31°34'N81°15W印度洛纳陨坑1.6千米1200米16^2'N74°28,E加拿大魁北克平瓜卢特陨坑3.44千米50米54°3'N71°1W爱沙尼亚卡里陨坑0.1千米—59°15'N24°33'E澳大利亚高斯峭壁陨坑2.2千米（原始）150米23°34'S

5、132°32,E弗里德堡陨坑250千米3000米26°56rS27°24W起初，我想通过经纬度判断其位置是否与月球对应，继而判断碰撞天体是否为月球，但由于年代久远，这一证据缺乏准确性。很多陨坑的直径和深度等数据表明，地表的刚性不足以与月球发生弹性碰撞。故从理论上说，天体与地球的撞击有大量能量损耗，这些损耗主要表现为摩擦产生的内能。但资料表明，迄今为止人类发现的175个陆地陨坑中，最人的北里徳堡陨石坑的直径为250公里,深度为3公里（见图1）。则天体的体积可计算：设球半径为R,坑半径为「深度为d解得R匕868.56如?由勾股定理得R2=r

6、2+（R-d）2其体积为V=—ttR3Q2.74xlO9A:m33而月球的最小半径为1736km（两极半径）其体积为2.199xlO,%m3所以这颗撞击地球的天体绝不可能是刀球。但是，众所周知，地表上海洋占绝大部分，广阔的海底很可能存在比陆地上最大的述要大的陨坑，所以这一证据不足以说明月球一定没有撞击过地球。2、地月元素比校我担心上述证据缺乏全面性，想看看从别的角度考虑是否行得通。Z前，我了解少量有关元素聚变和裂变的知识，所以我想从这方面来考虑。我产生了一个想法，假设月地相撞了，那么在撞击的刹那就会产生高温高压，一些活跃的重元素的原子核

7、（如铀-235的核）就会分裂为対个或多个较轻原子核，所以在此过程屮分裂了的原子和未分裂但已经发生衰变的原子核己具有放射性。由此我开始搜集大量资料，查找月球上是否存在大量放射性元素，以判断猜想是否正确。为了便于分析，我述设计了月地主耍元素对比表来加以分析（见表2）。氧硅铝铁钙钠钾镁氢钛地壳48.6026.307.734.753.452.742.472.000.760.60刀球41.4218.625.839.006.730.09—17.37oc°0.34在此过程中，我浏览了大量维普网的相关论文，并自学了元素的哀变和重元素的裂变。由于人类现有

8、的科技水平有限，仍未对月球元素的丰度做出全面性的探测，所以表屮刀球元素的数据只是大概值。通过查阅资料，我发现的确有很多元素会发射特定的丫辐射，而且，例如铀、饪和钾等，本身已具有放射性，因此能自发发射Y射线。