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探究人类是否需要人造月亮
研究背景
地球只有一个天然卫星—月球。人类对月球的探索一直没有停止。美国的“阿波罗计划”将12名航天员送上月球，美国、俄罗斯、欧盟、日本、中国、印度的月球探测器进入月球轨道或到达月球表面，中国的“嫦娥四号”完成人类首次月球背面软着陆，“玉兔二号”月球车也成功在月面行走。但是，月球太孤单了，要是有几个“姐妹”陪伴就好了。最近，中国宣布将首次为月球送上4个“姐妹”—“人造月亮”。
问题的提出
人类是否需要人造月亮
地球不停地自转，昼夜不断地交替。现代社会，人类在夜间的活动频繁，对夜间照明的需求增加。航天技术和产业的快速发展，催生了人们对人造月亮的憧憬和试验。然而，人类真的需要人造月亮吗？
对这一课题的探究，建议采用以下思路。
了解月相的变化，思考月亮对人类活动的影响。
了解人造月亮的试验，比较人造月亮与月亮的差异。
了解人类对人造月亮的不同态度及理由。
探讨人类是否需要人造月亮。
知 识 拓 展
资料 1 月亮
月球是地球的天然卫星，通称月亮。由于月球的自转周期和公
转周期一样，月球始终固定的半面朝向地球。随着月球在公转轨道中
的位置变换，我们看到的月亮的形状——月相也不同。月相呈周期性
变化（图 1.20）。
资料分析
1. 为什么农历上半月和下半月月亮凸出的方向不同？
2. 在日常生活中，你经常关注月相吗？为什么？
解析：
1.月相，其变化规律是：新月-蛾眉月-上弦月-盈凸-满月-亏凸-下弦月-残月-新月。上上上西西、下下下东东。意思是：上弦月出现在农历月的上半月的上半夜，凸面（右侧）朝西，位于西半天空；下弦月出现在农历月的下半月的下半夜，凸面（左侧）朝东，位于东半天空。原因：月球绕地球运动，使太阳、地球、月球三者的相对位置在一个月中有规律地变动。因为月球本身不发光，且不透明，月球可见发亮部分是反射太阳光的部分。只有月球直接被太阳照射的部分才能反射太阳光。因为月球是自西向东绕地球运行的相对于地球来说，上半月月球是背离太阳越走越远。此时太阳在月球西方，月球西部被太阳照亮，所以这时月球的亮面朝西，即凸面朝西。而下半月，月球是向着太阳越走越近，太阳在月球东方，月球东部被太阳照亮，因此这时月球亮面朝东。
2.该题为开放题，因人而异，可根据实际情况分析。例如，在日常生活中，我经常关注月相，因为我比较好奇它的运动，想要探索其中的奥秘。
故答案为：
1.规律：上上上西西，下下下东东；日月地三者运动的位置差异导致的月相发生变化；农历的每月初一，月亮运行到地球太阳之间，随后随着月亮的公转，月亮渐渐移出地球与太阳之间区域，依次出现蛾眉月、上弦月等月相，月亮凸出方向朝西；过了农历十五之后，随着日、月位置逐渐靠近，月亮又会出现蛾眉月、下弦月等月相，月亮凸出方向朝东。
2.在日常生活中，我经常关注月相，因为我比较好奇它的运动，想要探索其中的奥秘。
资料 2 人造月亮的试验
在天空中挂上镜子，让它在黑夜中反射太阳光为地面照明——这不知是多少人曾经有过的幻想。1999 年 2 月 4 日，俄罗斯“进步 M-40”货运飞船携带了一面反射镜进入太空，进行人造月亮试验。这个人造月亮直径达 25 米，总质量不到 4 千克。按照设计，反射的光束将以直径 5—7 千米的范围扫过所经区域的地面；夜色中，反射光的亮度 10 倍于月光，足以让人读书阅报。然而，由于反射镜在太空中打开时出现故障，这次人造月亮的试验以失败告终。
资料分析
1. 为什么人造月亮的亮度远比月光强？
2. 扩大人造月亮照亮地表范围的可能性有多大？
3. 为什么纬度较高地区的居民更希望有人造月亮？
解析：
1.人造月亮的亮度远比月亮强，主要是由于月球的反射率低导致的。具体分析如下：因为真实的月亮，其表面不平整，坑坑洼洼的，月面不是一个良好的反光体，它的均匀反照率只有9％，其他91％均被月球吸收。月海的反照率更低约为7％，所以其反射出的太阳光强度较低；而人造月亮是一面反射镜，镜面光滑平整，反射率高，所以其反射出的太阳光强度高
2.随着科技的进步，扩大月亮照亮地表范围的可能性是很大的，并且多国协作越来越多，所以这件事在未来不难实现。
3.因为纬度高的地方有极尽极夜现象，特别是在冬半年，日照时间非常短，对当地居民的生产生活产生了较大影视。有了人造月亮，可以改善照明问题，为当地居民生活提供方便。
故答案为：
1.因为真实的月亮，其表面不平整坑坑洼洼的，月面不是一个良好的反光体，它的均匀反照率只有9％，其他91％均被月球吸收。月海的反照率更低约为7％，所以其反射出的太阳光强度较低。而人造月亮是一面反射镜，镜面光滑平整，反射率高，所以其反射出的太阳光强度高。
2.扩大人造月亮照亮地表范围的可能性是很大的，因为一方面科学技术在不断发展进步，另一方面可以通过多个国家、多个地区发射多个人造月亮的方式来扩大其照亮范围。
3.因为纬度较高的地区，尤其是冬半年，其昼长太短，甚至出现极夜，日照时间短，严重影响当地居民日常生活中的照明；有了人造月亮，可以改善较高纬度地区的照明问题，从而节约能源。
资料 3 对人造月亮的反对
月亮朦胧的光亮似乎对地球上的人类和生物活动不构成干扰，人造月亮的亮度远超月亮，几乎从提出人造月亮的想法开始，科学家反对的声音就从未停止。例如，生物学家担心它会改变地球某些区域的生物模式，天文学者则认为它可能会影响天文观测，很多学者更担心它对所经地区人们身体和生活的影响。
资料分析
1. 讨论人造月亮对人类可能产生的不利影响。
2. 除资料所提到的科学家的担心外，人造月亮还可能造成哪些不利影响？
权衡人造月亮的有利和不利影响，就“人类是否需要人造月亮”这一课题，提出自己的看法，给出充足的理由，并与同学讨论。
解析：
1.根据材料“生物学家担心它会改变地球某些区域的生物模式，天文学者则认为它可能会影响天文观测，很多学者更担心它对所经地区人们身体和生活的影响”分析可知，人造月亮的光照较强，可能会造成光污染；夜间光照较强，会影响人们的睡眠质量以及动植物的生物模式，会提高人类疾病，影响人类身体健康。
2.人造月亮是随着科技进步发射到太空的，长时间使用，人造月亮损坏，回收技术不完善，会形成很多太空垃圾。
故答案为：
1.人造月亮可能会造成光污染，夜间光线过强，会提高人类患上肥胖、抑郁、睡眠紊乱等疾病的概率。
2.发射到太空的人造月亮损坏后，会形成许多的太空垃圾等。
新闻链接
2020年了，人造月亮怎么还没来？我们真的需要吗？
科学信仰孙晨2020-11-01 07:17
白昼，太阳高悬空中，用它的光明照亮了整个大地；夜晚，月亮爬上枝头，为夜行的旅客照亮回家的道路。
在过往千百年的岁月之中，月亮都是人类夜晚的主要光源，如果没有月亮的存在，夜晚就真的漆黑一片了。不过月亮自己并不会发光，所谓的月光，本质上其实还是太阳光，是月亮反射太阳光的结果。
自从人类了解到了这一点之后，便始终在思考，既然月球可以反射太阳光线照亮地球，那么其它的东西自然也是可以，而且相比月球而言，很多已知的物体对于光线的反射能力都更加出色，既然如此，我们是否能够制造出一颗人造月亮呢？对于现代社会的人类而言，月光早已经不是一种必须的东西，因为我们可以随手找到各种各样的光源，特别是在喧嚣的城市之中，光几乎已经成为了一种污染，光污染。
对于大多数地区的人而言，月光似乎是一种可有可无的东西，但对于在一些特殊地区生活的人而言，月光不仅很有必要，而且还是一种稀缺资源，比如高纬度地区。
生活在高纬度地区的人们每年都要面临漫长的极夜，这的确是一段难熬的时光，如果能够在这段时期拥有持续的月光，那绝对能够给当地的人们带来很多的便利。在世界范围内，既拥有有人居住的高纬度领土，又拥有先进的航天技术的国家并不是很多，而俄罗斯就是其中最具代表性的一个，所以关于人造月亮的设想，最早也是由俄罗斯科学家所提出的。当然了，俄罗斯科学家提出的不仅仅是一个设想，他们真的进行了实验。和平号空间站建造于前苏联时期，是人类历史上的第一个空间站，在1993年的时候，俄罗斯就利用和平号空间站进行了一次有关人造月亮的实验。
当时的俄罗斯利用和平号空间站，通过在太空反射太阳光而在地面上生成了一个巨大的光斑，其直径达到了4公里。
虽然这个太空实验本身并不复杂，但却初步验证了建造人造月亮的可能性。既然早在1993年就进行了人造月亮的初步试验，为什么后来就没有了下文呢？因为人造月亮虽然可以解决高纬度居民的极夜困扰，但毕竟不是一件紧迫且必须的工作，况且这一改善民生之举所要耗费的资金是极其庞大的，因此后来也就不了了之了。
在此之后，虽然人造月亮的概念也会时不时被提及，但始终未见有任何国家采取了实质性举动，直到2018年，位于中国四川的天府系统科学研究会再次将人造月亮的概念摆上了台面。
相信很多人在两年之前就已经听说过人造月亮的设想，当时的设想是在2020年发射第一颗人造月亮，在之后的两年再发射三颗，然后让这些人造月亮交替运行，给夜晚带来光亮。
这些人造月亮可比真正的月亮厉害多了，因为它们的亮度是月球的8倍。四川又不是高纬度地区，为什么要制造人造月亮呢？虽然我们并没有迫切的照明需求，但是人造月亮的诞生却可以大幅度削减电力的消耗，亮度在月亮8倍以上的人造月亮，完全能够照亮夜空，从而代替城市夜晚的电力照明，理论上每年节约的电费就可以达到数十亿元。当初对于这个设想，也是有人赞成，有人反对，反对者主要是担心人造月亮会给城市夜晚带来更为严重的光污染。时间转瞬即逝，2020年已经到了，人造月亮怎么还没来呢？
其实，关于2020年发射人造月亮本身就是研究会的一种设想，而并非计划。
如果真的要打造人造月亮，那么还有很多问题要进行论证，同时也有很多难关需要攻克。需要论证的主要问题就是人造月亮到底是有利还是有害，它是否会加重城市的光污染？
另一方面，人造月亮虽然可以大幅度削减电费，但是制造和发射人造月亮本身的费用以及日后的维护费用还没有进行计算，只有将这些问题进行综合考虑，才能够得出一个准确的结论。另一方面，制造人造月亮其实没有想象的那么容易，并不是把一块镜子发射到近地轨道上就可以了，因为宇宙环境相对复杂，在宇宙中如何始终保持高反射率也是一件有待研究的事情。所以人类要想与人造月亮相会，尚需时日。
实践活动小结
通过这次实践活动，我们认识到，关于是否要发射“人造月亮”的问题，正反两方面的意见都值得考虑。
众所周知，科技是一把双刃剑，如果利用得好就能够让问题迎刃而解，如果利用得不好反而会伤到自己。如果强行在地球的上空打造一面特大的反射镜，让原本没有太阳光的地方都充满了光明，这其实是在违背自然规律。
再者，很多天文观测需要在漆黑的夜空中才能更好进行。那么，“人造月亮”这个概念对人类来说是利还是弊呢？要辩证看待。在理论上，确实存在将“人造月亮”研发成功的可能性，现实中也有必要研发出“人造月亮”为更多地区带去照明，从而节省电能的消耗。
与此同时，还需要考虑“人造月亮”的性价比、安全性等问题，在尽量不干扰人类、自然界生物正常存在的情况下运行才符合人类的要求。

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