第4章 第二章中我们讲到地球大气层吸收、折射地平线附近的天体光线的现
第二章中我们讲到地球大气层吸收、折射地平线附近的天体光线的现象吗？在当前的情况下，类似的吸收、折射现象在一定程度上也会参与进来。然而，如果人们观察太阳圆盘与月亮圆盘的相交边缘时，就会发现这一边缘一点都没有被削弱，也没有受到任何折射效应导致变形的影响；太阳圆盘与月亮圆盘的相交边缘是一条非常清晰的几何曲线。而需要指出的是，在某些日食期间，有人自信辨认出了一些小小的形状变化或微弱的偏差，并认为这是月球周围存在轻薄的大气层所造成的——我们想知道的是，这些不同寻常的外观是否并不仅仅是光学或仪器领域的原因造成的。在下面的事实中，我们将会找到一种解释。月球的边缘并不整齐，而是像锯齿一样，这是因为月球表面高高低低、粗糙不平，看起来就像我们从远处看到的地平线上山脉起伏的剪影一样。由于地球大气波动，月球图像的质量一般，还会晃动，因此月牙状太阳上的小角无论是否像锯齿一样，看上去都像被截断或弄钝了，导致形状发生了变化。我们从第一种试图凸显月球大气的方法中得出的结论便是，这一方法没有提供任何肯定且无可争议的证据。诚然，人们可以提出保留意见，但保留意见得建立在这一事实在其他所有情况下都有效的基础之上，只有在研究过根据其他情况得出的结论之后，我们才会考虑这一保留意见。
在日食期间，月球圆盘与太阳圆盘相交，交汇边缘清晰，没有异常。
月掩行星的运行，根据1663年8月3日观测到的月掩土星所绘。摘自赫维留（1679）的《天文仪器》。——拉鲁斯出版社
掩星过后土星在月球圆盘附近浮现（1900年9月3日）。与月球相接处的阴影带错觉。
月掩行星可以提供与日食一样的事实。当该天文现象发生时，我们可以看到许多小天体的圆盘，它们的亮度与体积会让我们更好地观测到影响其图像精细度的微弱折射与吸收效应。事实上，我们观察到的下列事实首先被阐释为存在大气层的证据：被观察的行星圆盘消失或浮现在月球的边缘，有时我们可以看到该行星与月球之间好像隔着一条像雾一样的阴暗带，但我们用一个非常简单的实验便可确认这只是一种错觉。我们的眼睛受到了欺骗，在部分重叠但亮度不等的两个面的对比之中，我们可以发现这一错觉的产生。事实上，我们只能在月球被照亮的边缘发现这一现象，而此时被掩掉的行星的亮度不如月球。
在构成月球表面边缘的山脉上方，一道光线从AB路线穿过大气层，这一路线比贴地而过的A’B’路线要短。此外，AB线处的大气层密度不如A’B’线处的密度大。
在以上任何情况下，我们都无法观察到可以有效证明月球大气存在的外观变化，因此我们得到了第一种观点：如果月球大气真的存在，它必定极其稀薄。那么，让我们来研究一下是否存在另一种能够带来更有效信息的观察吧。
事实上，这种不可能性可以通过测定掩始和掩终的瞬时时刻来实现。在这一方面，月掩恒星极为宝贵。众所周知，恒星看起来就是一些光点，因而当月掩恒星发生时，该恒星瞬时消失又重现在月球的边缘。观察月掩恒星比观察两个圆盘的接触画面更加精确，这是因为观察者的判断、天文仪器的质量、衍射以及辐射这些附加因素使得记录月掩行星的始终时刻极为困难。此外，由于恒星的数量不可胜数，月掩恒星频繁发生，因此天文观察者们可以收集到大量的相关资料，获得一个剔除了意外错误的平均值。
那么，现在我们从恒星那里获取了怎样的相关资料呢？能够折射光线的大气层会使光线发生偏折，从而改变光点消失、重现时的几何形态；根据月球的直径及其运动速度预测出的时刻也得到了调整。然而，长期的观察讨论表明，最终还是出现了差异，且这些差异恰好处在理论的预测范围内，但这些差异极其微弱，导致我们承认月球大气层的存在，且月球的大气层非常稀薄，其密度至多相当于地球大气层密度的1/900。我们还可以猜想，因为月球重力很小，大气层应该分布在相当高的高空。
现在，鉴于这些不同的观察结果所得到的结论，有一种意见被广为接受。对于人们观察到的日食期间月牙状太阳上的角，我们已经拿山脉的剪影做了比喻。事实上，月球轮廓大部分是由从视觉上看呈前后排列的连续凸起构成的，凸起中间是较为低矮的区域：被遮住而使人眼看不到的谷底或中间平原。这样的轮廓让人类很难准确测定月球的视直径，因为月球球体的一端可能是凸起，另一端则可能陷入洼地之中，因此公认的直径数据并不仅仅来自一种测算方法，而是取自大量天文观察的平均值，这有效修正了分歧，使之更加接近真正的尺寸。尽管如此，严密的掩星计算所使用的术语还是存在些许不确定性。此外，掩星可能发生在月球的凸起或低谷后面，而凸起和低谷则有可能改变人类对月球的几何轮廓的预测。我们可以想象在解决这一问题时所遇到的重重困难。总之，由长期观察讨论得出的这一数字与其说是可被最终认可的准确数据，不如说只是一种讯息，因此我们认为月球大气层的密度值仅仅代表了其普遍的低重要性。
现在需要补充的是，我们所观察到的事实涉及高地的海拔因素，而高地的大气层必然不如低地区域的厚。而既然我们经常无法看到大气密度最大的低地区域，我们就无法获得有价值的补充信息。无论如何，月球大气层的微不足道是毋庸置疑的，因为借助极为敏感的光谱分析手段也没有发现月球大气层的任何迹象。
就大气层的作用而言，相比于地球大气层，月球大气层可以说实际上并不存在，因此人们有理由认为月球大气层的作用为零。事实上，月球大气因为稀薄而无法起到保护地面的作用，也不能形成或暂留任何障碍。月球大气层无比宁静，以后我们将不得不注意到它的宁静所带来的后果。
月球不仅没有空气，也缺少水。我们不但没能发现月球上江河湖海的类似物，也没有找到任何间接表明有水存在的迹象，尽管月球上的某些地貌可以被阐释为与水有关。对于上述结果，有人提出异议：因为望远镜的观察能力有限，我们无法知道是否有一些事实或特性因尺寸太小而无法被观测到，而且即使月球现在真的没有水，那会不会曾经有过呢？
对于第一种异议，我们很难明确驳斥，但第二个问题引起了争论。没有人反对月球上曾存在水这一事实，而一切都证明水可能从地表消失了。我们甚至可以做出这样的假设：地球上也存在类似的现象。确实，地质学和地球物理学带来的证据表明，目前地球上的水资源远不如以前丰富。事实上，地球上的水虽未完全消失，但普遍龟裂的地壳为液体物质提供了数不清的通道，这些液体物质与日俱增地渗入、渗透至地球内部，逐渐在地表减少，最终消失。此外，水凭借其侵蚀能力，就像一个天生的工匠一样，通过力学、化学作用的双管齐下，侵蚀了裂缝内壁，凿出了一道道越来越顺畅的纹路。
地球上某些受水的力学和化学作用影响形成的山地的特殊地貌在月球上并不存在。
疏松地面上的径流速度很快，形成了分支型河谷，这是地球地形的特点之一。——勒内·戴维南
随着水元素在地球表面的逐渐干涸，让我们重新回到对月球水文问题的研究上来。月球土壤的性质大大方便并加快了水的深层渗透。我们已经发现，月球地壳破碎，岩石疏松，易被渗透。在这种情况下，人们可以合理判断出液体物质仅在月球表面停留了相当短的一段时间。此外，仔细观察月球地形也可能证明这一假设，因为在观测的可能范围内，即在月球地形的巨大轮廓里，没有什么表明该地形是由水雕刻塑造而成的。而在地球的各个角落，我们都能明显看到水不知疲倦的强烈作用：它雕刻岩石，削薄山顶或将其推倒，把山沟或峡谷挖凿得越来越深，而被摧毁的物质的堆积和漂移则导致了特殊地形的形成，该地形的轮廓遵守了特定的规律。在月球上，我们却没有发现任何类似的地貌。月球上的山地就像凸起高地的混乱组合，将其分隔开来的洼地与流水雕刻而成的峡谷没有任何相似之处，我们也没有找到任何可被视为流域分水岭的线型或多分支型山脊，因此月球地表形态很有可能未曾被大量或长期的径流所改变和调整。更何况我们应当承认，月球上的任何一种起伏，无论是月坑还是山脉，都完好无损地维持住了每一个细微末节，也就是说任何侵蚀或腐蚀作用都未曾将其改造。值得注意的是，要达到同等效果，月球上的水需要花费比在地球上更长的时间进行机械做功，因为月球微弱的重力使水的流速减慢，极大程度上削弱了它的功效。
高空俯瞰水流对地球表面造成的影响。“探索2号”平流层气球在上升期间于海拔23 780米处垂直拍摄到巨大河流及其无数支流。——法新社
月球“阿尔卑斯山脉”的粗糙外貌。阿尔卑斯山脉被一条笔直的峡谷切断，这看起来就像是地壳的巨大裂缝。——勒莫尔旺摄
如此，我们可以用以下方式概括月球表面的水和空气问题：
目前，研究至多揭示了空气几乎察觉不到的存在，并几乎可以肯定水的缺席，却不能否认它们在过去的可观数量。
那么，它们已经消失了吗？又是怎样消失的呢？
我们已经知道，水会渗入地壳直至彻底消失；至于空气，根据物理化学定律，气体分子要么逃逸到了太空，要么固定在了月球的土壤里，可能正在变得越来越稀薄。
月球地形规模测量
直接观察到的月球圆盘边缘（月球南极区域）的山脉轮廓
上文的总体描述解释了望远镜视野中或摄像机记录下的月貌。这是一种全貌图，仿佛我们正处于月球的高空俯视它。现在，我们需要通过其他细节将月貌图补充完整，就像置身在这样一个地貌高低起伏的星球上的观察者所描绘的那样。事实上，呈现在我们眼中的风景异常奇特雄伟。
为了让大家衡量这些轮廓明显的凹凸或形状的规模，我们引用一些广度和高度方面的数字。作为了解地形实际外形必不可少的元素，月球地形的广度和海拔应当被测量出来。在大部分凹凸地形被观察到的情况下，它们和它们的影子浑然一体，我们看不出其中的区别，这些地形如同地图上的诸多细节一样看起来是平面的，只有在光斜照时通过凹凸地形投在身后的阴影将其辨认出来。
测量方法的原理非常简单。我们测量该阴影的表面长度，这一角度尺寸对应于地月之间的距离，这一用千米表示的长度很容易被计算出来；这是一个基本的几何问题，我们在此处附有图示。如此，根据地上投影的长度，我们就可以像用测量链丈量一样，非常肯定地推断出其广度。于是，我们得到了问题的第一个要素。我们将再次建立一个几何图形，把刚刚测定的阴影长度作为三角形的底边，实际上这一长度是沿着水平面伸展开的。在进行计算的时候，如果我们知道太阳距离月球地平线的高度，就可以知道阳光与水平线也就是阴影平面所形成的角度。目标山体的垂直高度矗立在阴影的根部，与该阴影形成直角。如此一来，我们就画出了一个直角三角形，并且已知其中两个角的度数（直角以及阳光与阴影形成的夹角度数）以及两角夹的边长（阴影的长度）。一个最简单不过的几何定理论证便可推导出其余两边的长度，也就是我们所关注的直角边的高度。
为了简化解释，我们已经忽略了在使用该方法时所涉及的多种条件，例如月球的球形结构将直线变成了曲线，使透视效果变得扭曲。数学天文学家的任务便是将这些因素考虑在内，以便建立真正的月球地形比例。需要进一步阐明的是，这一方法虽然弥足珍贵，实际上只适用于月球圆盘的中央区域，因为在月球圆盘边缘被观察到的地形是非常倾斜的，因而它们互相掩盖住了彼此的阴影，只展示出可以直接测量的那些剪影。最后，应当指出的是，由此获得的高度并未处在同一个参考水平面上，月球上的高度仅是参照周围地面测算出来的；而地球上的高度则恰恰相反，是依据海平面测算出来的。
我们之所以关注测量方法的原理，是为了凸显我们在测定月球地形的性质及大小时的准确度。如此得到的有关资料完美地对明显可被辨认出来的地形布局告诉我们的信息做了补充。
于是，掌握了这些数据，我们就能严谨地在透视图中纠正从天文台观测到的平面图上的各个元素，从而重新确立每个元素在月球上的位置。
月球景观重构
现在，我们已经获得了无数有关月球表面的描述，但这些描述大多受限于望远镜所观测到的月貌，即一个堆叠着无数月坑和山脉的星球。在光斜照时，内部未被照亮的月坑看上去就像一个个黑暗的深渊，而山脉投下的巨大阴影远远延伸到了平原上，仿佛钟楼的侧影。那些图片经常展示的月球景观看上去仿佛是月面经历了大量炮击，被震动、掘出了无数火山口形状的洞穴，还林立着众多陡峭的山峰，好像一座座挨挨挤挤的塔糖峰。我们轻而易举地发现这些图片并不总是符合月球的实际情况。通常来说，如果一位旅行家真的登上了月球，他也无法看到上述的全景图，因为月球山脉的轮廓就像地球上的一样连绵起伏；至于月坑，大部分都非常巨大，以至于我们在视野范围内无法观察到它们的真正模样。
当太阳接近地平线时，月球上的人会看到阴影不断延伸，直到覆盖所有景色。
为了重构图像，我们必须严格遵循天文观察以及尺寸测算所得出的结果。现在，让我们来关注这些结果所代表的景观的特点。在这一点上，我们必须建立一个大的轮廓框架，按真实或尽可能近似的比例确定其几何外形，即我们应当寻求的是地面起伏展现在我们眼前的轮廓、它们的体积以及相互位置。尽管我们的天文观测手段非常完善，却依然只能辨别月球地形的笼统外形，因此即使我们足够全面地绘制出了月球地形的大轮廓，也无法得知它的特性、结构以及细节。无论是山侧、平原，还是斜坡、月坑，亦或是裂缝内壁，我们都应对其结构进行阐释，以便按其几何与地形比例重构该物体。而阐释并不是幻想的同义词。通过从地球地质现象（尤其是与地下热火扩张有关的地质现象）资料中得到的启发，我们有可能重构出具有可信特征的月球景观。
月球山脉不会比地球上的更加陡峭，这一观点很容易得到认可。月球山脉的巨大阴影不过是因为光照极为倾斜而产生的夸张变形；要想理解这一点，只要去看日落时分人的影子就够了——它们被长长地拖曳在沙滩或路上。同样，月球上的山峰也不像它的影子显示的那样尖锐。图中柏拉图月坑附近的雨海(1)照片便是一个经典例子。在照片中我们可以看到几座山，它们的影子形状可能会让我们以为这些山极为细长，仿佛史前遗下的石柱。让我们把注意力集中在皮科山上：根据计算，皮科山山体长超过20千米，高2千米(2)。皮科山山影显示出的这座山的轮廓非常整齐，根据这一事实以及上面的数据，我们能够重构皮科山的几何透视图。这一重构图尽管不像照片或绘画那样天然具有真实性，却也会尽可能做到忠实。皮科山的例子不是偶然，我们得承认，月球上的大部分起伏都与皮科山的情况相似。这一现象在月球圆盘轮廓的不同点上都可以被直接观察到。沿着与月球弧形相切的方向，我们可以看到这些起伏不再是平面的，而是像在地平线上看到的那样，一个个在彼此的背后若隐若现。另外，当一些山脉或高地处在完全没有遮挡的位置时，我们总能看到它们同一个不太细长、相当整齐的轮廓。这样的景象在日食期间很容易被观察到，此时月球边缘的起伏无比清晰地显现在月球圆盘上。
这并不意味着险峻的斜坡就无法被观察到；恰恰相反，我们可以看到无数个例子，尤其是在雨海边缘拔地而起的亚平宁山脉上。各种月球形成假说都对这一地形布局进行了解释，如月壳的隆起、断裂或摇摆现象。
我们之前描述过的各种形状、不同规模的巨大裂缝为月面震动提供了证明。另外，根据裂缝的排布，我们使用透视法重构了裂缝的景观图，它们规模巨大，岩相特殊，在地球上也找不到对等物。根据绘制出的图像，我们可以预见到，一个在月球上游历的探险家将会遇到许许多多这样令人眩晕且无法通过的障碍。
月球一座山脉的几何图重构。左图“皮科山”的影子非常尖锐，右图则是在月球地面上可能看到的真实比例的皮科山。 Pico：皮科山；Platon：柏拉图月坑
我们应当特别关注月坑，因为它们构成了月球表面的典型岩层。虽然月坑显然是月心力量的扩张造成的，我们还是不能将其比作地球上的火山。即使人类登上月球实地考察，也绝不会产生这样的联想，因为除了那些直径只有1千米左右的非常小的火山口形洞穴，考察人员无法看到其他大型月坑的全貌。确实如此，尽管我们爱用绘画普及月坑的形状，但大部分的月坑因为体积巨大，在不同的观察角度下呈现的形状千差万别；我们必须通过推理才能确切认识到目标月坑的真实特征。此外，月坑的庞大比例决定了它无论在结构上还是在成因上都与地球火山截然不同。
因此，当我们来到月坑主体附近时，只能看到极为有限的部分，或许还会以为看到的是山脉的弯曲部分。如果我们处在月坑内部高于外部环形山的位置，就能看到它更加精确的整体外观了。在大多数情况下，当我们置身于月坑中心时，只能看到四野广阔的平原，地平线上到处是环形山的高峰，仿佛一根间断的链条；如果在更加庞大的月坑中，这样的景象就不复存在了，我们仿佛被放逐在无边无际的旷野里。此外，还应指出的是，由于月球比地球小得多，月球球体的曲率对视野的限制更大，同样的距离，月球上的物体比地球上的物体更快被更近的地平线吞没。
因此，我们几乎可以进一步说，月坑也许将是登上月球的我们所要面对的最难识别的地形。
在光照贴近地面时，月球地面的起伏投下了夸张的阴影。
(1) 月球上仅次于风暴洋的第二大月海。
(2) 皮科山位于雨海盆地北部，柏拉图月坑南部，现测定皮科山山体长25千米，高2.4千米。
月球的天空及景观环境
月球特殊的光照条件给我们留下了深刻的印象，而且正是由于光照条件，月球上的景观才与地球上的风景截然不同。因为月球没有敏感的大气层，太阳的光线得不到散射，故而总是粗暴地闯进月球，照亮上面的景观；因此尽管太阳挂在当中，月球上的天空却是黑色的，像午夜一样闪烁着繁星——这对天文学家而言却是极为理想的条件，他们不必与有时不可逾越的大气层进行斗争就可以观测到所有天文现象，而且这些天文现象都格外明亮。在每个日出之前和日落之后，月球上的人还能看到日珥与日冕，而我们地球人只有在日全食那短暂而珍贵的几分钟里才能观察到。这些令人印象深刻的太阳活动在出现和消失时造就了多少难以想象的壮丽奇观。同样，当我们在欣赏月食时，月球上的人将会看到由于地球遮住太阳而造成的日全食。巨大的地球遮住了太阳，外圈环绕着被照亮的大气层，这圈耀眼的光环是地球日落时分天空的火光，也是月食期间橙色月亮的成因。
由于没有大气层，月球上的景观不像地球上那样，既可以完全沐浴在光明之中，又会逐渐暗淡，变为模糊的远景；月球上的远景同近景一样被粗暴、生硬地照亮，轮廓清晰。通过下方图像的比较（这些图像代表了从月球环境转移到地球的同一风景的不同样貌），我们可以清楚地认识到月球的环境条件是如此不同。
其他条件也在发挥影响，但看起来直到现在人们也没有在描绘月球地面的尝试中将它们考虑在内。例如，有人辩称，由于缺乏大气层，光线得不到散射，月面未被照亮的部分一直处在绝对的阴影中，因而艺术家只能用布满墨斑的白纸来阐释这样一种景象。这种说法并不正确。阴影中的部分，也就是未被太阳照亮的部分，接受了对其而言极为明亮的区域的反光（因为没有大气层的干扰而更为强烈）。
在罕见的日全食期间，地球上的人类可以看到耀眼的太阳大气——日冕，以及高出太阳表面的日珥。
因此，如果要绘制细节清晰的月球图像，我们应大胆地将反光映亮的阴影中的细节画进去；只有那些光线反射不到的角落或洞穴还绝对是黑暗的。除此之外还有一个原因：对月球而言，地球仿佛巨大的月亮，在月空挥洒光明，光照量根据地球相位的变化而变化。
上图为地球上的一处风景，下图为同一风景在月球上呈现出的样貌。在上图中，漫射光线的大气将相继层次的景色模糊化，使人产生一种远方的感觉。在下图中，因为月球没有大气层，天空一片漆黑，不同层次的物体都被清晰地勾勒出来；阴影处的细节也被极为明亮的区域所反射的光照亮。
在月球上看到的地球
在所有天体中，月球最适合用来观察地球。从月球上看，我们的星球展现出如此壮观的体积和外表，其特征值得我们长期关注。回想观察月球的条件，我们便能轻而易举想象到在月球上观察地球的情形。让我们来重温月球围绕地球所做的公转运动以及随之而来的月相。月球被太阳照亮的那面沿着不同方向呈现在我们眼前，由此造成了不同的月相。假如现在我们搬到月球上，就能观察到地球的光照效果：根据月球在运动中所占据的不同位置，人们可以从不同视角观察地球被照亮的那面。新月时，月球处在太阳和地球之间，并以未被照亮的一面朝向地球，因此这时地球上的人看不到月亮；而与此同时，在月球上看到的地球却是一轮耀眼的圆盘。当月球运转到某一位置，将被照亮的那面正对地球时（满月），地月扮演的角色就完全颠倒过来了。对我们的卫星而言，地球也经历了从新月到满月的各种相位变化。
虽然地相与我们熟知的月相相同，但我们还要注意的是，地相是在一定的视觉条件下呈现的，它是一种我们未知的宏伟奇观。
首先，我们应当理解地球圆盘对于月空的重要性。在地球上，与如同光点般的其他天体相比，月球是如此大而明亮，有时甚至驱散了夜晚的黑暗。那么在月球上看到的地球又是怎样的呢？地球的实际直径是月球的4倍，它在月空中也以同样的比例出现，因此满地的表面面积是满月的14倍大，光芒也尤为炽盛。地光对月球而言相当于第二种日光，我们也可以由此判断出它的重要性。新月过后的傍晚，月牙开始显现，我们依然能看到月面的剩余部分，它们被满地反射的太阳光照亮了，这就是被称为“灰光”的天文现象。
从地球上看到的月球（左）与从月球上看到的地球（右）
地球反照的光因为没有大气层的过滤而显得更加明亮，圆盘或月牙状的地球在月空中耀眼得无与伦比。我们的星球还展现出这样一种特性，即地球几乎挂在月球天空的同一位置上，因为地球是月球的运动中心，月球在围绕地球运动的时候总是以同一面朝向地球。然而，准确来说，地球在月球天空中的位置并不是绝对固定的。由于天平动的作用，地球的位置会产生些许移动，这种移动表现为在平均位置周围的摆动，但月球的运动却使太阳和其他星体进行规律的移动。在月球上的一天（相当于地球上的一个月），太阳和其他天体缓慢升起，经过地球，然后沉入地平线。
月球的“灰光”或“地照”
除了在夜晚照明，我们的行星还构成一座巨大的天上时钟。地球的相位标志着昼夜长短，而自转则使地球上的地理格局规律地从钟面掠过。这座雄伟的天文时钟高悬于朝向地球的月球半球的中心，随着月球上的人向半球边缘靠近，他们将会发现这座时钟越来越低矮；在月球正半球边缘，地球仿佛挨在地平线上的一个巨大球面，只有身处月球正半球的人才能欣赏到这一壮丽景象；事实上，由于上述运动的无规律性，月球正半球的边缘比月球的一半更大。无论如何，正如我们永远看不到月球的反面，地球的反面也同样背对着月球。
现在，让我们来谈谈地球圆盘表露出来的细节吧。在月球上看到的地球不像地理课上的图像那样精确。在大多数情况下，地球上的陆地和海洋被多变的白色区域分隔开来，变得模糊，甚至被完全遮住——这是地球大气层的云障造成的。
按照我们对地球表面全景图的印象，从远处看，海洋区域呈灰蓝或灰绿色，陆地区域更加清楚明亮，且细节多变，这是由构成或覆盖地面的物质的复杂性造成的。在皮卡德教授、科桑及其追随者们乘热气球飞入平流层后，我们对地球的全貌有了更加准确的了解。垂直往下看去，水面（即使不太深）几乎是黑色的，显露出惊人的气势，但随着角度的倾斜，这种强度很快便减弱了。原因有二：一是大气层厚度增加，二是倾斜的水面向眼睛反射了越来越多的大气层的亮光。
因此，从月球上看，在地球圆盘未被云彩遮蔽的区域中心，几近黑色的海洋被灰绿色调的陆地分隔开来；在圆盘边缘，上述对比鲜明的景象逐渐褪色，仿佛被淹没在光雾之中。我们还注意到白色的极地冰盖，随着季节变化，它们的外延也有所改变。
被“地光”照亮的月球上的景色
月球上的夜色。地球（此时高悬于天空）向月面挥洒光亮。
从月球上看，地球几乎在天空中一动不动，只是变化着相位。相位的变化对应着该地获得的光照方向。
在了解过从太空深处看到的地球全貌之后，现在我们可以思考望远镜中的地球是什么模样的。从识别某一细节的几何外形的可能性角度来谈辨认特定面积地形起伏的条件，地形特征、山体结构等只有在足够大的角度下显现，才会被有效认出，所以我们才会看到冰川、长河，欣赏冰雪消融产生的季节性变化以及植被覆盖区域的色彩更替。然而，如巴黎、伦敦、纽约一样的城市与余下的地面截然不同，它们仿佛斑点一般，很容易被认出，到了晚上，城市中的万家灯火一齐点亮，使这些斑点变得熠熠生辉；同样，为飞机服务的射向天空的探照灯好像断断续续的光点。地球大气层的厚度与杂质是发现这一切的天然克星，因此人们有理由认为上述发现只有在地球圆盘中心才能实现，因为此处的大气层最为稀薄，观察者的视线将会不受阻碍地到达地面。
假设站在月坑内部的人所看到的月空中的地相。近景是中央峰。
月球地面的色彩
作家、诗人们称颂月亮是一轮银白色的圆盘，但实际上他们错了。月球并不是我们惯常以为的纯白色，而是如它的别称“金发菲贝”所体现的，是浅黄色的。
通过与适当光源之间的比较，我们很容易判断出月球的色彩差异，但这是一种总体性的评估。实际上，月球表面的色彩不会比它的亮度更均匀。最基础的观察表明，月球表面存在差异，且照片上这一差异的明暗变化更加夸张。这些照片突出了明亮的白色区域，使其与阴暗的月海形成鲜明对比，其中月海的某些区域是几近黑色的。月海的弱光化性甚至使某些天文学家认为月海存在一种特殊的吸收效应，这种效应是该区域上覆盖的植被造成的，因而他们认为月海是暗绿色的；但就像我们观察到的那般，这一颜色并不普遍。然而对于这一颇具吸引力的猜想，我们将不会多做讨论，而是专注观察月球表面的各种色彩，它们的特性在很多方面都值得我们关注。
光照条件不同导致月表外貌发生改变。上图为太阳光斜照时的景象，下图是同一地点垂直光照时的景象。（根据洛维、皮瑟拍摄的照片所绘。）
天文观察者似乎都在致力于观察月球的地形。通过直接观察以及摄影累积的资料对于地形结构研究最具价值。如果月球不像人类通常教授的那样是完全死寂的，那么这些资料也有助于研究月球的地形变化。以上研究最好在光照最有利的时间内进行，以便突出月球地面的凹凸不平，也就是说最好在太阳斜斜照亮观察区域的时候进行。月坑或山脉因其巨大投影呈现出令人震惊的地表形态，让我们百看不厌。满月前后的月貌则迥然不同：月球正面的地形因没有阴影而变得不再鲜明；我们只能看到月球上的不同色调，还会感觉双目疲劳；月球如同一个耀眼的圆盘，其平坦外观展示出的地表形态远远不如其他时期有吸引力。然而，在这些条件下，我们的天文观测仍有广阔的研究空间。
满月时的月球不仅在亮度上有变化，在月面无数点的色彩上也是如此，特别是辽阔的月海或坑底平坦的月坑内部。这些极其微妙的色彩大部分都是灰色的变种，我们可以发现黄灰色、黄绿色、灰蓝色、灰绿色或是深灰色；其他区域则呈或深或浅的灰色（甚至几近黑色），而有些地区与此不同，是纯黄色的。最后，还有某些区域呈更特殊、更难以描述的深暗色，最合适的形容似乎是烟雾色。至于月球圆盘上由起伏地形（山脉、环形山、辐射纹）构成的明亮区域，大部分的色彩都介于在黄色与纯白色之间；它们是月球色彩的主要色调。
（1）蓝紫滤镜下的月球照片；（2）黄色滤镜下的月球照片。两者之间对比明显。
我们必须仔细观察，才能将这些色彩一一分辨。此外，我们还需要有利的可见度条件，也就是没有什么能够损坏或摧毁月球的色彩。此话的意思是，月球必须在天空中足够高，这样不仅能够摆脱地平线上的雾霭带来的糟糕影响，还能尽量避免大气层的吸收效应——这一吸收效应不均匀地施加在光谱的不同射线之上；在对月球色彩的观察中，大气层所扮演的角色是最重要的，即使表面看来天空很是纯净。
我们对这些不同色彩的测定，比起单纯好奇，更多的是出于兴趣。从这一角度而言，系统的研究是必要的。所有观察重复进行后能够推断出有关各种各样颜色的永久结论。如此一来，这些颜色就被认定为月球地面本身固有的颜色，且代表了不同结构的独特特征。
一些熟悉望远镜观测的人可能会提出异议：对这些色彩的判断符合实际吗？对比效果没有产生作用吗？我们首先考虑到了仪器问题。事实上，我们应当使用放大率不高的望远镜，其放大倍数不超过100倍。另一个值得注意的方面是，一般而言，除了某些细节，我们观察的图像尺寸都相对较小，以至于色彩和色度以某种方式浓缩在了一起，因此，投射在毛玻璃上的缩小景象是色彩无比丰富的缩影。
因此，对色彩判断的怀疑似乎站不住脚。剩下的是对比效果，或更确切地说是互补色的理论效果。此外，互补色理论对于那些视觉印象深刻的明显色彩尤为敏感。然而，这些条件在月球上远远不能实现。人们可以说在黄色区域附近的灰色可能看起来有点蓝，但是如果这样被认定为蓝色的区域延伸到绿色区域后产生的视觉印象依然是蓝色的，那么这一色彩则是真实的，因为蓝色和绿色不是互补色。这种情况在月球地面上比比皆是，因此它们的色彩似乎表露得很清晰。
摄影术为上述发现提供了佐证。一方面，在彩色滤镜下拍摄的照片上，不同区域的亮度根据彩色视觉识别会改变它们的相对色度。不过，这些改变很轻微，因为月面不同区域的光质是不同的，大部分的蓝色区域比黄色区域要暗得多。另一方面，某些不太明显的色彩很有可能是由不同色调混合而成的。这里我们以地球上的岩石为例：从远处看，岩石似乎只有一种颜色，但实际上这是由许多种色彩组合而成的。
尽管如此，还有一些反驳者辩称，观察者所采用的方式不一。在承认这些限制的同时，正式的结论仍是必要的：即使这些判断出的色彩与实际颜色并不一致，它们也证明了月面色彩存在差异。色彩的多样性恰恰印证了月球表面性质的多样性。观察到的这些特征还有可能带来用来研究月球起伏地形的形成与结构的新元素。
月面的表观结构
“佩塔维斯环形山”中央高原周围的地形与大裂缝
显然，月海整体呈现出一种支离破碎的结构。所有月海以一种马赛克似的方式排列，颜色不同，有大有小，却具有一种普遍的特点，那便是呈多少有些不规则的多边外形，有的轮廓还是曲线的；在大多数情况下，月海之间的分界线是白色或明亮的。
大部分月海的表面轮廓都难以定义，它们似乎延伸进了凸起地形之间的缝隙；我们在平底月坑内部也发现了同样的物质，月坑的圆形底部——有的非常广阔，如席卡尔德月坑、格里马尔迪环形山、托勒密环形山、阿基米德环形山、柏拉图环形山等——确实呈现出与月海性质相同的分类。如果我们将高立于月海平原上的月坑或孤峰也算为月海的一分子，就会感觉所有凸起地形都是从一个结构不均的原始表面冒出或“挤出”来的。
在月海这一普遍结构上我们注意到了一些明显的差异。云海(1)和风暴洋的南部之间没有任何分界。它们构成了一个由小块和起伏——山峰、山脉以及若隐若现的月坑——组成的广阔的复杂整体。其他月海上的小块面积更大，且地面上的起伏也不多。在零碎的小块与地面起伏之间似乎存在着一种明显的联系。
月球的这一起伏地形表现为数不胜数的月坑。大部分的月坑乍一看是圆形的，尤其是大型月坑，实际上它们呈现出的是多边形，外侧山脊与附近区域的裂缝或凸起地形的走向平行。月坑之间经常相切或相互侵占，看起来就像洞穴一样，通常而言，坑底总是低于周围地面。最后，许多月坑呈星座状向四面八方辐射，有的占地面积相当广阔，比如，以第谷坑(2)为中心的广袤月坑占据了月球圆盘相当大的一部分。
平底月坑内部结构的不规则性——洛维、皮瑟摄
左图：与凸起地形走向相连的不完整或彼此相接的月坑——洛维、皮瑟摄
右图：多边形或形状不规则的月坑——洛维、皮瑟摄
大部分的灰色区域或月海均没有明确的边界，一些起伏地势在其表面突兀而 起。——洛维、皮瑟摄
月球上的风景：地平线上有一处隆起。根据洛维、皮瑟的理论，隆起产生了许多在月表被观察到的月坑。
(1) 月球上七大月海之一，七大月海为风暴洋、冷海、雨海、丰富海、静海、云海、澄海。
(2) 也称第谷环形山，位于月球正面南部，是月球表面最著名的环形山之一，在地球上肉眼即可看到。
月球地形形成假说
由上升隆起造成的月坑成因假说图示：A处隆起的山峰解体，接着B处隆起崩塌，产生了C处的凹陷。
即便是最没有先入之见的人，在看到月坑全部明显外观时，都会联想到火山现象。这是第一种假说：人们通常使用的“火山口、环形山”这一名称便来源于此。然而，该名称只是缘于外貌上的相似，实则经不起逻辑考察。火山与月坑在规模与特征方面存在着太多不同。假如通过火山现象我们注意到以某种方式活动着的内部力量的扩张，就可以坚持月球地形的形成与火山有关这一假说。最合理的解释便是基于月心力量扩张这一普遍原因。由洛维和皮瑟明确提出的主流观点认为，月坑是地面隆起后的下沉，其他凸起地形则是由相互作用的小块的断裂和上升造成的。我们要记住断裂、开裂以及地形走向这些特征。它们与我们将要提出的结论有关系：所有源于同一观察事实的假说必然包含许多共性。
然而，我们注意到，还有其他完全不同领域的现象参与进来，例如最初由大大小小的陨石造成的密集撞击。我们似乎在亚利桑那沙漠找到了对这一观点的佐证：根据各种迹象，亚利桑那沙漠的巴杰林陨石坑只能归因于巨大陨石的坠落。我们很难把这种罕见情况作为统一的解释。此外，这些天外飞石导致了不可思议的混乱，它们随机着陆，没有规律可言，这一点与月球不同岩层之间似乎存在着的明显关系不相一致。确切地说，法国天文学家德尔莫特先生的理论正是建立在这些事实的基础之上的。德尔莫特先生基于通过裂缝溢出地面的内部岩浆，设想出一种与隆起截然不同的机制。他还对裂缝的成因进行了合理的剖析。德尔莫特先生设想的扩张机制对我们来说也同样必要，它解释了我们在观察过程中先后注意到的那些特征。
人们经常把月海表面比作从月壳凹陷区域溢出的膏状岩层；这一点似乎被部分月海边缘月坑密布的外观证实了。
根据上述定义的一些特征，月海似乎很有可能被视为由不同元素构成的原始月壳的遗迹代表——呈现出块状和格状的外貌。
这些在边缘处形成较小阻力线的块状结构可被视为或深或浅、或长或短的裂缝的起源。根据一些已然过时的观点，内部岩浆可以填补某些裂缝，形成白色的条痕；或者岩浆流经线路边上的蒸汽会引起一种化学变化，一种在人类眼中外表不变的变化。因此，我们提出一种现象来证明：使月面广袤区域布满星形裂纹的明亮辐射纹。哥白尼环形山四周的事实对于解释这一观点非常具有意义：可见的分支条痕通常将不同块的轮廓限定在其颜色范围内。酒海上也有类似的现象，它被第谷环形山的其中一条长辐射纹的末端穿了过去，第谷环形山的另一条辐射纹在云海上有两条平行分支，它们环绕着云海内外的不同地面。所有这些事实都有利于与表面断层的某些特征建立密切的联系，并倾向于否定某些天文学家提出的笼统解释。洛维和皮瑟将这些亮条痕阐释为由远方喷发中心周围的气流吹来并撒在地表和凸起上的粉末状沉积物，但这一理论存有一个严重缺陷：如果月球大气在某一历史时期确实相当强大，能够实现上述风力运输，那么它也会轻易造成许多麻烦，干扰沉积物落在地面上，抑或在之后改变条痕的形状。然而，我们可以确定的是，在各种微型月坑附近发现的一些或多或少呈辐射状的小晕圈可能与远处强烈爆炸的喷溅物有关，月球的低重力环境加速了这一结果的产生。
白色辐射为不同色调的月面划定了界线，从一个月坑没有中断地延伸到另一个月坑。——洛维、皮瑟摄
如果人们仔细观察从一个中心辐射出来的大裂缝，就会发现它们与零碎的地面开裂有一定联系。确实如此，在这颗星球上，有一部分区域拥挤着大大小小的神奇月坑，而无论在哪一方面，第谷坑的星形裂纹都是最重要的。当前介绍的假说认为，月球地形是由内部物质溢出裂缝造成的，因此布满月坑的该区域体现出更加支离破碎的地形特征。此外，如果我们仔细观察这些巨大的白色条痕，就会发现它们呈现出来的样子绝对不是一整条痕迹，而是与地形特征有联系的、走向几乎相同的连续条痕。
之前已经说过，凸起在月海的崛起方式解释了原始地表的隆起，而在月海边缘或附近，我们也注意到了类似的地貌。
在观察哥白尼环形山以及相邻的风暴洋时，我们还发现了其他证据。在这片广袤的地表有着数不清的凸起、小山脉和月坑，月坑通常不大完整或不太明显，仿佛整体没有完全舒展开来。月球的这块区域在某种程度上似乎还处在胚胎状态，它的特点对于我们正在思考的机制而言非常重要。接下来我们要阐明该机制的原理。
图为根据内部岩浆渗出假说的形成一个月坑的连续阶段剖面图。
假设坚硬的月壳内部是在月心力量的推动下随时可从裂缝溢出的流动岩浆。根据裂缝的性质，渗开的岩浆将呈团状堆积在地表，或在地表延伸开来。现在，如果一连串的裂缝围成完整一周，溢出来的岩浆形成一圈封闭的凸缘，这在我们眼中就是月坑外围的环形山。坑底低于周围地面这一特点很容易解释：膏状物质只有在内部推力的作用下才能喷发，因此相对真空促进了由重力导致的单块月面的下沉，或者说单有重力这施加给地底流体的唯一压力，也足以使岩浆漫出环形的裂缝。也许这些因素最终互为依靠，同时发挥了作用。有人会问，如果内部推力占了上风呢？内部推力将月坑底盘高高托起，超过更坚固的外圈，因此月坑底盘本应是凸出的。这样的情况确实存在，例如波希多尼环形山、特埃特图斯陨石坑、瓦尔格廷环形山，后者就像矗立在施卡德环形山东南部的一张巨大餐桌。
在这种情况下，尽管我们在面对问题时总是保持谨慎，也要指出尤其利于当前理论的几个特点。
某些月坑呈现出的轮廓差不多是三角形的，这是由格状结构造成的。当人们把这些月坑与影响其轮廓的灰色区域（云海、雨海）做对比时，会发现二者之间的近似度非常惊人。总体而言，正如下文实验所示，在岩浆形成月坑环壁的时候，其轮廓角变钝或消失了。如果说许多月坑的轮廓是清晰的多边形，那么还有一些月坑因其几何外形的多边性可能近似于圆形，我们完全可以理解这一点。另外，无数裂开的缝隙或开裂痕迹则呈现出非常明显的曲度。
风暴洋表面的月坑胚胎——洛维、皮瑟摄
云海上的“直墙”外观证明了月面某些部分突然发生的沉降。
在各种月坑环形山上可以观察到的阶地形状缘于交替的喷发（伴随连续的上升和下沉运动）。在月球上这类运动的发生显而易见；上升和下沉运动痕迹出现的时间很有可能晚于巨大地貌的形成时间，人们可以从那些与高低起伏的普遍地貌相切或平行的巨大裂缝中看出一丝端倪。类似的现象在形成期的月坑内部也有发生。它们解释了月坑底部中央山峰和其他到处凸出的细节的由来——中央山峰及其他凸出地貌总会出现一些或明或暗的走向。这些相嵌或相接的月坑通常被归因于相互叠合的岩层，它们由原始裂缝在排列和宽度上的运动同时酝酿而成。让桑环形山是这种复杂地貌的一个显著例子，其中还依稀可见这种地貌的某些元素。弗拉卡斯托罗环形山、勒特罗纳环形山等这样有缺口或不完整的月坑也很容易解释：它们是由原始裂缝的不均匀所造成的。
因此，通过交叉以及各种多边形区域，裂缝形成的整体网格能够产生各种环形山，这些环形山或多或少清楚地保留住地面的原始轮廓。现在，我们要把注意力转向那些数不胜数的小月坑。大部分月面学家倾向于承认这些微小的岩层代表真正的火山结构，将它们与月坑的概念所代表的区分开来。确实，人们将它们视为真正的火山口，这些在山顶、环形山山脊或交叉口的火山口与某些裂缝或简单的亮条痕排成一行，而将这些亮条痕与已湮灭的开裂进行比较是非常合乎情理的。这可能又是一个支持我们理论的因素，在能考虑到的范围内，我们将通过下文的实验过程来凸显这一事实。
月球上的人可能看到地平线上方广阔雄伟的峭壁——“直墙”。
在一个涉及上述条件的实验中人工制造出的月坑类型
亮条痕与相交的裂缝构成的网格。在它们的交叉点或延伸路径上，我们发现了小小的火山口和“白点”。
月球岩层：多边轮廓与凸起的条痕外貌相连。——洛维、皮瑟摄
某些实验遭到了许多批评，因为它们自称完美重构了月球的地貌，但是所讨论的元素太不成比例，同时所使用的物质也并不完全相同；但如果人们仅要求这些实验证明或论证其理论，且所援引的力量在预期范围内运转良好，那么这类企图是可行的，因此我们将会看到，月球地形的主要类型可以根据设想的机制进行归纳总结。事实上，上文已经提供了一个关于月球地形成因的合理解释。
在这些实验中，厚厚锌层上的不规则的齿形边缘代表划定多边小块界线的开裂，这些小块的形状类似月球上不同的块状地面。这块“地壳”被放置在黏土做成的、有一定流动性的岩浆上，而这些都被放在可高温加热的金属板上。于是，设想机制得以实现：黏土中蒸汽的膨胀提供了内部推力，轻微的垂直压力代表中心块面的重力，弥补金属小板的轻巧。在这些条件下，岩浆如预期一样喷发。这些特征与月球岩层的特点基本一致。
实验中在裂缝交叉点或延伸路径上形成的火山口形岩层
最后，喷发现象将处在隆起中的膏状岩浆伴着蒸汽喷射出来，最终留下一个小小的火山口，而实验过程中的这些意外恰好与月球上的发生条件相同。
我们之所以长期坚持这一假说，是因为这一假说不仅与以前的其他假说有着千丝万缕的联系，而且似乎适用于月面上的所有凸起现象，而这些凸起是我们观察月球表面时必不可少的部分。从各个方面而言，实验的验证是可取的，因为它建立在根据观察所得的当前的知识基础之上。然而，观察只能为我们提供外表方面的资料，对于研究无论是构成月面元素的结构本身的准确细节，还是月壤的矿物质组成，它都无能为力。
无论如何，我们的概述见证了自然力量的强大行动力，这些自然力量将整个月球表面雕刻成我们如今看到的模样。这是长期以来月球的最终状态吗？一切都不会再有变化吗？在月球的表面或内部是否依然有一些东西正在活跃着，并努力引起月面改变，吸引未来天文学家的注意力？总而言之，月球局部地区的一些孤立或周期性的现象能使自己区别于周边地貌。
各种观察都使人们相信其生命物质的存在，这是我们即将关注的一个重要问题。
月球是死寂的世界吗
在不同光照条件下拍摄的孪生月坑“梅西耶”——洛维、皮瑟摄
通过上文给出的对月球表面及其细节特点或外貌的描述，我们已经强调，所有这些地貌之间的区别非常明显，且从未被扰乱或改变过。我们研究的论点与变幻莫测的大气层没有任何关联，因为如果这种大气层的影响存在，意味着它的波动会部分或完全阻碍我们对各个点的观测，同时降低我们对月貌细节观测的精确度。事实上，在这种情况下，我们永远不能观察到任何明显的、可确定的细节。
另外，关于月貌变化的发现为数众多。我们不能像为了专门研究这一领域而进行考证观察那样，将它们一一列出，但至少会总结那些吸引我们注意的事实的主要特点，这些特点被人们归纳为：一些是在某些内部活动的影响下的月球地面本身，另一些则表现为外部因素造成的表面结果。
首先，人们可能已经注意到某些月坑轮廓和面积的变化。照例引用最著名的案例：丰富海上两个相邻的陨石坑，它们均被冠名为“梅西耶”(1)。18世纪末，德国天文学家施罗特报告了梅西耶陨石坑的瞬变外貌，比尔和梅德勒在绘制月球地图时，于1829年仔细核验了该断言；他们没有错过任何观察该地点的机会，因而汇集了300份观测报告。根据这些报告，他们认为这两个是孪生月坑：“直径、形状、高度与深度、内部色彩甚至环形山上某些山峰的位置，一切是如此的一致，这两个月坑的形成必然是某种独特的巧合，抑或受到了某些依然未知的自然定律的干预……它们的样子总能被我们精准地描述出来，它们的外形是如此明显，以至于即使是最轻微的尺寸或形状的改变都应被我们察觉。施罗特的发现促使我们对该区域仔细地进行研究。”之后在1842年，天文学家格罗特胡森注意到这对孪生月坑已经不再相似。正如其他观察者所指出的那样，它们之间的差异明显到性能相当弱的望远镜也能识别。今天，公正且不容置疑的摄影术为这一差异性带来了证据。由于很难假设比尔和梅德勒可能受到了幻觉的愚弄，根据他们坚韧不拔地在任何情况下一再进行的如此细致的观察，一个公认的逻辑结论便产生了：那里真的发生了变化。
我们注意到，在这种观察中，所涉及到的各种条件使问题复杂化了。
任何物体的外观都会因为照明方向改变而改变。人们在某一时刻看到了该照明下的物体，有时一个阴影部分的某一点被照亮，随后隐没，而另一点则显露出身影。鉴于月球运动相对于太阳和地球的复杂性，某一地貌细节在每次观察时呈现出惊人的相似性这一情况是非常罕见的。根据该细节的地表形态，它在某一特定日期呈现出的外形特点不会出现在其他情况下，我们只有在一切环境因素均回到初始状态时才能重新欣赏到这一景象；确切地说，人类在不同时期，即光照和视角条件不同的情况下拍摄的梅西耶陨石坑的照片会显示出这一岩层整体外观的轻微变化。
除了外形上的差异，因光照更充分而产生的明暗变化也会导致地形外表发生变化。让我们以一个明确的月坑为例。当太阳斜斜照过来时，该月坑的环形山及盛满阴影的坑穴被勾勒得清清楚楚；当月球呈现其他相位——该月坑被正面照亮时，因为没有阴影衬托，该地表形态隐匿不见，整个地貌只能通过环形山、坑底以及周围地面构成物质的或明或暗的色调被辨认出来。此时，一些令人困惑的外观出现了：月坑不再呈现为一个轮廓有限的环状物，而是不再整齐，或者说出现了许多缺口；因为如果一个被光线强烈照亮的粗糙地表的色调不均，却与底部或外侧地面的色调相同，那么它看起来可能是平坦的，并且形成一种缺口。在这些条件下，相对阴暗的斑点显露出身影，仿佛一些岩层侵占了该地形消失的地方，其他情况下这些斑点是看不见的。同样，如果环形山与外侧的白色区域融为一体或横跨整块岩层，它的阴暗部位的宽度看起来会有所变化。
由于环境的多样性，我们很容易找到无数的细节。前文给出的笼统解释足以让我们理解决定外表和可见性变化的种种条件，其原因无外乎地形和反射能力各有不同的地面所上演的光影把戏。通过观察文中两张具有联想意义的照片，我们便会察觉到这一点。这两幅图展示了实验室的实验结果：结构复杂的地表由于光照倾斜度的简单变化而呈现出不同的地貌。
所有这一切都教育我们，在断言月面不同地点是否发生了周期性的内在或实质改变时，一定要保持谨慎。
此处绘制的是月球阿特拉斯山脉内部在充分光照下的部分最阴暗的斑点。
由不同色调元素构成的略有起伏的同一月球表面在不同光照下的外貌变化，左图是斜照，右图是垂直照射。
我们要指出被观察到的地貌变化中一个细节的存在——通常是一个小型的火山口。人类之前在此地从未发现过这类地形；抑或以前观察到的这样的细节消失不见了。人们还指出了某些小型岩层可见度的不规律性，以及似乎盖住了地面的各种斑点轮廓或亮度的变化。为此，我们援引了创造新地形或毁灭旧地形的火山活动来做解释。
交替不可见的情况被归因于蒸汽或粉末物质形成的雾暂时遮住了其喷射口。至于亮斑或暗斑，它们的变化让人想到沉积在地面的积雪或冰霜——由于化冻，地面变得潮湿，不再反射光线，而是将其吸收，因此呈现出深色色调。
总而言之，这涉及多样或多变的地貌，由于我们尚不能在相当近的距离观察月球，直接看到地貌变化的发生，所以它的原因还有待研究。至于月面白斑的出现，它可能是由类似强烈反射光线的冰霜或尘雾的沉淀物引起的，也可能是简单的反差效果所致——在合适的光照下，月面白斑部位与周围区域之间的对照非常明显，石板屋顶是一个很好的例证：它在一定入射下看起来比天空还亮，是其结构决定的反光或简单明亮的色调造成的。
普林尼环形山在不同光照下的外貌变化——根据法国天文学家达尔内先生的发现所绘
出于不可或缺的审慎，我们尤其难以做出判断。一位观察者无论技艺多么娴熟，也可能沦为错觉或视力缺陷的受害者，尤其是在他观察微小或不太明显的细节之时。一个凸起或是火山口状坑洞会由于其形状以及沿一定方向或陡峭或平缓的斜坡而在光线的某一入射下变得可见，但在其他入射下则不然；当一物体在这两种情况下均保留可见性时，相邻地形的存在却使人倾向于猜测它已然发生了变化，甚至消失了。这些情况因为望远镜图像的不稳定性而进一步恶化，当望远镜图像有些瑕疵时，观察者依然可以看到详细的细节，却不再能做出区分，除非具有完美的视力。
最后，不要忘记的是，我们研究的大部分案例都涉及旨在固定地貌各自位置与比例的月貌复制图、草图或地图之间的比较。不过，鉴于月貌混乱无章，即便是绘制有限空间的众多细节，人类能够自信不出任何错漏吗？尤其当受限于天气形势和观察时长的时候。于是，摄影术爆发出了无可争议的优越性。
我们在月球表面可能发生变化这一问题上徘徊了很长时间，这是因为该问题非常重要。假如人们发现了喷发或大气紊乱等确凿的物理活动表现，那么月球将不再像我们通常教授的那样，是一个有惰性的、永远死寂的世界，但我们还没有获得这样的证据。直到现在，摄影术也没有记录到任何公认的、真实的地形变化（所记录的图像不存在出错的可能）。而摄像机的感光板通常以一种比视力更夸张的方式凸显由多变的色度或对比产生的外貌变化。
况且，刚刚阐述的对事实的讨论诞生出保持观望的必要性。我们没有权利质疑所观察到的表面变化，也不能全然接受可能造成地表变化的某种物理现象的真实性，因此我们会避免将那些偶然现象所产生的景观放到文中的月貌描述中去。
这是否意味着这个问题永远得不到解决呢？并非如此。这些研究激发出了许多兴致勃勃的观察者的极大热情。以现有的研究方式和手段还不能一锤定音；光学仪器业改进后获得的照片将使我们得以更加深入地探索这一奇妙的星球。总有一天，人们会获得足够多的精确资料，对它们的分析处理将产生无可争辩的对照，而这些对照则有可能使人类最终认识那些在月球表面观测到的现象的本质。
(1) 现在这两个陨石坑分别叫梅西耶和梅西耶A，它们被认为是一个撞击物以极小的撞击角度在月球表面因为移动而留下的两个连续的陨石坑。
月球世界
月球是否可以居住是人们向天文学家提出的普遍问题。我们已经在文中表明，即便是目前性能最强大的天文仪器也无法提供正面的、积极的证据，因此回应这一合理的好奇就不得不基于逻辑推理，依靠观察所带来的某些数据、推论以及对照。于是，我们需要对之前学到的知识进行总结。
干旱荒凉是月球表面的普遍岩相。没有任何迹象表明月球上存在水的流动或积聚，即使是那些呈冻冰状的区域；如果这一对我们而言不可或缺的元素存在于此，月球就不可能没有大气层，或者说月球的大气层就不可能同某些观察所揭露的那样稀薄。
因此，我们很难使用类似“有机生命”这样的词，也很难将各种根据所接收的光照而变化的黑斑阐释为植被覆盖区域；事实上，在照片上显得更暗的烟绿色的斑点曾被解释为植被地区（我们在地球上也有同样的体验：镜头下的原野和树林比肉眼看到的更暗）。根据对观察条件的严格审查，这些令人迷惑的外表是由地面的不同结构与成分造成的，这些地面对光线的反射能力有强有弱，或者本身就具有闪光的性质，于是在多变的对照下被人类发现了。
尽管如此，人们还是认为月球上可能存在植物有机体（如果我们描述不出认知之外的事物，就用这个类似的名字来称呼它们），它们能够适应与地球上的截然不同的生存条件。这些植物有机体要能适应交替出现的可怕温度。日月距离近似等于日地距离，因此在月球上看，太阳呈现出的大小以及提供的辐射量几乎与地球上的情况相同，但由于缺乏大气层，这一辐射的热度一点都得不到减弱。据估计，在太阳充分照射时，月球地面温度将高达100摄氏度以上；当夜色入侵时，地表会丧失这一温度，隐藏在凸起地形阴影里的这些区域保持结冰状态。确实，由于缺乏具有保护功能的大气层，月球地表接收和积累的热量会马上消散，因此除非具有保持一定温度的性质，夜间或阴影里的地面温度将保持在绝对零度左右，也就是-237摄氏度(1)！
月球地表的每个点在15个地球日期间交替承受这些巨大的极端，根据月球的运动，15个地球日是月球上从日出到日落，或从日落到日出的时间间隔。从日出到日落或从日落到日出的过渡有些迟缓，太阳要用上差不多1个小时才能浮出或坠入地平线，但在太阳逐渐上升或逐渐下落时，除了地面光照的逐步增强或减弱，在一天的开始或结束的前后时间里不会发生任何黄昏现象。除了巨大神奇的太阳，月球上的白天与地球上的没有半分相似之处。
总之，根据目前我们学到的所有知识，决定月球世界的环境条件与动植物蓬勃生长的地球上的情况截然不同。如果人类克服星际航行的种种困难移居月球，他们将不得不与缺水、缺空气做斗争，不得不面对难以承受的太阳辐射和寒冷，这些条件可能会使这些人变成阴影里的木乃伊！
因此，如果仍然假设月球上存在“生物”或“植物”，我们想象不出它们的模样。我们不仅想象不出它们的构造，也想象不出它们可能拥有的生理功能……
在地平线之外，人们依然能看到一角地球。当夜幕降临时，月球完全陷入只有恒星的强烈亮光才能驱散的黑暗之中。
(1) 现一般认为月球表面温度可高达127摄氏度，低至-173摄氏度。（NASA）
在日食期间，月球圆盘与太阳圆盘相交，交汇边缘清晰，没有异常。
月掩行星的运行，根据1663年8月3日观测到的月掩土星所绘。摘自赫维留（1679）的《天文仪器》。——拉鲁斯出版社
掩星过后土星在月球圆盘附近浮现（1900年9月3日）。与月球相接处的阴影带错觉。
月掩行星可以提供与日食一样的事实。当该天文现象发生时，我们可以看到许多小天体的圆盘，它们的亮度与体积会让我们更好地观测到影响其图像精细度的微弱折射与吸收效应。事实上，我们观察到的下列事实首先被阐释为存在大气层的证据：被观察的行星圆盘消失或浮现在月球的边缘，有时我们可以看到该行星与月球之间好像隔着一条像雾一样的阴暗带，但我们用一个非常简单的实验便可确认这只是一种错觉。我们的眼睛受到了欺骗，在部分重叠但亮度不等的两个面的对比之中，我们可以发现这一错觉的产生。事实上，我们只能在月球被照亮的边缘发现这一现象，而此时被掩掉的行星的亮度不如月球。
在构成月球表面边缘的山脉上方，一道光线从AB路线穿过大气层，这一路线比贴地而过的A’B’路线要短。此外，AB线处的大气层密度不如A’B’线处的密度大。
在以上任何情况下，我们都无法观察到可以有效证明月球大气存在的外观变化，因此我们得到了第一种观点：如果月球大气真的存在，它必定极其稀薄。那么，让我们来研究一下是否存在另一种能够带来更有效信息的观察吧。
事实上，这种不可能性可以通过测定掩始和掩终的瞬时时刻来实现。在这一方面，月掩恒星极为宝贵。众所周知，恒星看起来就是一些光点，因而当月掩恒星发生时，该恒星瞬时消失又重现在月球的边缘。观察月掩恒星比观察两个圆盘的接触画面更加精确，这是因为观察者的判断、天文仪器的质量、衍射以及辐射这些附加因素使得记录月掩行星的始终时刻极为困难。此外，由于恒星的数量不可胜数，月掩恒星频繁发生，因此天文观察者们可以收集到大量的相关资料，获得一个剔除了意外错误的平均值。
那么，现在我们从恒星那里获取了怎样的相关资料呢？能够折射光线的大气层会使光线发生偏折，从而改变光点消失、重现时的几何形态；根据月球的直径及其运动速度预测出的时刻也得到了调整。然而，长期的观察讨论表明，最终还是出现了差异，且这些差异恰好处在理论的预测范围内，但这些差异极其微弱，导致我们承认月球大气层的存在，且月球的大气层非常稀薄，其密度至多相当于地球大气层密度的1/900。我们还可以猜想，因为月球重力很小，大气层应该分布在相当高的高空。
现在，鉴于这些不同的观察结果所得到的结论，有一种意见被广为接受。对于人们观察到的日食期间月牙状太阳上的角，我们已经拿山脉的剪影做了比喻。事实上，月球轮廓大部分是由从视觉上看呈前后排列的连续凸起构成的，凸起中间是较为低矮的区域：被遮住而使人眼看不到的谷底或中间平原。这样的轮廓让人类很难准确测定月球的视直径，因为月球球体的一端可能是凸起，另一端则可能陷入洼地之中，因此公认的直径数据并不仅仅来自一种测算方法，而是取自大量天文观察的平均值，这有效修正了分歧，使之更加接近真正的尺寸。尽管如此，严密的掩星计算所使用的术语还是存在些许不确定性。此外，掩星可能发生在月球的凸起或低谷后面，而凸起和低谷则有可能改变人类对月球的几何轮廓的预测。我们可以想象在解决这一问题时所遇到的重重困难。总之，由长期观察讨论得出的这一数字与其说是可被最终认可的准确数据，不如说只是一种讯息，因此我们认为月球大气层的密度值仅仅代表了其普遍的低重要性。
现在需要补充的是，我们所观察到的事实涉及高地的海拔因素，而高地的大气层必然不如低地区域的厚。而既然我们经常无法看到大气密度最大的低地区域，我们就无法获得有价值的补充信息。无论如何，月球大气层的微不足道是毋庸置疑的，因为借助极为敏感的光谱分析手段也没有发现月球大气层的任何迹象。
就大气层的作用而言，相比于地球大气层，月球大气层可以说实际上并不存在，因此人们有理由认为月球大气层的作用为零。事实上，月球大气因为稀薄而无法起到保护地面的作用，也不能形成或暂留任何障碍。月球大气层无比宁静，以后我们将不得不注意到它的宁静所带来的后果。
月球不仅没有空气，也缺少水。我们不但没能发现月球上江河湖海的类似物，也没有找到任何间接表明有水存在的迹象，尽管月球上的某些地貌可以被阐释为与水有关。对于上述结果，有人提出异议：因为望远镜的观察能力有限，我们无法知道是否有一些事实或特性因尺寸太小而无法被观测到，而且即使月球现在真的没有水，那会不会曾经有过呢？
对于第一种异议，我们很难明确驳斥，但第二个问题引起了争论。没有人反对月球上曾存在水这一事实，而一切都证明水可能从地表消失了。我们甚至可以做出这样的假设：地球上也存在类似的现象。确实，地质学和地球物理学带来的证据表明，目前地球上的水资源远不如以前丰富。事实上，地球上的水虽未完全消失，但普遍龟裂的地壳为液体物质提供了数不清的通道，这些液体物质与日俱增地渗入、渗透至地球内部，逐渐在地表减少，最终消失。此外，水凭借其侵蚀能力，就像一个天生的工匠一样，通过力学、化学作用的双管齐下，侵蚀了裂缝内壁，凿出了一道道越来越顺畅的纹路。
地球上某些受水的力学和化学作用影响形成的山地的特殊地貌在月球上并不存在。
疏松地面上的径流速度很快，形成了分支型河谷，这是地球地形的特点之一。——勒内·戴维南
随着水元素在地球表面的逐渐干涸，让我们重新回到对月球水文问题的研究上来。月球土壤的性质大大方便并加快了水的深层渗透。我们已经发现，月球地壳破碎，岩石疏松，易被渗透。在这种情况下，人们可以合理判断出液体物质仅在月球表面停留了相当短的一段时间。此外，仔细观察月球地形也可能证明这一假设，因为在观测的可能范围内，即在月球地形的巨大轮廓里，没有什么表明该地形是由水雕刻塑造而成的。而在地球的各个角落，我们都能明显看到水不知疲倦的强烈作用：它雕刻岩石，削薄山顶或将其推倒，把山沟或峡谷挖凿得越来越深，而被摧毁的物质的堆积和漂移则导致了特殊地形的形成，该地形的轮廓遵守了特定的规律。在月球上，我们却没有发现任何类似的地貌。月球上的山地就像凸起高地的混乱组合，将其分隔开来的洼地与流水雕刻而成的峡谷没有任何相似之处，我们也没有找到任何可被视为流域分水岭的线型或多分支型山脊，因此月球地表形态很有可能未曾被大量或长期的径流所改变和调整。更何况我们应当承认，月球上的任何一种起伏，无论是月坑还是山脉，都完好无损地维持住了每一个细微末节，也就是说任何侵蚀或腐蚀作用都未曾将其改造。值得注意的是，要达到同等效果，月球上的水需要花费比在地球上更长的时间进行机械做功，因为月球微弱的重力使水的流速减慢，极大程度上削弱了它的功效。
高空俯瞰水流对地球表面造成的影响。“探索2号”平流层气球在上升期间于海拔23 780米处垂直拍摄到巨大河流及其无数支流。——法新社
月球“阿尔卑斯山脉”的粗糙外貌。阿尔卑斯山脉被一条笔直的峡谷切断，这看起来就像是地壳的巨大裂缝。——勒莫尔旺摄
如此，我们可以用以下方式概括月球表面的水和空气问题：
目前，研究至多揭示了空气几乎察觉不到的存在，并几乎可以肯定水的缺席，却不能否认它们在过去的可观数量。
那么，它们已经消失了吗？又是怎样消失的呢？
我们已经知道，水会渗入地壳直至彻底消失；至于空气，根据物理化学定律，气体分子要么逃逸到了太空，要么固定在了月球的土壤里，可能正在变得越来越稀薄。
月球地形规模测量
直接观察到的月球圆盘边缘（月球南极区域）的山脉轮廓
上文的总体描述解释了望远镜视野中或摄像机记录下的月貌。这是一种全貌图，仿佛我们正处于月球的高空俯视它。现在，我们需要通过其他细节将月貌图补充完整，就像置身在这样一个地貌高低起伏的星球上的观察者所描绘的那样。事实上，呈现在我们眼中的风景异常奇特雄伟。
为了让大家衡量这些轮廓明显的凹凸或形状的规模，我们引用一些广度和高度方面的数字。作为了解地形实际外形必不可少的元素，月球地形的广度和海拔应当被测量出来。在大部分凹凸地形被观察到的情况下，它们和它们的影子浑然一体，我们看不出其中的区别，这些地形如同地图上的诸多细节一样看起来是平面的，只有在光斜照时通过凹凸地形投在身后的阴影将其辨认出来。
测量方法的原理非常简单。我们测量该阴影的表面长度，这一角度尺寸对应于地月之间的距离，这一用千米表示的长度很容易被计算出来；这是一个基本的几何问题，我们在此处附有图示。如此，根据地上投影的长度，我们就可以像用测量链丈量一样，非常肯定地推断出其广度。于是，我们得到了问题的第一个要素。我们将再次建立一个几何图形，把刚刚测定的阴影长度作为三角形的底边，实际上这一长度是沿着水平面伸展开的。在进行计算的时候，如果我们知道太阳距离月球地平线的高度，就可以知道阳光与水平线也就是阴影平面所形成的角度。目标山体的垂直高度矗立在阴影的根部，与该阴影形成直角。如此一来，我们就画出了一个直角三角形，并且已知其中两个角的度数（直角以及阳光与阴影形成的夹角度数）以及两角夹的边长（阴影的长度）。一个最简单不过的几何定理论证便可推导出其余两边的长度，也就是我们所关注的直角边的高度。
为了简化解释，我们已经忽略了在使用该方法时所涉及的多种条件，例如月球的球形结构将直线变成了曲线，使透视效果变得扭曲。数学天文学家的任务便是将这些因素考虑在内，以便建立真正的月球地形比例。需要进一步阐明的是，这一方法虽然弥足珍贵，实际上只适用于月球圆盘的中央区域，因为在月球圆盘边缘被观察到的地形是非常倾斜的，因而它们互相掩盖住了彼此的阴影，只展示出可以直接测量的那些剪影。最后，应当指出的是，由此获得的高度并未处在同一个参考水平面上，月球上的高度仅是参照周围地面测算出来的；而地球上的高度则恰恰相反，是依据海平面测算出来的。
我们之所以关注测量方法的原理，是为了凸显我们在测定月球地形的性质及大小时的准确度。如此得到的有关资料完美地对明显可被辨认出来的地形布局告诉我们的信息做了补充。
于是，掌握了这些数据，我们就能严谨地在透视图中纠正从天文台观测到的平面图上的各个元素，从而重新确立每个元素在月球上的位置。
月球景观重构
现在，我们已经获得了无数有关月球表面的描述，但这些描述大多受限于望远镜所观测到的月貌，即一个堆叠着无数月坑和山脉的星球。在光斜照时，内部未被照亮的月坑看上去就像一个个黑暗的深渊，而山脉投下的巨大阴影远远延伸到了平原上，仿佛钟楼的侧影。那些图片经常展示的月球景观看上去仿佛是月面经历了大量炮击，被震动、掘出了无数火山口形状的洞穴，还林立着众多陡峭的山峰，好像一座座挨挨挤挤的塔糖峰。我们轻而易举地发现这些图片并不总是符合月球的实际情况。通常来说，如果一位旅行家真的登上了月球，他也无法看到上述的全景图，因为月球山脉的轮廓就像地球上的一样连绵起伏；至于月坑，大部分都非常巨大，以至于我们在视野范围内无法观察到它们的真正模样。
当太阳接近地平线时，月球上的人会看到阴影不断延伸，直到覆盖所有景色。
为了重构图像，我们必须严格遵循天文观察以及尺寸测算所得出的结果。现在，让我们来关注这些结果所代表的景观的特点。在这一点上，我们必须建立一个大的轮廓框架，按真实或尽可能近似的比例确定其几何外形，即我们应当寻求的是地面起伏展现在我们眼前的轮廓、它们的体积以及相互位置。尽管我们的天文观测手段非常完善，却依然只能辨别月球地形的笼统外形，因此即使我们足够全面地绘制出了月球地形的大轮廓，也无法得知它的特性、结构以及细节。无论是山侧、平原，还是斜坡、月坑，亦或是裂缝内壁，我们都应对其结构进行阐释，以便按其几何与地形比例重构该物体。而阐释并不是幻想的同义词。通过从地球地质现象（尤其是与地下热火扩张有关的地质现象）资料中得到的启发，我们有可能重构出具有可信特征的月球景观。
月球山脉不会比地球上的更加陡峭，这一观点很容易得到认可。月球山脉的巨大阴影不过是因为光照极为倾斜而产生的夸张变形；要想理解这一点，只要去看日落时分人的影子就够了——它们被长长地拖曳在沙滩或路上。同样，月球上的山峰也不像它的影子显示的那样尖锐。图中柏拉图月坑附近的雨海(1)照片便是一个经典例子。在照片中我们可以看到几座山，它们的影子形状可能会让我们以为这些山极为细长，仿佛史前遗下的石柱。让我们把注意力集中在皮科山上：根据计算，皮科山山体长超过20千米，高2千米(2)。皮科山山影显示出的这座山的轮廓非常整齐，根据这一事实以及上面的数据，我们能够重构皮科山的几何透视图。这一重构图尽管不像照片或绘画那样天然具有真实性，却也会尽可能做到忠实。皮科山的例子不是偶然，我们得承认，月球上的大部分起伏都与皮科山的情况相似。这一现象在月球圆盘轮廓的不同点上都可以被直接观察到。沿着与月球弧形相切的方向，我们可以看到这些起伏不再是平面的，而是像在地平线上看到的那样，一个个在彼此的背后若隐若现。另外，当一些山脉或高地处在完全没有遮挡的位置时，我们总能看到它们同一个不太细长、相当整齐的轮廓。这样的景象在日食期间很容易被观察到，此时月球边缘的起伏无比清晰地显现在月球圆盘上。
这并不意味着险峻的斜坡就无法被观察到；恰恰相反，我们可以看到无数个例子，尤其是在雨海边缘拔地而起的亚平宁山脉上。各种月球形成假说都对这一地形布局进行了解释，如月壳的隆起、断裂或摇摆现象。
我们之前描述过的各种形状、不同规模的巨大裂缝为月面震动提供了证明。另外，根据裂缝的排布，我们使用透视法重构了裂缝的景观图，它们规模巨大，岩相特殊，在地球上也找不到对等物。根据绘制出的图像，我们可以预见到，一个在月球上游历的探险家将会遇到许许多多这样令人眩晕且无法通过的障碍。
月球一座山脉的几何图重构。左图“皮科山”的影子非常尖锐，右图则是在月球地面上可能看到的真实比例的皮科山。 Pico：皮科山；Platon：柏拉图月坑
我们应当特别关注月坑，因为它们构成了月球表面的典型岩层。虽然月坑显然是月心力量的扩张造成的，我们还是不能将其比作地球上的火山。即使人类登上月球实地考察，也绝不会产生这样的联想，因为除了那些直径只有1千米左右的非常小的火山口形洞穴，考察人员无法看到其他大型月坑的全貌。确实如此，尽管我们爱用绘画普及月坑的形状，但大部分的月坑因为体积巨大，在不同的观察角度下呈现的形状千差万别；我们必须通过推理才能确切认识到目标月坑的真实特征。此外，月坑的庞大比例决定了它无论在结构上还是在成因上都与地球火山截然不同。
因此，当我们来到月坑主体附近时，只能看到极为有限的部分，或许还会以为看到的是山脉的弯曲部分。如果我们处在月坑内部高于外部环形山的位置，就能看到它更加精确的整体外观了。在大多数情况下，当我们置身于月坑中心时，只能看到四野广阔的平原，地平线上到处是环形山的高峰，仿佛一根间断的链条；如果在更加庞大的月坑中，这样的景象就不复存在了，我们仿佛被放逐在无边无际的旷野里。此外，还应指出的是，由于月球比地球小得多，月球球体的曲率对视野的限制更大，同样的距离，月球上的物体比地球上的物体更快被更近的地平线吞没。
因此，我们几乎可以进一步说，月坑也许将是登上月球的我们所要面对的最难识别的地形。
在光照贴近地面时，月球地面的起伏投下了夸张的阴影。
(1) 月球上仅次于风暴洋的第二大月海。
(2) 皮科山位于雨海盆地北部，柏拉图月坑南部，现测定皮科山山体长25千米，高2.4千米。
月球的天空及景观环境
月球特殊的光照条件给我们留下了深刻的印象，而且正是由于光照条件，月球上的景观才与地球上的风景截然不同。因为月球没有敏感的大气层，太阳的光线得不到散射，故而总是粗暴地闯进月球，照亮上面的景观；因此尽管太阳挂在当中，月球上的天空却是黑色的，像午夜一样闪烁着繁星——这对天文学家而言却是极为理想的条件，他们不必与有时不可逾越的大气层进行斗争就可以观测到所有天文现象，而且这些天文现象都格外明亮。在每个日出之前和日落之后，月球上的人还能看到日珥与日冕，而我们地球人只有在日全食那短暂而珍贵的几分钟里才能观察到。这些令人印象深刻的太阳活动在出现和消失时造就了多少难以想象的壮丽奇观。同样，当我们在欣赏月食时，月球上的人将会看到由于地球遮住太阳而造成的日全食。巨大的地球遮住了太阳，外圈环绕着被照亮的大气层，这圈耀眼的光环是地球日落时分天空的火光，也是月食期间橙色月亮的成因。
由于没有大气层，月球上的景观不像地球上那样，既可以完全沐浴在光明之中，又会逐渐暗淡，变为模糊的远景；月球上的远景同近景一样被粗暴、生硬地照亮，轮廓清晰。通过下方图像的比较（这些图像代表了从月球环境转移到地球的同一风景的不同样貌），我们可以清楚地认识到月球的环境条件是如此不同。
其他条件也在发挥影响，但看起来直到现在人们也没有在描绘月球地面的尝试中将它们考虑在内。例如，有人辩称，由于缺乏大气层，光线得不到散射，月面未被照亮的部分一直处在绝对的阴影中，因而艺术家只能用布满墨斑的白纸来阐释这样一种景象。这种说法并不正确。阴影中的部分，也就是未被太阳照亮的部分，接受了对其而言极为明亮的区域的反光（因为没有大气层的干扰而更为强烈）。
在罕见的日全食期间，地球上的人类可以看到耀眼的太阳大气——日冕，以及高出太阳表面的日珥。
因此，如果要绘制细节清晰的月球图像，我们应大胆地将反光映亮的阴影中的细节画进去；只有那些光线反射不到的角落或洞穴还绝对是黑暗的。除此之外还有一个原因：对月球而言，地球仿佛巨大的月亮，在月空挥洒光明，光照量根据地球相位的变化而变化。
上图为地球上的一处风景，下图为同一风景在月球上呈现出的样貌。在上图中，漫射光线的大气将相继层次的景色模糊化，使人产生一种远方的感觉。在下图中，因为月球没有大气层，天空一片漆黑，不同层次的物体都被清晰地勾勒出来；阴影处的细节也被极为明亮的区域所反射的光照亮。
在月球上看到的地球
在所有天体中，月球最适合用来观察地球。从月球上看，我们的星球展现出如此壮观的体积和外表，其特征值得我们长期关注。回想观察月球的条件，我们便能轻而易举想象到在月球上观察地球的情形。让我们来重温月球围绕地球所做的公转运动以及随之而来的月相。月球被太阳照亮的那面沿着不同方向呈现在我们眼前，由此造成了不同的月相。假如现在我们搬到月球上，就能观察到地球的光照效果：根据月球在运动中所占据的不同位置，人们可以从不同视角观察地球被照亮的那面。新月时，月球处在太阳和地球之间，并以未被照亮的一面朝向地球，因此这时地球上的人看不到月亮；而与此同时，在月球上看到的地球却是一轮耀眼的圆盘。当月球运转到某一位置，将被照亮的那面正对地球时（满月），地月扮演的角色就完全颠倒过来了。对我们的卫星而言，地球也经历了从新月到满月的各种相位变化。
虽然地相与我们熟知的月相相同，但我们还要注意的是，地相是在一定的视觉条件下呈现的，它是一种我们未知的宏伟奇观。
首先，我们应当理解地球圆盘对于月空的重要性。在地球上，与如同光点般的其他天体相比，月球是如此大而明亮，有时甚至驱散了夜晚的黑暗。那么在月球上看到的地球又是怎样的呢？地球的实际直径是月球的4倍，它在月空中也以同样的比例出现，因此满地的表面面积是满月的14倍大，光芒也尤为炽盛。地光对月球而言相当于第二种日光，我们也可以由此判断出它的重要性。新月过后的傍晚，月牙开始显现，我们依然能看到月面的剩余部分，它们被满地反射的太阳光照亮了，这就是被称为“灰光”的天文现象。
从地球上看到的月球（左）与从月球上看到的地球（右）
地球反照的光因为没有大气层的过滤而显得更加明亮，圆盘或月牙状的地球在月空中耀眼得无与伦比。我们的星球还展现出这样一种特性，即地球几乎挂在月球天空的同一位置上，因为地球是月球的运动中心，月球在围绕地球运动的时候总是以同一面朝向地球。然而，准确来说，地球在月球天空中的位置并不是绝对固定的。由于天平动的作用，地球的位置会产生些许移动，这种移动表现为在平均位置周围的摆动，但月球的运动却使太阳和其他星体进行规律的移动。在月球上的一天（相当于地球上的一个月），太阳和其他天体缓慢升起，经过地球，然后沉入地平线。
月球的“灰光”或“地照”
除了在夜晚照明，我们的行星还构成一座巨大的天上时钟。地球的相位标志着昼夜长短，而自转则使地球上的地理格局规律地从钟面掠过。这座雄伟的天文时钟高悬于朝向地球的月球半球的中心，随着月球上的人向半球边缘靠近，他们将会发现这座时钟越来越低矮；在月球正半球边缘，地球仿佛挨在地平线上的一个巨大球面，只有身处月球正半球的人才能欣赏到这一壮丽景象；事实上，由于上述运动的无规律性，月球正半球的边缘比月球的一半更大。无论如何，正如我们永远看不到月球的反面，地球的反面也同样背对着月球。
现在，让我们来谈谈地球圆盘表露出来的细节吧。在月球上看到的地球不像地理课上的图像那样精确。在大多数情况下，地球上的陆地和海洋被多变的白色区域分隔开来，变得模糊，甚至被完全遮住——这是地球大气层的云障造成的。
按照我们对地球表面全景图的印象，从远处看，海洋区域呈灰蓝或灰绿色，陆地区域更加清楚明亮，且细节多变，这是由构成或覆盖地面的物质的复杂性造成的。在皮卡德教授、科桑及其追随者们乘热气球飞入平流层后，我们对地球的全貌有了更加准确的了解。垂直往下看去，水面（即使不太深）几乎是黑色的，显露出惊人的气势，但随着角度的倾斜，这种强度很快便减弱了。原因有二：一是大气层厚度增加，二是倾斜的水面向眼睛反射了越来越多的大气层的亮光。
因此，从月球上看，在地球圆盘未被云彩遮蔽的区域中心，几近黑色的海洋被灰绿色调的陆地分隔开来；在圆盘边缘，上述对比鲜明的景象逐渐褪色，仿佛被淹没在光雾之中。我们还注意到白色的极地冰盖，随着季节变化，它们的外延也有所改变。
被“地光”照亮的月球上的景色
月球上的夜色。地球（此时高悬于天空）向月面挥洒光亮。
从月球上看，地球几乎在天空中一动不动，只是变化着相位。相位的变化对应着该地获得的光照方向。
在了解过从太空深处看到的地球全貌之后，现在我们可以思考望远镜中的地球是什么模样的。从识别某一细节的几何外形的可能性角度来谈辨认特定面积地形起伏的条件，地形特征、山体结构等只有在足够大的角度下显现，才会被有效认出，所以我们才会看到冰川、长河，欣赏冰雪消融产生的季节性变化以及植被覆盖区域的色彩更替。然而，如巴黎、伦敦、纽约一样的城市与余下的地面截然不同，它们仿佛斑点一般，很容易被认出，到了晚上，城市中的万家灯火一齐点亮，使这些斑点变得熠熠生辉；同样，为飞机服务的射向天空的探照灯好像断断续续的光点。地球大气层的厚度与杂质是发现这一切的天然克星，因此人们有理由认为上述发现只有在地球圆盘中心才能实现，因为此处的大气层最为稀薄，观察者的视线将会不受阻碍地到达地面。
假设站在月坑内部的人所看到的月空中的地相。近景是中央峰。
月球地面的色彩
作家、诗人们称颂月亮是一轮银白色的圆盘，但实际上他们错了。月球并不是我们惯常以为的纯白色，而是如它的别称“金发菲贝”所体现的，是浅黄色的。
通过与适当光源之间的比较，我们很容易判断出月球的色彩差异，但这是一种总体性的评估。实际上，月球表面的色彩不会比它的亮度更均匀。最基础的观察表明，月球表面存在差异，且照片上这一差异的明暗变化更加夸张。这些照片突出了明亮的白色区域，使其与阴暗的月海形成鲜明对比，其中月海的某些区域是几近黑色的。月海的弱光化性甚至使某些天文学家认为月海存在一种特殊的吸收效应，这种效应是该区域上覆盖的植被造成的，因而他们认为月海是暗绿色的；但就像我们观察到的那般，这一颜色并不普遍。然而对于这一颇具吸引力的猜想，我们将不会多做讨论，而是专注观察月球表面的各种色彩，它们的特性在很多方面都值得我们关注。
光照条件不同导致月表外貌发生改变。上图为太阳光斜照时的景象，下图是同一地点垂直光照时的景象。（根据洛维、皮瑟拍摄的照片所绘。）
天文观察者似乎都在致力于观察月球的地形。通过直接观察以及摄影累积的资料对于地形结构研究最具价值。如果月球不像人类通常教授的那样是完全死寂的，那么这些资料也有助于研究月球的地形变化。以上研究最好在光照最有利的时间内进行，以便突出月球地面的凹凸不平，也就是说最好在太阳斜斜照亮观察区域的时候进行。月坑或山脉因其巨大投影呈现出令人震惊的地表形态，让我们百看不厌。满月前后的月貌则迥然不同：月球正面的地形因没有阴影而变得不再鲜明；我们只能看到月球上的不同色调，还会感觉双目疲劳；月球如同一个耀眼的圆盘，其平坦外观展示出的地表形态远远不如其他时期有吸引力。然而，在这些条件下，我们的天文观测仍有广阔的研究空间。
满月时的月球不仅在亮度上有变化，在月面无数点的色彩上也是如此，特别是辽阔的月海或坑底平坦的月坑内部。这些极其微妙的色彩大部分都是灰色的变种，我们可以发现黄灰色、黄绿色、灰蓝色、灰绿色或是深灰色；其他区域则呈或深或浅的灰色（甚至几近黑色），而有些地区与此不同，是纯黄色的。最后，还有某些区域呈更特殊、更难以描述的深暗色，最合适的形容似乎是烟雾色。至于月球圆盘上由起伏地形（山脉、环形山、辐射纹）构成的明亮区域，大部分的色彩都介于在黄色与纯白色之间；它们是月球色彩的主要色调。
（1）蓝紫滤镜下的月球照片；（2）黄色滤镜下的月球照片。两者之间对比明显。
我们必须仔细观察，才能将这些色彩一一分辨。此外，我们还需要有利的可见度条件，也就是没有什么能够损坏或摧毁月球的色彩。此话的意思是，月球必须在天空中足够高，这样不仅能够摆脱地平线上的雾霭带来的糟糕影响，还能尽量避免大气层的吸收效应——这一吸收效应不均匀地施加在光谱的不同射线之上；在对月球色彩的观察中，大气层所扮演的角色是最重要的，即使表面看来天空很是纯净。
我们对这些不同色彩的测定，比起单纯好奇，更多的是出于兴趣。从这一角度而言，系统的研究是必要的。所有观察重复进行后能够推断出有关各种各样颜色的永久结论。如此一来，这些颜色就被认定为月球地面本身固有的颜色，且代表了不同结构的独特特征。
一些熟悉望远镜观测的人可能会提出异议：对这些色彩的判断符合实际吗？对比效果没有产生作用吗？我们首先考虑到了仪器问题。事实上，我们应当使用放大率不高的望远镜，其放大倍数不超过100倍。另一个值得注意的方面是，一般而言，除了某些细节，我们观察的图像尺寸都相对较小，以至于色彩和色度以某种方式浓缩在了一起，因此，投射在毛玻璃上的缩小景象是色彩无比丰富的缩影。
因此，对色彩判断的怀疑似乎站不住脚。剩下的是对比效果，或更确切地说是互补色的理论效果。此外，互补色理论对于那些视觉印象深刻的明显色彩尤为敏感。然而，这些条件在月球上远远不能实现。人们可以说在黄色区域附近的灰色可能看起来有点蓝，但是如果这样被认定为蓝色的区域延伸到绿色区域后产生的视觉印象依然是蓝色的，那么这一色彩则是真实的，因为蓝色和绿色不是互补色。这种情况在月球地面上比比皆是，因此它们的色彩似乎表露得很清晰。
摄影术为上述发现提供了佐证。一方面，在彩色滤镜下拍摄的照片上，不同区域的亮度根据彩色视觉识别会改变它们的相对色度。不过，这些改变很轻微，因为月面不同区域的光质是不同的，大部分的蓝色区域比黄色区域要暗得多。另一方面，某些不太明显的色彩很有可能是由不同色调混合而成的。这里我们以地球上的岩石为例：从远处看，岩石似乎只有一种颜色，但实际上这是由许多种色彩组合而成的。
尽管如此，还有一些反驳者辩称，观察者所采用的方式不一。在承认这些限制的同时，正式的结论仍是必要的：即使这些判断出的色彩与实际颜色并不一致，它们也证明了月面色彩存在差异。色彩的多样性恰恰印证了月球表面性质的多样性。观察到的这些特征还有可能带来用来研究月球起伏地形的形成与结构的新元素。
月面的表观结构
“佩塔维斯环形山”中央高原周围的地形与大裂缝
显然，月海整体呈现出一种支离破碎的结构。所有月海以一种马赛克似的方式排列，颜色不同，有大有小，却具有一种普遍的特点，那便是呈多少有些不规则的多边外形，有的轮廓还是曲线的；在大多数情况下，月海之间的分界线是白色或明亮的。
大部分月海的表面轮廓都难以定义，它们似乎延伸进了凸起地形之间的缝隙；我们在平底月坑内部也发现了同样的物质，月坑的圆形底部——有的非常广阔，如席卡尔德月坑、格里马尔迪环形山、托勒密环形山、阿基米德环形山、柏拉图环形山等——确实呈现出与月海性质相同的分类。如果我们将高立于月海平原上的月坑或孤峰也算为月海的一分子，就会感觉所有凸起地形都是从一个结构不均的原始表面冒出或“挤出”来的。
在月海这一普遍结构上我们注意到了一些明显的差异。云海(1)和风暴洋的南部之间没有任何分界。它们构成了一个由小块和起伏——山峰、山脉以及若隐若现的月坑——组成的广阔的复杂整体。其他月海上的小块面积更大，且地面上的起伏也不多。在零碎的小块与地面起伏之间似乎存在着一种明显的联系。
月球的这一起伏地形表现为数不胜数的月坑。大部分的月坑乍一看是圆形的，尤其是大型月坑，实际上它们呈现出的是多边形，外侧山脊与附近区域的裂缝或凸起地形的走向平行。月坑之间经常相切或相互侵占，看起来就像洞穴一样，通常而言，坑底总是低于周围地面。最后，许多月坑呈星座状向四面八方辐射，有的占地面积相当广阔，比如，以第谷坑(2)为中心的广袤月坑占据了月球圆盘相当大的一部分。
平底月坑内部结构的不规则性——洛维、皮瑟摄
左图：与凸起地形走向相连的不完整或彼此相接的月坑——洛维、皮瑟摄
右图：多边形或形状不规则的月坑——洛维、皮瑟摄
大部分的灰色区域或月海均没有明确的边界，一些起伏地势在其表面突兀而 起。——洛维、皮瑟摄
月球上的风景：地平线上有一处隆起。根据洛维、皮瑟的理论，隆起产生了许多在月表被观察到的月坑。
(1) 月球上七大月海之一，七大月海为风暴洋、冷海、雨海、丰富海、静海、云海、澄海。
(2) 也称第谷环形山，位于月球正面南部，是月球表面最著名的环形山之一，在地球上肉眼即可看到。
月球地形形成假说
由上升隆起造成的月坑成因假说图示：A处隆起的山峰解体，接着B处隆起崩塌，产生了C处的凹陷。
即便是最没有先入之见的人，在看到月坑全部明显外观时，都会联想到火山现象。这是第一种假说：人们通常使用的“火山口、环形山”这一名称便来源于此。然而，该名称只是缘于外貌上的相似，实则经不起逻辑考察。火山与月坑在规模与特征方面存在着太多不同。假如通过火山现象我们注意到以某种方式活动着的内部力量的扩张，就可以坚持月球地形的形成与火山有关这一假说。最合理的解释便是基于月心力量扩张这一普遍原因。由洛维和皮瑟明确提出的主流观点认为，月坑是地面隆起后的下沉，其他凸起地形则是由相互作用的小块的断裂和上升造成的。我们要记住断裂、开裂以及地形走向这些特征。它们与我们将要提出的结论有关系：所有源于同一观察事实的假说必然包含许多共性。
然而，我们注意到，还有其他完全不同领域的现象参与进来，例如最初由大大小小的陨石造成的密集撞击。我们似乎在亚利桑那沙漠找到了对这一观点的佐证：根据各种迹象，亚利桑那沙漠的巴杰林陨石坑只能归因于巨大陨石的坠落。我们很难把这种罕见情况作为统一的解释。此外，这些天外飞石导致了不可思议的混乱，它们随机着陆，没有规律可言，这一点与月球不同岩层之间似乎存在着的明显关系不相一致。确切地说，法国天文学家德尔莫特先生的理论正是建立在这些事实的基础之上的。德尔莫特先生基于通过裂缝溢出地面的内部岩浆，设想出一种与隆起截然不同的机制。他还对裂缝的成因进行了合理的剖析。德尔莫特先生设想的扩张机制对我们来说也同样必要，它解释了我们在观察过程中先后注意到的那些特征。
人们经常把月海表面比作从月壳凹陷区域溢出的膏状岩层；这一点似乎被部分月海边缘月坑密布的外观证实了。
根据上述定义的一些特征，月海似乎很有可能被视为由不同元素构成的原始月壳的遗迹代表——呈现出块状和格状的外貌。
这些在边缘处形成较小阻力线的块状结构可被视为或深或浅、或长或短的裂缝的起源。根据一些已然过时的观点，内部岩浆可以填补某些裂缝，形成白色的条痕；或者岩浆流经线路边上的蒸汽会引起一种化学变化，一种在人类眼中外表不变的变化。因此，我们提出一种现象来证明：使月面广袤区域布满星形裂纹的明亮辐射纹。哥白尼环形山四周的事实对于解释这一观点非常具有意义：可见的分支条痕通常将不同块的轮廓限定在其颜色范围内。酒海上也有类似的现象，它被第谷环形山的其中一条长辐射纹的末端穿了过去，第谷环形山的另一条辐射纹在云海上有两条平行分支，它们环绕着云海内外的不同地面。所有这些事实都有利于与表面断层的某些特征建立密切的联系，并倾向于否定某些天文学家提出的笼统解释。洛维和皮瑟将这些亮条痕阐释为由远方喷发中心周围的气流吹来并撒在地表和凸起上的粉末状沉积物，但这一理论存有一个严重缺陷：如果月球大气在某一历史时期确实相当强大，能够实现上述风力运输，那么它也会轻易造成许多麻烦，干扰沉积物落在地面上，抑或在之后改变条痕的形状。然而，我们可以确定的是，在各种微型月坑附近发现的一些或多或少呈辐射状的小晕圈可能与远处强烈爆炸的喷溅物有关，月球的低重力环境加速了这一结果的产生。
白色辐射为不同色调的月面划定了界线，从一个月坑没有中断地延伸到另一个月坑。——洛维、皮瑟摄
如果人们仔细观察从一个中心辐射出来的大裂缝，就会发现它们与零碎的地面开裂有一定联系。确实如此，在这颗星球上，有一部分区域拥挤着大大小小的神奇月坑，而无论在哪一方面，第谷坑的星形裂纹都是最重要的。当前介绍的假说认为，月球地形是由内部物质溢出裂缝造成的，因此布满月坑的该区域体现出更加支离破碎的地形特征。此外，如果我们仔细观察这些巨大的白色条痕，就会发现它们呈现出来的样子绝对不是一整条痕迹，而是与地形特征有联系的、走向几乎相同的连续条痕。
之前已经说过，凸起在月海的崛起方式解释了原始地表的隆起，而在月海边缘或附近，我们也注意到了类似的地貌。
在观察哥白尼环形山以及相邻的风暴洋时，我们还发现了其他证据。在这片广袤的地表有着数不清的凸起、小山脉和月坑，月坑通常不大完整或不太明显，仿佛整体没有完全舒展开来。月球的这块区域在某种程度上似乎还处在胚胎状态，它的特点对于我们正在思考的机制而言非常重要。接下来我们要阐明该机制的原理。
图为根据内部岩浆渗出假说的形成一个月坑的连续阶段剖面图。
假设坚硬的月壳内部是在月心力量的推动下随时可从裂缝溢出的流动岩浆。根据裂缝的性质，渗开的岩浆将呈团状堆积在地表，或在地表延伸开来。现在，如果一连串的裂缝围成完整一周，溢出来的岩浆形成一圈封闭的凸缘，这在我们眼中就是月坑外围的环形山。坑底低于周围地面这一特点很容易解释：膏状物质只有在内部推力的作用下才能喷发，因此相对真空促进了由重力导致的单块月面的下沉，或者说单有重力这施加给地底流体的唯一压力，也足以使岩浆漫出环形的裂缝。也许这些因素最终互为依靠，同时发挥了作用。有人会问，如果内部推力占了上风呢？内部推力将月坑底盘高高托起，超过更坚固的外圈，因此月坑底盘本应是凸出的。这样的情况确实存在，例如波希多尼环形山、特埃特图斯陨石坑、瓦尔格廷环形山，后者就像矗立在施卡德环形山东南部的一张巨大餐桌。
在这种情况下，尽管我们在面对问题时总是保持谨慎，也要指出尤其利于当前理论的几个特点。
某些月坑呈现出的轮廓差不多是三角形的，这是由格状结构造成的。当人们把这些月坑与影响其轮廓的灰色区域（云海、雨海）做对比时，会发现二者之间的近似度非常惊人。总体而言，正如下文实验所示，在岩浆形成月坑环壁的时候，其轮廓角变钝或消失了。如果说许多月坑的轮廓是清晰的多边形，那么还有一些月坑因其几何外形的多边性可能近似于圆形，我们完全可以理解这一点。另外，无数裂开的缝隙或开裂痕迹则呈现出非常明显的曲度。
风暴洋表面的月坑胚胎——洛维、皮瑟摄
云海上的“直墙”外观证明了月面某些部分突然发生的沉降。
在各种月坑环形山上可以观察到的阶地形状缘于交替的喷发（伴随连续的上升和下沉运动）。在月球上这类运动的发生显而易见；上升和下沉运动痕迹出现的时间很有可能晚于巨大地貌的形成时间，人们可以从那些与高低起伏的普遍地貌相切或平行的巨大裂缝中看出一丝端倪。类似的现象在形成期的月坑内部也有发生。它们解释了月坑底部中央山峰和其他到处凸出的细节的由来——中央山峰及其他凸出地貌总会出现一些或明或暗的走向。这些相嵌或相接的月坑通常被归因于相互叠合的岩层，它们由原始裂缝在排列和宽度上的运动同时酝酿而成。让桑环形山是这种复杂地貌的一个显著例子，其中还依稀可见这种地貌的某些元素。弗拉卡斯托罗环形山、勒特罗纳环形山等这样有缺口或不完整的月坑也很容易解释：它们是由原始裂缝的不均匀所造成的。
因此，通过交叉以及各种多边形区域，裂缝形成的整体网格能够产生各种环形山，这些环形山或多或少清楚地保留住地面的原始轮廓。现在，我们要把注意力转向那些数不胜数的小月坑。大部分月面学家倾向于承认这些微小的岩层代表真正的火山结构，将它们与月坑的概念所代表的区分开来。确实，人们将它们视为真正的火山口，这些在山顶、环形山山脊或交叉口的火山口与某些裂缝或简单的亮条痕排成一行，而将这些亮条痕与已湮灭的开裂进行比较是非常合乎情理的。这可能又是一个支持我们理论的因素，在能考虑到的范围内，我们将通过下文的实验过程来凸显这一事实。
月球上的人可能看到地平线上方广阔雄伟的峭壁——“直墙”。
在一个涉及上述条件的实验中人工制造出的月坑类型
亮条痕与相交的裂缝构成的网格。在它们的交叉点或延伸路径上，我们发现了小小的火山口和“白点”。
月球岩层：多边轮廓与凸起的条痕外貌相连。——洛维、皮瑟摄
某些实验遭到了许多批评，因为它们自称完美重构了月球的地貌，但是所讨论的元素太不成比例，同时所使用的物质也并不完全相同；但如果人们仅要求这些实验证明或论证其理论，且所援引的力量在预期范围内运转良好，那么这类企图是可行的，因此我们将会看到，月球地形的主要类型可以根据设想的机制进行归纳总结。事实上，上文已经提供了一个关于月球地形成因的合理解释。
在这些实验中，厚厚锌层上的不规则的齿形边缘代表划定多边小块界线的开裂，这些小块的形状类似月球上不同的块状地面。这块“地壳”被放置在黏土做成的、有一定流动性的岩浆上，而这些都被放在可高温加热的金属板上。于是，设想机制得以实现：黏土中蒸汽的膨胀提供了内部推力，轻微的垂直压力代表中心块面的重力，弥补金属小板的轻巧。在这些条件下，岩浆如预期一样喷发。这些特征与月球岩层的特点基本一致。
实验中在裂缝交叉点或延伸路径上形成的火山口形岩层
最后，喷发现象将处在隆起中的膏状岩浆伴着蒸汽喷射出来，最终留下一个小小的火山口，而实验过程中的这些意外恰好与月球上的发生条件相同。
我们之所以长期坚持这一假说，是因为这一假说不仅与以前的其他假说有着千丝万缕的联系，而且似乎适用于月面上的所有凸起现象，而这些凸起是我们观察月球表面时必不可少的部分。从各个方面而言，实验的验证是可取的，因为它建立在根据观察所得的当前的知识基础之上。然而，观察只能为我们提供外表方面的资料，对于研究无论是构成月面元素的结构本身的准确细节，还是月壤的矿物质组成，它都无能为力。
无论如何，我们的概述见证了自然力量的强大行动力，这些自然力量将整个月球表面雕刻成我们如今看到的模样。这是长期以来月球的最终状态吗？一切都不会再有变化吗？在月球的表面或内部是否依然有一些东西正在活跃着，并努力引起月面改变，吸引未来天文学家的注意力？总而言之，月球局部地区的一些孤立或周期性的现象能使自己区别于周边地貌。
各种观察都使人们相信其生命物质的存在，这是我们即将关注的一个重要问题。
月球是死寂的世界吗
在不同光照条件下拍摄的孪生月坑“梅西耶”——洛维、皮瑟摄
通过上文给出的对月球表面及其细节特点或外貌的描述，我们已经强调，所有这些地貌之间的区别非常明显，且从未被扰乱或改变过。我们研究的论点与变幻莫测的大气层没有任何关联，因为如果这种大气层的影响存在，意味着它的波动会部分或完全阻碍我们对各个点的观测，同时降低我们对月貌细节观测的精确度。事实上，在这种情况下，我们永远不能观察到任何明显的、可确定的细节。
另外，关于月貌变化的发现为数众多。我们不能像为了专门研究这一领域而进行考证观察那样，将它们一一列出，但至少会总结那些吸引我们注意的事实的主要特点，这些特点被人们归纳为：一些是在某些内部活动的影响下的月球地面本身，另一些则表现为外部因素造成的表面结果。
首先，人们可能已经注意到某些月坑轮廓和面积的变化。照例引用最著名的案例：丰富海上两个相邻的陨石坑，它们均被冠名为“梅西耶”(1)。18世纪末，德国天文学家施罗特报告了梅西耶陨石坑的瞬变外貌，比尔和梅德勒在绘制月球地图时，于1829年仔细核验了该断言；他们没有错过任何观察该地点的机会，因而汇集了300份观测报告。根据这些报告，他们认为这两个是孪生月坑：“直径、形状、高度与深度、内部色彩甚至环形山上某些山峰的位置，一切是如此的一致，这两个月坑的形成必然是某种独特的巧合，抑或受到了某些依然未知的自然定律的干预……它们的样子总能被我们精准地描述出来，它们的外形是如此明显，以至于即使是最轻微的尺寸或形状的改变都应被我们察觉。施罗特的发现促使我们对该区域仔细地进行研究。”之后在1842年，天文学家格罗特胡森注意到这对孪生月坑已经不再相似。正如其他观察者所指出的那样，它们之间的差异明显到性能相当弱的望远镜也能识别。今天，公正且不容置疑的摄影术为这一差异性带来了证据。由于很难假设比尔和梅德勒可能受到了幻觉的愚弄，根据他们坚韧不拔地在任何情况下一再进行的如此细致的观察，一个公认的逻辑结论便产生了：那里真的发生了变化。
我们注意到，在这种观察中，所涉及到的各种条件使问题复杂化了。
任何物体的外观都会因为照明方向改变而改变。人们在某一时刻看到了该照明下的物体，有时一个阴影部分的某一点被照亮，随后隐没，而另一点则显露出身影。鉴于月球运动相对于太阳和地球的复杂性，某一地貌细节在每次观察时呈现出惊人的相似性这一情况是非常罕见的。根据该细节的地表形态，它在某一特定日期呈现出的外形特点不会出现在其他情况下，我们只有在一切环境因素均回到初始状态时才能重新欣赏到这一景象；确切地说，人类在不同时期，即光照和视角条件不同的情况下拍摄的梅西耶陨石坑的照片会显示出这一岩层整体外观的轻微变化。
除了外形上的差异，因光照更充分而产生的明暗变化也会导致地形外表发生变化。让我们以一个明确的月坑为例。当太阳斜斜照过来时，该月坑的环形山及盛满阴影的坑穴被勾勒得清清楚楚；当月球呈现其他相位——该月坑被正面照亮时，因为没有阴影衬托，该地表形态隐匿不见，整个地貌只能通过环形山、坑底以及周围地面构成物质的或明或暗的色调被辨认出来。此时，一些令人困惑的外观出现了：月坑不再呈现为一个轮廓有限的环状物，而是不再整齐，或者说出现了许多缺口；因为如果一个被光线强烈照亮的粗糙地表的色调不均，却与底部或外侧地面的色调相同，那么它看起来可能是平坦的，并且形成一种缺口。在这些条件下，相对阴暗的斑点显露出身影，仿佛一些岩层侵占了该地形消失的地方，其他情况下这些斑点是看不见的。同样，如果环形山与外侧的白色区域融为一体或横跨整块岩层，它的阴暗部位的宽度看起来会有所变化。
由于环境的多样性，我们很容易找到无数的细节。前文给出的笼统解释足以让我们理解决定外表和可见性变化的种种条件，其原因无外乎地形和反射能力各有不同的地面所上演的光影把戏。通过观察文中两张具有联想意义的照片，我们便会察觉到这一点。这两幅图展示了实验室的实验结果：结构复杂的地表由于光照倾斜度的简单变化而呈现出不同的地貌。
所有这一切都教育我们，在断言月面不同地点是否发生了周期性的内在或实质改变时，一定要保持谨慎。
此处绘制的是月球阿特拉斯山脉内部在充分光照下的部分最阴暗的斑点。
由不同色调元素构成的略有起伏的同一月球表面在不同光照下的外貌变化，左图是斜照，右图是垂直照射。
我们要指出被观察到的地貌变化中一个细节的存在——通常是一个小型的火山口。人类之前在此地从未发现过这类地形；抑或以前观察到的这样的细节消失不见了。人们还指出了某些小型岩层可见度的不规律性，以及似乎盖住了地面的各种斑点轮廓或亮度的变化。为此，我们援引了创造新地形或毁灭旧地形的火山活动来做解释。
交替不可见的情况被归因于蒸汽或粉末物质形成的雾暂时遮住了其喷射口。至于亮斑或暗斑，它们的变化让人想到沉积在地面的积雪或冰霜——由于化冻，地面变得潮湿，不再反射光线，而是将其吸收，因此呈现出深色色调。
总而言之，这涉及多样或多变的地貌，由于我们尚不能在相当近的距离观察月球，直接看到地貌变化的发生，所以它的原因还有待研究。至于月面白斑的出现，它可能是由类似强烈反射光线的冰霜或尘雾的沉淀物引起的，也可能是简单的反差效果所致——在合适的光照下，月面白斑部位与周围区域之间的对照非常明显，石板屋顶是一个很好的例证：它在一定入射下看起来比天空还亮，是其结构决定的反光或简单明亮的色调造成的。
普林尼环形山在不同光照下的外貌变化——根据法国天文学家达尔内先生的发现所绘
出于不可或缺的审慎，我们尤其难以做出判断。一位观察者无论技艺多么娴熟，也可能沦为错觉或视力缺陷的受害者，尤其是在他观察微小或不太明显的细节之时。一个凸起或是火山口状坑洞会由于其形状以及沿一定方向或陡峭或平缓的斜坡而在光线的某一入射下变得可见，但在其他入射下则不然；当一物体在这两种情况下均保留可见性时，相邻地形的存在却使人倾向于猜测它已然发生了变化，甚至消失了。这些情况因为望远镜图像的不稳定性而进一步恶化，当望远镜图像有些瑕疵时，观察者依然可以看到详细的细节，却不再能做出区分，除非具有完美的视力。
最后，不要忘记的是，我们研究的大部分案例都涉及旨在固定地貌各自位置与比例的月貌复制图、草图或地图之间的比较。不过，鉴于月貌混乱无章，即便是绘制有限空间的众多细节，人类能够自信不出任何错漏吗？尤其当受限于天气形势和观察时长的时候。于是，摄影术爆发出了无可争议的优越性。
我们在月球表面可能发生变化这一问题上徘徊了很长时间，这是因为该问题非常重要。假如人们发现了喷发或大气紊乱等确凿的物理活动表现，那么月球将不再像我们通常教授的那样，是一个有惰性的、永远死寂的世界，但我们还没有获得这样的证据。直到现在，摄影术也没有记录到任何公认的、真实的地形变化（所记录的图像不存在出错的可能）。而摄像机的感光板通常以一种比视力更夸张的方式凸显由多变的色度或对比产生的外貌变化。
况且，刚刚阐述的对事实的讨论诞生出保持观望的必要性。我们没有权利质疑所观察到的表面变化，也不能全然接受可能造成地表变化的某种物理现象的真实性，因此我们会避免将那些偶然现象所产生的景观放到文中的月貌描述中去。
这是否意味着这个问题永远得不到解决呢？并非如此。这些研究激发出了许多兴致勃勃的观察者的极大热情。以现有的研究方式和手段还不能一锤定音；光学仪器业改进后获得的照片将使我们得以更加深入地探索这一奇妙的星球。总有一天，人们会获得足够多的精确资料，对它们的分析处理将产生无可争辩的对照，而这些对照则有可能使人类最终认识那些在月球表面观测到的现象的本质。
(1) 现在这两个陨石坑分别叫梅西耶和梅西耶A，它们被认为是一个撞击物以极小的撞击角度在月球表面因为移动而留下的两个连续的陨石坑。
月球世界
月球是否可以居住是人们向天文学家提出的普遍问题。我们已经在文中表明，即便是目前性能最强大的天文仪器也无法提供正面的、积极的证据，因此回应这一合理的好奇就不得不基于逻辑推理，依靠观察所带来的某些数据、推论以及对照。于是，我们需要对之前学到的知识进行总结。
干旱荒凉是月球表面的普遍岩相。没有任何迹象表明月球上存在水的流动或积聚，即使是那些呈冻冰状的区域；如果这一对我们而言不可或缺的元素存在于此，月球就不可能没有大气层，或者说月球的大气层就不可能同某些观察所揭露的那样稀薄。
因此，我们很难使用类似“有机生命”这样的词，也很难将各种根据所接收的光照而变化的黑斑阐释为植被覆盖区域；事实上，在照片上显得更暗的烟绿色的斑点曾被解释为植被地区（我们在地球上也有同样的体验：镜头下的原野和树林比肉眼看到的更暗）。根据对观察条件的严格审查，这些令人迷惑的外表是由地面的不同结构与成分造成的，这些地面对光线的反射能力有强有弱，或者本身就具有闪光的性质，于是在多变的对照下被人类发现了。
尽管如此，人们还是认为月球上可能存在植物有机体（如果我们描述不出认知之外的事物，就用这个类似的名字来称呼它们），它们能够适应与地球上的截然不同的生存条件。这些植物有机体要能适应交替出现的可怕温度。日月距离近似等于日地距离，因此在月球上看，太阳呈现出的大小以及提供的辐射量几乎与地球上的情况相同，但由于缺乏大气层，这一辐射的热度一点都得不到减弱。据估计，在太阳充分照射时，月球地面温度将高达100摄氏度以上；当夜色入侵时，地表会丧失这一温度，隐藏在凸起地形阴影里的这些区域保持结冰状态。确实，由于缺乏具有保护功能的大气层，月球地表接收和积累的热量会马上消散，因此除非具有保持一定温度的性质，夜间或阴影里的地面温度将保持在绝对零度左右，也就是-237摄氏度(1)！
月球地表的每个点在15个地球日期间交替承受这些巨大的极端，根据月球的运动，15个地球日是月球上从日出到日落，或从日落到日出的时间间隔。从日出到日落或从日落到日出的过渡有些迟缓，太阳要用上差不多1个小时才能浮出或坠入地平线，但在太阳逐渐上升或逐渐下落时，除了地面光照的逐步增强或减弱，在一天的开始或结束的前后时间里不会发生任何黄昏现象。除了巨大神奇的太阳，月球上的白天与地球上的没有半分相似之处。
总之，根据目前我们学到的所有知识，决定月球世界的环境条件与动植物蓬勃生长的地球上的情况截然不同。如果人类克服星际航行的种种困难移居月球，他们将不得不与缺水、缺空气做斗争，不得不面对难以承受的太阳辐射和寒冷，这些条件可能会使这些人变成阴影里的木乃伊！
因此，如果仍然假设月球上存在“生物”或“植物”，我们想象不出它们的模样。我们不仅想象不出它们的构造，也想象不出它们可能拥有的生理功能……
在地平线之外，人们依然能看到一角地球。当夜幕降临时，月球完全陷入只有恒星的强烈亮光才能驱散的黑暗之中。
(1) 现一般认为月球表面温度可高达127摄氏度，低至-173摄氏度。（NASA）