地球到月亮的距离是怎么测出来的？
2000多年前古希腊人就用几何法测出了地球到月亮的距离（详细大家可上网查询），当时测出的地月距离是41万千米，而现在测出的地月平均距离38万千米，看看误差有多大？后来有陆续出现一些方法，都有较大地误差，直到1969年7月21日阿婆罗11号登月，在月亮表面放置了第一台角反射器，人类才比较精确地测出地月距离，以后又安置了四个，能准确到什么程度？反正根据测量发现月亮每年远离地球3.8cm。
据说，登月的宇航员还没返回，地面的测量站就利用激光测出了地月距离。而我国直到2019年6月8日向月亮发射激光后才被接收到，并最终经历五个月时间，观测到月亮上全部五个角反射器反射的信号。
角反射器类似于自行车的尾灯，大家都有经验，夜晚行车，不管汽车灯从哪个方向照射自行车尾灯，尾灯都能反方向将灯光反射回去，这是因为尾灯是由许多组三个相互垂直的平面镜组成，根据光学知识不难证明，从任意方向射向平面镜的光线，经三个相互垂直的平面镜的三次反射后的出射光线，一定与入射光线平行且方向相反。角反射器也是这样，因此，只要我们向角反射器发射光线，并记录光线由发出到接受到的时间，而光速已知，根据公式s＝vt就可计算出地月距离。这似乎是用一个手电筒就能完成的任务，其实，问题远没这么简单。普通的手电筒发出的光在传播过程中受大气层的阻挡，会很快消失，有人观察几百米就看不到了。照射月亮，可以说是有去无回，完成这样的任务只能使用激光。现在普通人都能拥有激光，但真正能测量地月距离的的国家就有限的几个，所以，测量地月距离对激光技术也有很高的要求。
其实关于如何测量地球和月亮之间的距离，我想大多数人都能想到一个办法，那就是用”光“来测量。事实上，也确实是如此操作的。
只不过，由于地球和月球之间的距离很遥远，用普通的镜子和普通的光都是不行的，需要一些特殊的装置，而且还要能装到月球上。
那具体是如何操作的呢？这还要从“阿波罗11号”登月说起，这是人类第一次登月，并且阿姆斯特朗在登月后说的“自己一小步，人类一大步”成为广大人民群众记忆最深刻的一句话。但是阿姆斯特朗他们不仅仅是去登月的，他们还有很多其他的任务，比如：采集月球表面的岩石标本等等。这些任务当中，就包含了一项特殊的任务，这个任务要求他们把月球激光测距实验的一起放置在月球上，这其中包括了一台激光测距反射镜阵列和被动式月震仪。
但仅仅凭借这一台，测出来的数据一定会有很大的误差。因此，随后的几次登月中，“阿波罗14号”和“阿波罗15号”也都留置在月球上的一台复归反射器，美国航天局希望以此来增加测量的精度。
但这还没有完，不光是美国宇航局在忙会这个事，其实当时的苏联也在想办法测量地月距离，他们因为没有载人登月的能力，所以，改变了方略，采用的是送无人驾驶的苏联月球车1号和月球车2号登月，这两辆月球车也携带了较小的阵列。
所以，美国宇航局和苏联一共在月球上放置了5个测量点，虽然其中月球车1号的信号不稳定，但是月球车2号及美国航天局的那三台仪器都正常运转，所以基本上可以保证实验的精度。
在月球上放好了装置，那就可以开始进行测距了。美国Lick天文台在1969年8月1日起，就又开始成功观测到了自于“阿波罗11号”反射器的激光测距回波信号。除此之外，McDonald天文台也观测到了。除了美国的实验室，法国和日本的天文台也相继观测到回波数据。
而“阿波罗15号”安装完毕后，意大利的天文台，南非的天文台，包括我国云南天文台也都接收到了回波信号，并且都做到了误差尽在厘米的级别。
不过，相信你一定纳闷，这些光难道不会跑散，或者在大气层被拐跑么？
实际上，确实是有可能的，因此，为了能够观测到。科学家是把具有高度同向性脉冲激光束射向月表的反射镜阵列，利用反射镜把光沿原发射方向返回地面的测距站。通过计算发送和接收的时间间隔，以及光速，就可以计算出地月之间的距离。
为了能够保证成功，就拿“阿波罗15号”的反射镜阵列来说，仅仅0.3平方米的面积内，就布满了140个多角反射镜。
其次，确实光子在穿过大气层时，会在途中受到很多干扰，比如：地磁场就会干扰。甚至还有可能有宇宙中引力波的影响等等。所以，到达月球表面再反射回来的光子其实很少很少，每做10次，能有一个回来的光子就谢天谢地了。为了保证测量实验的精度，科学家使用了目前精度最高的原子钟来计时，并且科学家花了几十年时间，积攒了大量的光子数据，并用这些参数测算出了月球的轨道。
你可能要问，为啥要搞得这么麻烦，就为了测量地球和月球之间的距离？其实这还是把问题想得太简单。测量地月之间的距离其实有很重大的意义。我们来列举一些：
- 科学家通过分析逐年的数据发i西安，月球正在远离地球，具体来说是，每年平均3.8厘米的速率在加速远离。
- 月球可能有液态的核心。
- 万有引力十分为稳定，从1969年至今，牛顿重力常数G变化极其微小。
- 月球轨道精确度是在爱因斯坦广义相对论所预测的范围内的。
所以，看上去虽然只是一个测距，实际上可以帮助我们检验很多物理学理论，也能够帮我们增进对于月球自身的了解。其实何止测距要检验物理学理论，曾经宇航员登陆月球时，还在做自由落体运动。你看连这么基础的实验，就还在登月任务上去做，除了教育意义之外，其实本质上还是在检验基础物理学理论是不是足够坚实。
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未来我们国家可能会上马一个天琴计划，虽然天琴计划的主要任务是探测引力波，但它同时也会测量地月之间的距离，或许到那个时候，我们还能够获取到更加精确地月距离的相关数据。
