Луна

Наша ближайшая планета

Луна

С любого места на Земле в ночном небе видна Луна, спутник Земли и ближайший небесный объект (384,400 км). Древние культуры почитали Луну. Ее представляли богами и богинями в различных мифологиях — древние греки называли Луну «Artemis» и «Selene», а римляне называли ее «Luna».

Когда первые астрономы посмотрели на Луну, они увидели темные пятна, которые, как они считали, были морями (maria) и светлые области, которые они считали землей (terrae). С точки зрения Аристотеля, которая была общепринятой теорией в то время, Луна была идеальной сферой, а Земля была центром Вселенной. Когда Галилео Галилей посмотрел на Луну  в телескоп, он увидел другую картину Луны — пересеченный рельеф из гор и кратеров. Он видел, как ее внешность изменилась в течение месяца, и как горы отбрасывали тени, что позволило ему вычислить их высоты. Галилей пришел к выводу, что Луна была похожей на Землю в том, что она имела горы, долины и равнины. Его наблюдения, в конечном счете, способствовали неприятие идеи Аристотеля о геоцентрической модели Вселенной.

Поскольку Луна находится так близко от Земли относительно других небесных объектов, люди исследовали ее поверхность и осуществили неоднократные высадки. В 1960-е годы Соединенные Штаты и СССР были вовлечены в массовую «космическую гонку» по высадке человека на Луну. Обе страны отправляли беспилотные зонды на орбиту Луны, фотографировали ее и садились на поверхность.

Нил Армстронг

20 июля 1969 года, участники проекта «Аполлон 11», американский астронавт Нил Армстронг, стал первым человеком, ступившим на Луну. В течение шести лунных миссий с 1969 по 1972 г., 12 американских астронавтов исследовали поверхность Луны. Они сделали наблюдения, получили фотографии и привезли 382 килограмма образцов лунного грунта.

«Луноход-1» (Аппарат 8ЕЛ № 203) СССР

СССР пошел другим путем, и 17 ноября 1970 года на поверхность Луны был доставлен  первый в мире планетоход «Луноход-1» (Аппарат 8ЕЛ № 203), который вел исследования на протяжении 11 лунных дней (10,5 земных месяцев), управляясь с Земли. «Луноход-1» и «Луноход-2», запущенный в 1973 году, были предшественниками современного марсохода Curiosity, успешно исследующего поверхность Марса.

Что же мы узнали о Луне из этих исторических путешествий?

 

Что на поверхности Луны?

Как мы уже отмечали, первое, что вы заметите, когда посмотрите на поверхность Луны — темные и светлые участки. Темные участки называются моря. Существует несколько известных морей.

1. Mare Tranquilitatis (Море Спокойствия): место высадки первых космонавтов

2. Mare Imbrium (Море Дождей): крупнейшее море (1100 километров в диаметре), место прилунения «Лунохода 1»

3. Mare Serenitatis (Море Спокойствия)

4. Mare Nubium (Море Облаков)

5. Mare Nectaris (Море Нектара)

6. Oceanus Procellarum (Океан Бурь)

Моря покрывают лишь 15 процентов поверхности Луны.

Лунные кратеры

Остальная часть лунной поверхности, состоит из светлых гор — сильно испещренных кратерами регионов. Экипаж «Аполлона 11» отметил, что горы, как правило, от 2,5 до 3 км выше средней высоты поверхности лунного рельефа, в то время как моря низменные равнины, примерно на 1,2 – 1,8 км ниже средней высоты. Эти результаты были подтверждены в 1990-е годы, когда орбитальный зонд «Clementine» сделал высококачественные снимки лунной поверхности.

Карта основных лунных кратеров

Луна полна кратеров, которые образуются при ударе метеоров о ее поверхность. Они могут иметь центральные пики и террасные стены. Центральный пик образуется при ударе, подобно всплеску на поверхности воды, при попадании на нее небольшого предмета. Лунный материал от удара метеора также может быть выброшен из кратера, образуя лучи, исходящие из него. Кратеры бывают разных размеров, и горы более густо покрыты кратерами, чем моря. Более светлый оттенок гор объясняется тем, что в результате образования кратеров на поверхности Луны, из ее глубин выбрасывается свежая порода, которая меньшее время подвержена воздействию солнечной радиации, чем грунт на остальной поверхности. Существует еще один вид кратеров, дно которых выглядят как множество концентрических колец. Эта структура создается огромной силы ударом, который поднимает поверхность Луны волнами.

Помимо кратеров, геологи заметили конусы шлаковых вулканов и старые лавовые потоки, которые указывают на то, что луна была вулканически активной в какой-то момент своего существования.

Луна не имеет истинной почвы, поскольку она не имеет ничего живого. Лунная «почва» называется реголитом. Космонавты отметили, что в реголите был мелкий порошок из обломков горных пород и частиц вулканического стекла вперемешку с большими камнями.

Изучив породы, привезенные с лунной поверхности, геологи обнаружили следующие характеристики:

1. Моря состоят, в основном, из базальта, магматической породы, образовавшейся из застывшей лавы.

2. Горные районы включают, в основном, изверженные горные породы анортозит и брекчию.

3. Если сравнивать относительный возраст горных пород, то горные районы гораздо старше, чем моря (4 — 4,3 млрд. лет против 3,1 — 3,8 млрд. лет).

4. Лунные породы имеют очень мало воды и летучих соединений в них и похожи на те, что встречаются в Земной мантии.

5. Изотопы кислорода в лунных и земных камнях похожи, что указывает на то, что Луна и Земля образовались примерно на том же расстоянии от Солнца.

6. Плотность Луны (3,3 г/см3) меньше, чем на Земле (5,5 г/см3), указывающая, что Луна не имеет существенного железного ядра внутри планеты.

Также были получены следующие данные:

1. Сейсмометры не обнаружили никаких «лунотрясений» или других признаков движения тектонических плит (движений в лунной коре)

2. Магнитометры орбитальных космических аппаратов и зондов не обнаружили значительного магнитного поля вокруг Луны, что подтвердило то, что Луна не имеет существенного железного ядра, как Земля.

 

Образование Луны

До полета «Аполлонов» и «Луноходов» существовало три  гипотезы о том, как образовалась Луна.

 Гипотеза совместного образования: Луна и Земля образовались примерно в то же время неподалеку друг от друга.

Гипотеза захвата: Земля и Луна образовались в разных частях Галактики. Гравитация Земли захватила полностью сформировавшуюся Луну, когда она проходила близко к земной орбите.

Гипотеза центробежного разделения: молодая Земля вращалась так быстро вокруг своей оси, что капля расплавленного вещества отпочковалась и сформировалась Луна.

Но, основываясь на выводах миссии Аполлона и некоторых научных рассуждений, ни одна из этих гипотез не оказалась достаточно убедительной.

Если Луна действительно образовалась вместе с Землей, состав этих двух тел, должен быть, примерно, одинаковым. Однако этого не наблюдается.

Гравитации Земли недостаточно, чтобы захватить космический объект размером с Луну и сохранить его в своей орбите.

Земля не может вращаться достаточно быстро для отрыва капли материала размером с Луну.

Ученые начали искать другие объяснения.

В середине 1970-х годов, ученые предложили новую идею, называющуюся Гипотезой столкновения. Согласно этой гипотезе, около 4,45 млрд. лет назад, когда Земля еще только формировалась, крупный объект (величиной с Марс) попал в Землю под острым углом, практически по касательной. Эта небольшая планета получила название Тейя. Удар выбросил в космос вещество из земной мантии и верхний слой коры. Ударившая Землю планета Тейя затем растаяла, и слились с недрами Земли, а горячие земные обломки срослись в форме Луны.  Предполагается, что Тейя сформировалась на земной орбите в одной из точек Лагранжа в системе Земля-Солнце.

Гипотеза столкновения объясняет, почему лунные камни по составу схожи с Земной мантией, почему Луна не имеет железное ядро (потому что железо из ядра Земли, а также Тейи, осталось в Земле), и почему в лунных камнях нет летучих соединений. Компьютерные расчеты показали, что эта гипотеза является осуществимой.

Существуют еще две гипотезы: гипотеза испарения, согласно которой от раскаленной до жидкого состояния молодой Земли испарилось вещество, со временем образовавшее Луну и гипотеза многих лун, утверждающая, что на земной орбите вращалось несколько более мелких лун, которые, в итоге, сформировали одну. Но они еще менее вероятны, чем первые три из приведенных гипотез.

 

Данные о Луне:

Расстояние от Земли:  384,400 км

Диаметр:  3 476 км, или около 27% от диаметра Земли

Масса: 7,35 x 1022 килограммов, примерно 1,2% от массы Земли

Сила тяжести:  1,62 м/сек2, или 16,6% земной гравитации

Средняя температура поверхности планеты:

Солнечный свет = 130 C,

Тень = -180 C

Атмосфера: Нет

Орбитальный период: 29,5 дней

Лунный день: 29,5 земных дней (Луна привязана к Земле таким образом, что земные силы гравитации тянут Луну вокруг своей оси и одна и та же сторона Луны всегда повернута к Земле)

 

Геологическая история Луны

На основе анализов лунных пород, удельных весов и поверхностных характеристик, удалось вывести геологическую историю Луны:

1. После удара (около 4,45 млрд. лет назад), вновь сформированная Луна была огромным океаном магмы под твердой поверхностью.

2. По мере охлаждения магмы, силикаты железа и магния кристаллизовались и опустились на дно. Полевой шпат кристаллизовался и сформировал анортозит — лунную кору.

3. Позже, около 4 млрд. лет назад, магма поднялась и проникла в лунную кору, где она химически сформировала базальт. Океан магмы продолжал охлаждаться, образуя литосферу (подобную материалу в земной мантии). Когда Луна остыла, астеносфера (следующий за литосферой слой) сократился, и литосфера стала очень большой. Эти события привели к модели Луны, которая внутренне очень отличается от Земли.

4. Около 4,6 — 3,9 миллиарда лет назад Луна подверглась интенсивной бомбардировке метеоров, небольших комет и других крупных объектов. Эти воздействия модифицировали лунную кору и породили большие, густо покрытые кратерами нагорья на поверхности Луны.

5. Когда космический обстрел прекратился, лава текла изнутри Луны через вулканы и трещины в земной коре. Эта лава заполнила моря и охладилась, чтобы стать базальтом. Этот период лунного вулканизма просуществовал, приблизительно, 3,7 миллиарда лет до 2,5 миллиардов лет назад. Поскольку лунная кора немного тоньше на той стороне, которая обращена к Земле, лава смогла более легко заполнять бассейны морей. Это объясняет, почему существуют большее количество морей на стороне Луны, повернутой к Земле, по сравнению с обратной стороной Луны.

6. После того, как вулканический период закончился, большинство внутреннего тепла Луны исчезло, поэтому не было никакой серьезной геологической активности. Последствия от метеорных атак были главными геологическими факторами на Луне. Эти последствия не были столь интенсивными, как в более ранние периоды истории Луны. Космические бомбардировки, как правило, снижаются по всей солнечной системе. Однако метеорная бомбардировка, которая продолжается и сегодня, произвела несколько крупных кратеров, таких как Тихо и Коперник и реголит (почву), который покрывает лунную поверхность.

 

Фазы Луны

Каждую ночь Луна является в разном виде на ночном небе. В некоторые дни мы можем увидеть весь ее диск, иногда его часть, а иногда Луну совсем не видно. Эти фазы Луны не случайны — они изменяются в течение месяца регулярно и предсказуемо и зависят от угла падения солнечного света на ее поверхность.

Фазы Луны

Так как Луна движется по своей 29,5 дневной орбите вокруг Земли, ее положение меняется ежедневно. Иногда она оказывается между Землей и Солнцем, и тогда возникают солнечные затмения, а иногда Луна оказывается в тени Земли – тогда возникает лунное затмение.

Относительно плоскости Земля-Солнце лунная орбита слегка наклонена (примерно на 3 градуса). Иногда, точное выравнивание Солнца, Луны и Земли производит солнечное затмение. Это происходит только тогда, когда Луна находится в новой фазе, а ее орбита пересекает плоскость Солнце-Земля между Землей и Солнцем. Луна блокирует Солнца и ее тень проходит над Землей.

В том же месяце, что и солнечное затмение, во время полнолуния, произойдет и лунное затмение. В лунное затмение, Луна проходит через тень Земли, что вызывает ее потускнение. Если луна проходит через часть земной тени, происходит частичное лунное затмение. Если земная тень полностью закрывает диск Луны – происходит полное лунное затмение.

 

Приливы и отливы

Каждый день на земном шаре возникают приливы и отливы — изменения морей и океанов. Они вызваны притяжением Луны. Существует два высоких прилива и два отлива каждый день, каждый из которых длится около шести часов.

Отлив и прилив

moon_7

Гравитационная сила Луны притягивает воду в океанах, образуя приливные выпуклости в океане на сторонах планеты, которые оказываются напротив Луны. В сочетании с силами вращения Земли и особенностями рельефа данной местности могут возникать мощные приливные волны в устье рек. Эта особенность используется для выработки электроэнергии с помощью приливных гидроэлектростанций.

Луна также стабилизирует вращения Земли. Поскольку Земля вращается вокруг своей оси, она качается. Гравитационный эффект Луны ограничивает эти колебания до малой степени. Если бы у нас не было Луны, Земля могла бы отклоняться почти на 90 градусов от своей оси, подобно волчку, когда он замедляется.

 

Возвращение человека на Луну

Начиная с 1972 года, нога человека больше не ступала на Луну. Однако, для потенциальных «лунатиков» невсе потеряно. В 1994 году на лунной орбите зондом «Clementine» обнаружены радио отражения от затененных кратеров на Южном Полюсе Луны. Сигналы подтверждали наличие льда. Позже, орбитальным зондом «Lunar Prospector» обнаружены сигналы водорода из той же области, возможно, водорода из льда.

Откуда взялась на Луне вода? Вероятно, она была доставлена на Луну кометами, астероидами и метеорами, которые повлияли на Луну за ее долгую историю. Воду не обнаружили «Аполлоны», потому что они не исследовать эту область Луны. Если действительно вода находится на Луне, она может быть использована для поддержки Лунной базы. Вода может быть разделена путем электролиза на водород и кислород. Кислород может быть использован для поддержки жизни и оба газа — для ракетного топлива. Лунная база может быть промежуточным звеном для дальнейшего освоения солнечной системы (Марс и не только). Плюс, из-за того, что у Луны ниже сила тяжести, дешевле и проще поднимать ракеты с лунной поверхности, чем с земной.

В некоторых промышленно развитых странах, включая Японию и Китай, планируются путешествия к Луне и исследование возможности построить лунную базу с использованием материалов из лунной поверхности. Различные планы отправки людей на Луну и устройство на ней возможных баз будут осуществлены в период между 2015 и 2035 годами.

Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован.

*


3 − 2 =


Поиск Google

(function() { var cx = '013762819107762716451:zn5azro-xtc'; var gcse = document.createElement('script'); gcse.type = 'text/javascript'; gcse.async = true; gcse.src = (document.location.protocol == 'https:' ? 'https:' : 'http:') + '//www.google.com/cse/cse.js?cx=' + cx; var s = document.getElementsByTagName('script')[0]; s.parentNode.insertBefore(gcse, s); })();

Мы Вконтакте

Top
Follow

Get every new post delivered to your Inbox

Join other followers