Спутник Земли с доисторических времен привлекал внимание людей. Луна - это самый заметный объект неба после Солнца, а потому ей всегда приписывались столь же значительные свойства, как и дневному светилу. Спустя века на смену поклонению и простому любопытству пришел научный интерес. Убывающая, полная и растущая Луна - это сегодня объекты самого пристального изучения. Благодаря исследованиям астрофизиков мы многое знаем о спутнике нашей планеты, однако немало осталось и неизвестного.
Происхождение
Луна - это явление, настолько привычное, что вопроса о том, откуда она взялась, практически не возникает. Между тем именно происхождение спутника нашей планеты - одна из самых значительных его тайн. Сегодня существует несколько теорий на этот счет, каждая из которых может похвастаться как наличием подтверждений, так и аргументами в пользу ее несостоятельности. Полученные данные позволяют выделить три основные гипотезы.
- Луна и Земля образовались из одного протопланетного облака.
- Полностью сформированная Луна была захвачена Землей.
- К образованию Луны привело столкновение Земли с крупным космическим объектом.
Рассмотрим эти версии более подробно.
Совместная аккреция
Гипотеза совместного происхождения (аккреции) Земли и ее спутника признавалась в научном мире наиболее правдоподобной до начала 70-х годов прошлого столетия. Впервые выдвинул ее еще Иммануил Кант. Согласно этой версии, Земля и Луна образовались практически одновременно из протопланетных частиц. Космические тела представляли собой при этом двойную систему.
Первой начала формироваться Земля. После того как она достигла определенных размеров, вокруг нее под действием силы притяжения стали кружить частицы из протопланетного роя. Они начали двигаться по эллиптическим орбитам вокруг зародившегося объекта. Некоторые частицы падали на Землю, другие сталкивались и слипались. Затем орбита постепенно стала все больше приближаться к круговой и из роя частиц начал формироваться зародыш Луны.
За и против
Сегодня гипотеза совместного происхождения имеет больше опровержений, нежели доказательств. Она объясняет одинаковое кислородно-изотопное соотношение двух тел. Сомнительными являются выдвинутые в рамках гипотезы причины разного состава Земли и Луны, в частности, практически полного отсутствия на последней железа и летучих веществ.
Гость издалека
В 1909 году Томасом Джексоном Джеферсоном Си была выдвинута гипотеза гравитационного захвата. Согласно ей, Луна - это тело, сформировавшееся где-то в другой области Солнечной системы. Ее эллиптическая орбита пересекала траекторию движения Земли. При очередном сближении Луна была захвачена нашей планетой и стала спутником.
В пользу гипотезы ученые приводят достаточно распространенные мифы народов мира, повествующие о времени, когда Луны не было на небе. Также косвенно теорию гравитационного захвата подтверждает наличие твердой поверхности на спутнике. Согласно советским исследованиям, не имеющая атмосферы Луна, если она вращается вокруг нашей планеты уже несколько миллиардов лет, должна была быть покрыта многометровым слоем пыли, попадающей из космоса. Однако сегодня известно, что на поверхности спутника такого не наблюдается.
Гипотеза может объяснить малое количество железа на Луне: она могла образоваться в зоне планет-гигантов. Однако в этом случае на ней должна быть большая концентрация летучих веществ. Кроме того, по результатам моделирования гравитационного захвата его возможность кажется маловероятной. Тело с такой массой, как у Луны, скорее столкнулось бы с нашей планетой или было бы выдворено за пределы орбиты. Гравитационный захват мог произойти только в случае очень близкого прохождения будущего спутника. Однако и в этом варианте более вероятным становится разрушение Луны под действием приливных сил.
Гигантское столкновение
Третья из названных выше гипотез на сегодняшний день считается наиболее правдоподобной. Согласно теории гигантского столкновения, Луна - это результат взаимодействия Земли и довольно крупного космического объекта. Гипотеза была предложена в 1975 году Уильямом Хартманом и Дональдом Дэвисом. Они предположили, что с молодой Землей, успевшей набрать 90% своей массы, столкнулась протопланета, названная Тэйей. Размер ее соответствовал современному Марсу. В результате удара, пришедшегося на «край» планеты, практически все вещество Тэйи и часть земного была выброшена в космическое пространство. Из этого «строительного материала» стала формироваться Луна.
Гипотеза объясняет современную скорость а также угол наклона ее оси и многие физические и химические параметры обоих тел. Слабым местом теории является приводимые ею причины низкого содержания железа на Луне. Для этого до столкновения в недрах обоих тел должна была произойти полная дифференциация: образование железного ядра и силикатной мантии. На сегодняшний день подтверждений найдено не было. Возможно, новые данные о земном спутнике прояснят и этот вопрос. Правда, есть вероятность, что они могут и опровергнуть принятую сегодня гипотезу происхождения Луны.
Основные параметры
Для современных людей Луна - это неотъемлемая часть ночного неба. Расстояние до нее на сегодняшний день составляет примерно 384 тысячи километров. Этот параметр несколько меняется по мере движения спутника (диапазон - от 356 400 до 406 800 км). Причина кроется в эллиптической орбите.
Спутник нашей планеты движется сквозь космос со скоростью 1,02 км/с. Полный оборот вокруг нашей планеты он совершает примерно за 27,32 суток (сидерический или звездный месяц). Интересно, что притяжение Луны Солнцем в 2,2 раза сильнее, чем Землей. Этот и другие факторы влияют на движение спутника: сокращение сидерического месяца, изменение расстояния до планеты.
Ось Луны имеет наклон в 88°28". Период вращения равен сидерическому месяцу и именно поэтому спутник всегда повернут к нашей планете одной стороной.
Отражающая
Можно предположить, что Луна - это звезда, очень близко расположенная к нам (в детстве такая идея могла приходить многим). Однако в действительности она не обладает многими параметрами, присущими таким телам, как Солнце или Сириус. Так, воспетый всеми поэтами-романтиками лунный свет - лишь отражение солнечного. Сам спутник не излучает.
Фаза Луны - это явление, связанное с отсутствием у нее собственного света. Видимая часть спутника на небе постоянно изменяется, последовательно проходя четыре этапа: новолуние, растущий месяц, полнолуние и убывающая Луна. Это стадии синодического месяца. Он исчисляется от одного новолуния до другого и длится в среднем 29,5 дней. Синодический месяц больше сидерического, поскольку Земля также движется вокруг Солнца и спутнику все время приходится наверстывать некоторое расстояние.
Многоликая
Первая в цикле фаза Луны - это то время, когда для земного наблюдателя спутник на небе отсутствует. В это время он обращен к нашей планете темной, неосвещенной стороной. Длительность этой фазы - один-два дня. Затем в западной части неба появляется месяц. Луна - это лишь тонкий серп в такое время. Часто, однако, можно наблюдать весь диск спутника, но менее яркий, окрашенный в серый. Такое явление получило название пепельного цвета Луны. Серый диск рядом с ярким серпом - это часть спутника, освещенная лучами, отраженными с поверхности Земли.
Спустя семь дней от начала цикла наступает следующая фаза - первая четверть. В это время Луна освещена ровно наполовину. Характерный признак фазы - прямая линия, разделяющая темный и освещенный участок (в астрономии она называется «терминатор»). Постепенно она становится более выпуклой.
На 14-15 сутки цикла наступает полнолуние. Затем видимая часть спутника начинает уменьшаться. На 22 день наступает последняя четверть. В этот период также нередко можно наблюдать пепельный цвет. Угловое расстояние Луны от Солнца ставится все меньше и по прошествии примерно 29,5 дней она вновь полностью скрывается.
Затмения
С особенностями движения спутника вокруг нашей планеты связано еще несколько явлений. Плоскость орбиты Луны наклонена к эклиптике в среднем на 5,14°. Такое положение нетипично для подобных систем. Как правило, орбита спутника лежит в плоскости экватора планеты. Точки пересечения траекторией Луны эклиптики называются восходящим и нисходящим узлами. Они не имеют точной фиксации, постоянно, хотя и медленно, движутся. Примерно за 18 лет узлы проходят всю эклиптику. В связи с этими особенностями Луна возвращается к одному из них через период, равный 27,21 суток (он называется драконическим месяцем).
С прохождением спутника точек пересечения его оси с эклиптикой связано такое явление, как затмение Луны. Это феномен, нечасто радующий (или огорчающий) нас собой, но обладающий определенной периодичностью. Затмение происходит в тот момент, когда полнолуние совпадает с прохождением спутника одного из узлов. Столь интересное «стечение обстоятельств» возникает достаточно редко. То же справедливо и для совпадения новолуния и прохождения одного из узлов. В это время случается солнечное затмение.
Наблюдения астрономов показали, что оба феномена имеют цикличный характер. Длина одного периода равна чуть больше 18 лет. Называется такой цикл саросом. За один период происходит 28 лунных и 43 солнечных затмения (из них 13 — полных).
Влияние ночного светила
С древних времен Луна считалась одним из управителей человеческой судьбы. По мнению мыслителей того периода, она влияла на характер, отношения, настроение и поведение. Сегодня действие Луны на организм изучается с научной точки зрения. Различные исследования подтверждают, что зависимость некоторых особенностей поведения и состояния здоровья от фаз ночного светила существует.
Например, врачи Швейцарии, долгое время наблюдавшие за больными с неполадками в сердечно-сосудистой системе, установили, что растущая Луна — это опасный период для людей, предрасположенных к инфаркту. Большинство приступов по их данным совпадало с появлением на ночном небе молодого месяца.
Существует большое количество аналогичных исследований. Однако сбор подобной статистики - не единственное, что интересует ученых. Они попытались найти объяснения выявленным закономерностям. Согласно одной из теорий, Луна оказывает на человеческие клетки такое же воздействие, как и на всю Землю: вызывает В результате влияния спутника изменяется водно-солевой баланс, проницаемость мембраны, соотношение гормонов.
Другая версия во главу угла ставит воздействие Луны на магнитное поле планеты. Согласно этой гипотезе, спутник вызывает изменения электромагнитных импульсов тела, что влечет за собой определенные последствия.
Специалисты, придерживающиеся мнения об огромном влиянии на нас ночного светила, рекомендуют выстраивать свою деятельность, согласуя ее с циклом. Они предостерегают: фонари и лампы, перекрывающие лунный свет, могут навредить здоровью человека, поскольку из-за них организм не получает информации о смене фаз.
На Луне
После знакомства с ночным светилом с Земли пройдемся по его поверхности. Луна — это спутник, не защищенный от воздействия солнечных лучей атмосферой. Днем поверхность нагревается до 110 ºС, а в ночное время она остывает до -120 ºС. При этом колебания температуры характерны для небольшой зоны коры космического тела. Очень низкая теплопроводность не позволяет прогреться недрам спутника.
Можно сказать, что Луна — это земли и моря, обширные и малоисследованные, но обладающие своими именами. Первые карты поверхности спутника появились еще в семнадцатом веке. Темные пятна, ранее принимавшиеся за моря, после изобретения телескопа оказались низкими равнинами, однако сохранили свое название. Более светлые области на поверхности — это «континентальные» зоны с горами и хребтами, часто кольцевой формы (кратеры). На Луне можно встретить Кавказ и Альпы, Моря Кризисов и Спокойствия, Океан Бурь, Залив Радости и Болото Гнили (заливы на спутнике — примыкающие к морям темные области, болота — небольшие пятна неправильной формы), а также горы Коперника и Кеплера.
И только после была разведана обратная сторона Луны. Это случилось в 1959 году. Данные, полученные советским спутником, позволили составить карту скрытой от телескопов части ночного светила. Здесь также зазвучали имена великих: К.Э. Циолковского, С.П. Королева, Ю.А. Гагарина.
Совсем другая
Отсутствие атмосферы делает Луну такой не похожей на нашу планету. Небо здесь никогда не затягивают облака, его цвет не меняется. На Луне над головой космонавтов только темный звездный купол. Солнце встает медленно и неторопливо движется по небу. День на Луне длится практически 15 земных суток, такова и продолжительность ночи. Сутки равны периоду, за который спутник Земли делает один оборот относительно Солнца, или синодическому месяцу.
На спутнике нашей планеты нет ветра и осадков, также здесь отсутствует плавное перетекание дня в ночь (сумерки). Кроме того, Луна постоянно находится под угрозой падения метеоритов. О количестве их косвенно свидетельствует реголит, покрывающий поверхность. Это слой обломков и пыли толщиной до нескольких десятков метров. Состоит он из раздробленных, перемешанных и местами сплавленных останков метеоритов и разрушенных ими лунных пород.
При взгляде на небо можно увидеть неподвижно и всегда на одном и том же месте висящую Землю. Красивая, но практически никогда не меняющаяся картина объясняется синхронизацией вращения Луны вокруг нашей планеты и собственной оси. Это одно из самых чудесных зрелищ, которое довелось видеть космонавтам, впервые высадившимся на поверхности спутника Земли.
Знаменитая
Бывают периоды, когда Луна — это «звезда» не только научных конференций и изданий, но и всевозможных СМИ. Огромный интерес для большого числа людей представляют некоторые довольно редкие явления, связанные со спутником. Одно из них — это суперлуние. Оно происходит в те дни, когда ночное светило находится на самом маленьком расстоянии от планеты, причем в фазе полнолуния или новолуния. Ночное светило при этом становится визуально на 14% крупнее и на 30% ярче. Во второй половине 2015 года суперлуния можно будет наблюдать 29 августа, 28 сентября (в этот день суперлуние будет наиболее внушительным) и 27 октября.
Еще одно любопытное явление связано с периодическим попаданием ночного светила в земную тень. Спутник при этом не исчезает с неба, а приобретает красный цвет. Астрономическое событие получило название Кровавая Луна. Это явление довольно редкое, однако современным любителям космоса опять повезло. Кровавые Луны взойдут над Землей в 2015 году несколько раз. Последняя из них появится в сентябре и совпадет с полным затмением ночного светила. Такое точно стоит увидеть!
Ночное светило всегда притягивало к себе людей. Месяц и полная Луна — это центральные образы во многих поэтических очерках. По мере развития научных знаний и методов астрономии спутник нашей планеты стал интересовать не только астрологов и романтиков. Многие факты со времен первых попыток объяснения лунного «поведения» стали понятны, большое число тайн спутника было раскрыто. Однако ночное светило, как и все объекты космоса, не так просто, как может показаться.
Даже американская экспедиция не смогла ответить на все поставленные перед ней вопросы. В то же время с каждым днем ученые узнают о Луне что-то новое, хотя часто полученные данные порождают еще больше сомнений в существующих теориях. Так было с гипотезами происхождения Луны. Все три главные концепции, которые признавались в 60-70-х годах, были опровергнуты по результатам американской экспедиции. Вскоре лидирующей стала гипотеза гигантского столкновения. Вероятнее всего, в будущем нас ожидает множество удивительных открытий, связанных с ночным светилом.
ЧТО ЛУНА МОЖЕТ РАССКАЗАТЬ НАМ О ПРОШЛОМ?
Например - о титаническом катаклизме, который затронул всю Солнечную систему. Если результаты исследования образцов лунной породы верны, Земля и Луна около 4 млрд лет назад подверглись тяжелой бомбардировке астероидами и кометами. Планеты и их спутники образовались 4,5 млрд лет назад, когда миллиарды элементарных кирпичиков, называемых планетезималями, обращались вокруг юного Солнца. Столкновения между ними были частыми. Энергия, которая высвобождалась при этом, расплавляла породы и приводила к их слиянию. Через полмиллиарда лет рой планетезималей превратился в семью планет и их спутников. На последних стадиях этого процесса, когда большие тела уже сформировались, оставшиеся планетезимали продолжали сталкиваться с ними, оставляя кратеры.
Во время таких катастроф высокие температуры и давление приводили к возникновению озер расплавленной магмы, которые затем заново застывали. Геологи называют возникающие при этом минералы породами импактного происхождения. Те породы, что содержатся в образцах, доставленных на Землю -Аполлонами», могут рассказать многое об истории нашей соседки. Возраст их всех около 4 млрд лет. Это означает, что вместо постепенного снижения количества падений в течение сотен миллионов лет на поздней стадии формирования планет Солнечной системы был период особенно тяжелой бомбардировки. И тогда Земля также должна была подвергнуться атаке. В результате не могло не появиться десятков тысяч кратеров, включая те чей диаметр больше 5 тыс. км. Но эти кратеры были стерты на Земле эрозией.
Другое дело Луна, лишенная атмосферы и вулканов. Возможно, все изученные образцы импактных пород происходят из единственного источника - Моря Дождей, которое считается самым молодым и крупным из ударных кратеров. Удар, необходимый для образования Моря Дождей, должен был засыпать значительным количеством обломков окрестные регионы, в том числе Море Нектара и Море Ясности, где астронавты также собирали образцы. Чтобы решить эту проблему, потребуется больше разнородных образцов из других областей Луны.
КАК ОБРАЗОВАЛАСЬ ЛУНА?
Около десяти лет назад астрономы были уверены, что знают ответ на этот вопрос. Луна, говорили они, это яблоко, упавшее недалеко от яблони. В процессе формирования Земли с ней столкнулось другое молодое тело размером с Марс. Из-за удара по касательной на околоземную орбиту был выброшен шлейф расплавленных обломков, которые собрались вместе, уплотнились и превратились в Луну. Селенологи были так уверены в этой версии, что даже назвали столкнувшееся с Землей тело Тейей - по имени греческого божества, породившего Селену, богиню Луны. Это прекрасная история, но чем больше данных мы получаем, тем больше возникает вопросов. В соответствии с гипотезой импактного происхождения Луны, большая ее часть должна состоять из вещества Тейи. Поскольку Тейя образовалась в удаленной от Земли части Солнечной системы, состав ее вещества должен быть слегка иным. Но самые детальные исследования образцов лунного грунта, доставленных на Землю экспедициями «Аполлонов» и советскими АМС, не показывают существенных различий между ними и земными породами. Похоже, что Земля просто выбросила огромный кусок себя на орбиту.
По спорной гипотезе, предложенной Вимом ван Вестрененом (Wim van Westrenen) из Амстердамского свободного университета (Нидерланды) и Робом де Мейером (Rob de Meijer) из университета Западного Мыса (ЮАР), ранняя расплавленная Земля взорвалась из-за накопления радиоактивных элементов, которые содержались в заполненных магмой недрах планеты.
Большинство астрономов тем не менее поддерживает модифицированный вариант теории «гигантского столкновения». Эту модель можно привести в соответствие с данными, если предположить, что Тейя была значительно меньше и при ударе вошла глубоко в Землю - мощный толчок и выбросил вещество будущей Луны на орбиту. В целом сейчас нет однозначного ответа на вопрос, как образовалась Луна.
МОЖЕТ ЛИ ЛУНА РЕШИТЬ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ЗЕМЛИ?
Луна может быть хранилищем редкой формы гелия, которая, как полагают некоторые ученые, способна обеспечить весь мир энергией на долгие годы. Инженеры и физики работают над тем, чтобы сделать мечту об управляемой термоядерной реакции реальностью. Такие реакторы могут создавать условия, сходные с условиями в центре Солнца, что позволит атомам изотопов водорода или гелия вступать в реакцию слияния и высвобождать энергию. Это и есть тот самый процесс, благодаря которому светит Солнце. И если такие реакторы для воспроизведения этого процесса могут быть построены, то они будут генерировать огромное количество энергии с минимумом отходов.
Физики всё еще спорят о том, что может быть наилучшим топливом для этих термоядерных реакторов. Большинство рассчитывает на изотопы водорода (дейтерий и тритий), но некоторые верят, что гелий-3, который встречается в 10 тыс. раз реже, чем более распространенный изотоп гелия (гелий-4), может быть наилучшим вариантом. Он возникает естественным путем на Солнце и выбрасывается в пространство вместе с солнечным ветром - потоком частиц, омывающим окружающий нас космос.
У Земли этот солнечный ветер отражается магнитным полем нашей планеты, поэтому драгоценный гелий-3 не достигает атмосферы. Однако Луна не имеет такой защиты, поэтому гелий-3 долетает до лунной поверхности и может накапливаться в лунных породах. Поверхность Луны остается девственной в течение последних почти 4 млрд лет. Всё это время на ней копился гелий-3 который может содержаться в лунном реголите в количествах, достаточных для его эффективной добычи. Астронавт-геолог Харрисон Шмитт (Harrison Schmitt), летавший на Луну на «Аполлоне-17», в эссе, опубликованном в журнале Popular Mechanics в 2004 году, писал, что гелий-3 - наиболее весомая причина для возвращения на Луну.
Он был обнаружен в «значительных количествах» в лунном грунте, который Шмитт и другие астронавты доставили на Землю. Россия и Китай выражают интерес к добыче гелия-3 на Луне, однако среди физиков-ядерщиков существуют разногласия в том, будет ли реактор на гелии-3 экономически целесообразен. В его пользу говорит более низкий поток нейтронов (вместо них рождаются легко улавливаемые протоны), большая безопасность при перевозке материалов и при разгерметизации активной зоны. Однако для получения энергии в процессе слияния ядра гелия-3 с ядром дейтерия необходимо достичь температур приблизительно в миллиард градусов, что значительно выше, чем в привычных токамаках. Стоимость же добычи на Луне и доставки на Землю поднимает цену гелия-3 до запретительно высокой.
Однако даже если гелий-3 не станет решением энергетических проблем на Земле, он может в будущем дать энергию, необходимую для постоянных обитаемых станций на Луне.
Луна и Земля настолько связаны друг с другом, что не вызывает сомнения тот факт, что если наша планета не имела бы естественного спутника, история её развития была б абсолютно другой, а жизни на ней попросту не существовало.
Начнём с того, что Луна, или как её ещё называют, Селена, оказывает непосредственное влияние на земную ось, давая возможность Земле сохранять наклон в 23 градуса, благодаря которому на нашей планете образовались подходящие условия для жизни. Это даёт нам возможность видеть день и ночь приблизительно одинаковый период времени на протяжении суток (например, угол наклона Урана составляет почти 98 градусов, а потому полюса его в течение 42 лет находятся в темноте и столько же их беспрестанно освещают солнечные лучи).
Кроме того, Луна на небе ежедневно замедляет вращение нашей планеты на крошечную микросекунду – если бы она не делала этого, Земля до того быстро начала бы вращаться, что в скором времени день был бы равен шести часам, может, и того меньше. Это однозначно повлияло бы на развитие растений и животных, а также привело к увеличению скорости воздушных потоков, в результате чего штормы, смерчи и ураганы стали бы обычным явлением.
Одним из самых известных воздействий Селены на нашу планету является её влияние на приливы и отливы: если бы Земля не имела естественного спутника, приливы были бы в несколько раз сильнее. Именно от спутника Земли зависит глубина мирового океана: она притягивает к себе воду, находящуюся в районе экватора, потому глубина океана в центре Земли намного глубже, чем возле её полюсов.
Луна — это естественный спутник Земли, диаметр которого составляет почти 3,5 тыс. км, а длина по экватору – около 11 тыс. км (по площади она меньше нашей планеты в три с половиной раза). Находится Селена от Земли на расстоянии в 385 тыс. км, а потому после Солнца считается вторым по яркости объектом на небосводе. По подсчётам учёных, возраст спутника составляет не менее четырёх миллиардов лет.
Существует множество версий, как именно у нашей планеты появился спутник. Одна из них гласит о том, что Земля и Луна были сформированы одновременно. Другая выдвигает предположение о том, что Селена образовалась на большом расстоянии от нашей планеты, и пролетая неподалёку, оказалась в зоне действия гравитации Земли и не смогла «вырваться».
Недавно на основе данных, полученных при анализе образцов лунного грунта, учёные выдвинули новую теорию, которая на данный момент принята в качестве основной. Речь идёт о гигантском столкновении, когда более 4 млрд. лет назад протопланета Земля (крупный планетарный зародыш) натолкнулась на протопланету Тейю, причём столкновение произошло не по центру, а по касательной.
Больше пострадала Тейя, которая выбросила на земную орбиту основную часть своих составляющих элементов, тогда как Земля выделила лишь небольшую долю земной мантии. Объединившись, эти вещества сформировали зародыш Луны. Стоит заметить, что наша планета после столкновения с Тейей на пять часов увеличила скорость своего вращения, изменив угол оси.
Из чего состоит спутник Земли
Поверхность Луны полностью покрывает реголит, состоящий из пыли и мельчайших метеоритных осколков, которые нередко падают на незащищённую атмосферой поверхность Луны (толщина такого слоя может колебаться от нескольких сантиметров до десятков километров). Сам спутник Земли состоит из:
- Коры – она очень неоднородна и колеблется от нуля метров под морем Москвы (от лунной поверхности её отделяет слой базальта толщиной в 600 м) до 105 км (под кратером Королёва, расположенном на тёмном полушарии Луны). Хотя кратер Королёва находится с тёмной стороны Луны, более толстый слой расположен всё же на видимом нам полушарии;
- Трёх слоёв мантии;
- Ядра.
Невидимая сторона Селены
Поскольку период, с которым спутник вращается вокруг Земли почти совпадает со временем его оборота вокруг своей оси, с земной поверхности можно увидеть лишь одно полушарие спутника, тогда как обратная сторона Луны почти никогда не просматривается. Исключения составляют разве что края, находящиеся с восточной и западной тёмной стороны Селены. Раз в месяц можно увидеть северные, а один раз в пятнадцать дней – её южные края (это даёт возможность наблюдать с Земли почти шестьдесят процентов спутника).
До появления космических аппаратов обратная сторона Луны была абсолютно неизученной, а потому с появлением соответствующей техники учёные узнали о Селене немало нового и интересного. Например, с её тёмной стороны были обнаружены несколько новых геологических образований, свидетельствующих о том, что сейсмические движения внутри спутника продолжались не менее 950 млн. лет после того, как согласно принятой на тот момент версии, наступила «геологическая смерть» спутника Земли.
Согласно полученным данным, сейсмическая активность на спутнике существует и по сей день, а колебания грунта нередко длятся около часа. За пять лет наблюдений было зафиксировано около тридцати таких лунотрясений продолжительностью в десять минут и достигающие 5,5 балов по шкале Рихтера (на земле подобные колебания длятся не более двух минут).
Было обнаружено, что поверхность тёмного полушария отличается от видимого с Земли – здесь насчитывается огромное число кратеров, большая часть которых возникла в результате падения метеоритов, и преобладает горный рельеф. А вот лунных морей здесь немного – всего лишь два: море Мечты и море Москвы.
Рельеф Селены
Поверхность Луны состоит из горных хребтов и лунных морей – огромных размеров низменностей округлой формы, которые в своё время затопила вышедшая на поверхность лава, а потому все они покрыты толстым слоем базальта (из-за этого для них характерен более тёмный цвет, чем у других частей рельефа). Самым крупным лунным морем считается океан Бурь, протяжённостью около 2 тыс. км.
Несмотря на то, что в основном все лунные моря находятся на видимой стороне Селены, именно с её обратной стороны расположена наибольшая ударная впадина, бассейн «Южный полюс – Эйткен» (с нашей планеты можно разве что увидеть его тёмный край). Его размеры составляют 2400 на 2050 км, а глубина – около 8 км, занимая почти четверть полушария спутника. Этот бассейн интересен тем, что именно в нём находится низшая точка Селены, а расстояние от самой низкой до самой высокой точки составляет около 16 км.
Ещё одним интересным геологическим образованием является обнаруженный возле одного из вулканических плато, Холмов Мариуса, огромных размеров туннель: его диаметр составляет 65 м, а глубина – около 80 м. Он является явным свидетельством вулканической активности Селены, поскольку образовался за счёт затвердевания потоков расплавленной породы.
Как выглядит спутник с Земли
Земля и Солнце постоянно меняют своё месторасположение по отношению друг к другу, граница между освещённой и неосвещённой частями лунного полушария постоянно смещается, поэтому Селена ежедневно изменяет свои очертания, формируя разные фазы Луны. Одно остаётся неизменным: освещённая часть спутника всегда указывает в ту сторону, где находится Солнце. Интересно, что синодический месяц на спутнике (время, которое проходит между двумя одинаковыми фазами Луны) на несколько дней меньше земного, непостоянен и в среднем длится около 29,5 дней.
Несмотря на то, что Луна на небе создаёт впечатление, будто она светится сама, в действительности поверхность Луны лишь отражает солнечные лучи, поэтому с Земли можно увидеть лишь освещённый Солнцем участок. Считается, что Луна на небе проходит через определенные фазы, коротко характеризующиеся как «Растущая Луна» – «Полная Луна» – «Убывающая Луна»:
Новолуние
Во время новолуния тёмной Луны почти никогда не видно. Исключение составляют лишь несколько минут, когда она появляется на фоне Солнца во время солнечного затмения, или когда за два дня до или после новолуния при очень хорошей погоде на ясном небе показывается слегка обозначенный сероватый диск земного спутника.
Во время этой фазы Луны, спутника не видно потому, что он находится между Землёй и Солнцем почти на одной линии.
Если же они размещаются точно на одной прямой, можно наблюдать солнечное затмение, поскольку спутник Земли начинает отбрасывать свою тень диаметром в 200 км. Луна на небе расположена максимально близко к Солнцу, а к поверхности нашей планеты развёрнута обратная сторона Луны.
Молодая Луна
Новая луна видна на небе лишь несколько минут в виде узкого серпа и появляется сразу после того, как заходит Солнце на третьи сутки после новолуния. После этой фазы, новая Луна начинает стремительно расти и с каждой последующей ночью все желающие имеют возможность начать наблюдать за таким явлением, как растущая Луна. Интересно, что в прадавние времена начало лунного или солнечного месяца всегда начиналось от того момента, когда на небе появлялась новая Луна.
Первая четверть
На седьмую ночь после новолуния, растущая Луна появляется в форме полукруга на западе сразу после того, как Солнце уходит за горизонт (обычно её можно увидеть в первой половине ночи). Растущая Луна на этой стадии расположена на востоке и находится по отношению к Солнцу под углом в 90°. Солнечные лучи освещают западную половину Луны и показывают людям, которые находятся в Северном полушарии, правую часть Луны, в Южном – левую.
На этой стадии фазы Луны, растущая Луна является уже довольно яркой и света, который она излучает, вполне достаточно для того, чтобы находящиеся на земле предметы начали отбрасывать тень. Интересно, что когда растущая Луна находится на этом этапе, можно наблюдать наименьший уровень подъёма при приливе и его наименьшее падение при отливе.
Полнолуние
На четырнадцатую ночь растущая Луна достигает своего пика, поскольку Солнце начинает полностью её освещать – наступает полнолуние. Полная Луна находится на небе всю ночь. Она появляется ещё до того, как Солнце полностью зайдёт, а уходит с небосвода после его восхода.
На этой фазе полная Луна находится напротив Солнца, а Земля располагается посередине (полная Луна всегда чрезвычайно яркая из-за того, что Солнце светит на видимое полушарие, и тени на лунной поверхности полностью пропадают). Если полная Луна, Земля и Солнце находятся на одной линии, можно наблюдать за лунным затмением.
Последняя четверть
Буквально через сутки полная Луна начинает утончаться. Поскольку это происходит практически незаметно для человеческого глаза, создаётся впечатление, будто полная Луна видна на небосводе в течение нескольких ночей. Уже через семь дней после полнолуния, убывающая Луна снова показывает землянам свою половину. Видна убывающая Луна лишь во второй половине ночи.
Старая Луна
Показав людям напоследок свою половину, ночное светило становится меньше, превращается в тоненький серп, а затем тёмная Луна вовсе исчезает – а через некоторое время на небосводе вновь появляется растущая Луна.
Памятка наблюдателю
Чтобы наблюдатель не спутал, какие именно фазы Луны являются растущими, а какие – убывающими, достаточно запомнить основное правило: если спутник Земли напоминает латинскую букву «D» и при этом его видно в начале ночи, на небосводе находится растущая Луна. Если серп похож на литеру «С» и показывается перед рассветом – перед созерцателем убывающая Луна.
После Солнца Луна является самым заметным космическим телом на небосводе, поэтому люди всегда проявляли к ней повышенный интерес. Сегодня ночное светило – объект самого пристального изучения.
Благодаря исследованиям астрономов мы знаем о нем практически всё, но некоторые люди до сих пор задаются вопросом, что такое – спутник, звезда или планета. Чтобы дать однозначный ответ, необходимо, прежде всего, разобраться в понятиях этих небесных тел.
Что такое звезда?
Звездами во Вселенной называют массивные газовые шары, которые излучают свет и удерживают равновесие благодаря силам собственного притяжения. В их недрах происходят реакции термоядерного синтеза, а температура измеряется миллионами кельвинов.
В большинстве случаев звезды имеют большой диаметр и высокую массу. Их химический состав представляет собой набор легких элементов, которые обычно имеют вес меньше гелия.
Луна хоть и является шаром, но в ее составе преобладают тяжелые элементы, такие как кремний, титан, магний, натрий, железо. Внутри ночного светила не происходят термоядерные реакции, а его температура варьируется в пределах от −160 °C до +120 °C.
Луна имеет собственное гравитационное поле, которое способно вызывать приливы и отливы в Мировом океане Земли, но не может притягивать к себе крупные объекты. Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что Луна звездой не является.
Что представляет собой планета?
Планета в астрономии – это небесное тело, которое вращается по орбите вокруг звезды. Оно имеет достаточный объем гравитационных сил для приобретения круглой формы, но недостаточную массу для реакций термоядерного синтеза. Большая часть этих космических объектов состоит из тяжелых элементов, хотя астрономам известны так называемые планеты-гиганты, в составе которых преобладают газы – гелий, водород, метан.
Каждая начинала свое образование с жидкого состояния. Постепенно более тяжелые элементы оседали в ее центре и формировали ядро, а более легкие оставались на поверхности.
В целом Луна соответствует всем указанным параметрам, то есть состоит из тяжелых веществ, имеет круглую форму и ядро, богатое железом. При этом она обладает некоторыми особенностями, которые отличают ее от планеты. Во-первых, внутреннее ядро Луны очень маленькое и отличается невысокой силой притяжения.
Если у большинства планет радиус ядра составляет около 50 % от общего размера, то у Луны – примерно 20 %. Во-вторых, одним из важных признаков планеты является способность расчищать свою орбиту от других космических объектов. У Луны такой способности нет, то есть на нее периодически падают достаточное крупные небесные тела и космический мусор. Таким образом, Луна – не планета.
Что такое спутник?
Спутниками считают объекты, которые вращаются по определенной траектории вокруг других космических тел. Их движение происходит под действием гравитации, а орбита может быть как регулярной, так и изменяющейся.
Небесные тела становятся спутниками в том случае, если они были захвачены гравитационным полем планеты во время своего движения в космосе либо сформировались из того же газопылевого облака, что и сама планета.
Что касается Луны, то она действительно вращается вокруг Земли по заданной орбите, однако история ее происхождения немного иная. Считается, что 4,36 млрд. лет назад Земля, будучи протопланетой, столкнулась с другой протопланетой Тейя.
Столкновение произошло по касательной, после чего на околоземную орбиту выбросило множество обломков, из которых впоследствии образовалась Луна. Несмотря на такую историю, в астрономии ее принято считать именно спутником Земли.
В последние годы некоторые ученые пытаются доказать, что Луна все же не спутник, а планета. Свои выводы они строят на том, что среди других спутников Солнечной системы она занимает особое положение.
Прежде всего, Луна имеет слишком большую массу по сравнению с другими подобными объектами и находится на слишком большом расстоянии от земного шара, чтобы быть захваченной его гравитационными силами. Кроме того, она вращается вокруг нашей планеты не в плоскости экватора, как это делают настоящие спутники.
По этой причине вопрос о статусе Луны остается открытым. Возможно, в будущем астрономы признают ее самостоятельной планетой.
С момента изобретения телескопа началось изучение поверхности Луны, которая стала самым исследованным объектом звёздного неба.
Наш спутник – небесное тело, которое изучалось не только при помощи астрономических приборов. На Луну и ступала нога человека, и образцы её пород были доставлены на Землю.
На лунном диске можно различить невооружённым взглядом тёмные участки, условно названные «морями», и светлые, более возвышенные и гористые по сравнению с ними – «континенты», или «материки». Средняя высота «морей» примерно на 2,5 км ниже, чем у «континентов».
«Моря» — более молодые геологические образования округлой формы с гладкой поверхностью. Они занимают около 16% площади Луны. В результате вулканической деятельности вышедшая лава затопила низменные участки, в результате чего они покрылись слоем базальта, дающего тёмный цвет. Самое большое из лунных «морей» – океан Бурь, протяжённость которого составляет 2000 километров.
Большая часть лунных «морей» находится на видимой стороне спутника, но самая глубокая впадина расположена на обратной стороне. Её глубина равна 8000 метров.
Разница между самой низкой точкой Луны и самой высокой составляет 16000 метров.
Кратеры и цирки
Поверхность Луны покрыта кольцевыми горами – кратерами, имеющими центральную горку, и цирками, не имеющими её.
Количество кратеров огромно. Только с диаметром более 3500 метров их можно насчитать более 17 000 штук. Расположены они в основном на «континентах».
Кратеры появились вследствие падения метеоритов. На видимой стороне Луны их значительно меньше, чем на обратной. Также их больше на экваторе, чем на полюсах.
Масконы
Это упавшие на Луну астероиды или их остатки, лежащие близко к поверхности. Их плотность больше плотности спутника, поэтому они вызывают гравитационные возмущения. Название произошло от mass concentration – концентрация массы.
Реголит
Реголит – лунный грунт, образовавшийся под воздействием специфических условий, существующих на нашем спутнике. На его возникновение также повлияли разные виды излучений, бомбардирующие поверхность Луны из-за отсутствия у неё магнитного поля.
Исследования образцов реголита, доставленного на Землю, показали, что он состоит из спёкшихся микроскопических частиц горных пород и отличается от земных пород отсутствием связанной воды.
