Любимица поэтов, экстрасенсов, астрологов, мистиков и гадалок, символ грез, талисман романтиков - все это наш постоянный спутник Луна. Килограммы грунта, тысячи экспериментов, шесть высадок только в программе «Аполлон» - и все так же много тайн и загадок. А что мы знаем о строении Луны? Откуда мы получили информацию и насколько она достоверна? Ответ на эти вопросы и кратко о строении Луны поговорим в данной статье.
Знакомая незнакомка
Упоминания о нашей ночной гостье встречаются в самых древних источниках - рунических ведах. В 1635 году Галилей открыл кратеры и вулканы на ее поверхности и впервые доказал, что мы видим лишь одну ее сторону. В 1959 году советский спутник «Луна 3» облетел Луну и сделал снимки. В 1969 году «Аполлон 11» совершил посадку, Нил Армстронг и ступили на ее поверхность. А в 2009 году НАСА объявило о наличии воды в кратере Кабеус. Но что мы все же знаем о строении Луны?
А началось все с курьеза
Как раз те самые Армстронг и Олдрин установили в 20 метрах от корабля сейсмометр - прибор для измерения тектонической активности. И прибор сразу начал показывать множественные луннотрясения. И хотя те первые толчки оказались лишь отзвуками шагов астронавтов к кораблю, впоследствии этот прибор дал данные о многочисленных сотрясениях внутри Луны. Именно так был развеян миф о том, что внутреннее строение Луны не меняется и подтверждена геологическая активность на нашем спутнике.
Общие характеристики
Луна для землян - самый яркий объект на небе после Солнца, ее звездная величина 12,7 м. Луна вращается вокруг своей оси и вокруг Земли, а периоды этих вращений одинаковы и равны 29 суток 12 часов и 44 минуты. Именно поэтому (эффект либрации) мы видим всегда одну ее сторону.
Масса спутника в 81,3 раза меньше массы Земли и равна 7,3477·10 22 кг. Средняя плотность 3,35 г/кв. см. Ускорение свободного падения 1,62 м/с², а не 9,8, как на Земле. Именно поэтому, если и была у Луны когда-то атмосфера, она не смогла ее удержать - силы притяжения не хватило.
Что внутри
Особенности строения оболочек Луны изучены недостаточно. Ведь грунт добыли с глубины всего в 2,5 метра. Все остальные данные о строении Луны получены геофизическими методами с помощью сейсмографов.
Известно, что покрывает ее поверхность смесь пыли и скалистых обломков - риголит. Постоянно падающие на луну метеориты взрыхляют и перемешивают этот слой, а толщина его от сантиметров до десятков метров.
Под пылевым слоем находится кора, верхняя мантия (астеносфера), средняя мантия, нижняя мантия и ядро. Кора на разных участках имеет разную толщину - от 0 до 105 километров и состоит из базальта.
Диаметр мантии составляет 80% от общего диаметра и состоит она преимущественно из каменных пород: оливинпироксена, шницеля, мелилита.
Что с ядром?
Его наличие у Луны стало полной неожиданностью. Ведь считалось, что спутник внутри остывший.
Ядро состоит из двух частей:
- Внутреннее - твердое, из сернистого железа.
- Внешнее - жидкое, из железа и примесей серы и никеля.
Оно составляет 2% массы спутника и имеет диаметр около 340 км. Вокруг него располагается пограничный расплавленный слой нижней мантии. Температура ядра от 1300К до 1900К
А вот центр масс расположен в 2 км от геометрического центра.
Из чего она состоит
Сегодня в распоряжении ученых 385 кг часть которого хранится в запакованных контейнерах до изобретения новых методов его изучения. А пока мы знаем, что в нем есть кислород, железо, магний, кремний, титан, кальций, алюминий, очень мало серебра и золота. Всего на Луне пока обнаружено около ста минералов, против нескольких тысяч земных.
Что точно известно - в лунном грунте нет органики, нет даже небиологических органических соединений.
А может все не так?
Однако множество исследователей убеждены, что внутри Луна полая и даже искусственно созданная. Сторонники теории полой Луны - это не уфологи и фантасты, а ученые с мировыми именами. И в подтверждение своей точки зрения они приводят доводы о многочисленных аномалиях в строении Луны.
Например, в 1969 году НАСА провело эксперимент и на Луну уронили зонд. И спутник «загудел» как колокол и это продолжалось около часа. С тех пор теории и мифы о пустой в середине Луне только набирают обороты.
А еще вокруг нашего спутника слишком часто регистрируют движение неопознанных объектов. Может, внутри и сегодня существует неземная цивилизация, которая наблюдает за нами?
Еще несколько вопросов
Луна и сегодня таит множество загадок для человечества.
Например, откуда бралась энергия американского комплекса, оставленного там и продолжавшего трансляцию в течении двух лет? При том, что технологически его батареи были рассчитаны всего на год.
Или другой вопрос. Современные космические спутники делают снимки Земли с четко видимыми даже номерами машин. Но при этом мы имеем минимальное количество снимков Луны и при этом очень низкого качества. Что прячут от обывателей космические корпорации?
И что действительно увидели на Луне Нил Армстронг и Эдвин Олдрин, если принять за истину фальсификацию их высадки?
Министерство образования и науки Украины
Донецкая общеобразовательная школа I-III ступеней №44
по астрономии
на тему: "Луна "
ученицы 11-А класса
ДОШ I-III ст. №44
Жданко Елизаветы
учитель: Масленникова И.Л.
Донецк 2011
Введение
ЛУНА - естественный спутник Земли, ее постоянный ближайший сосед. Это второй по яркости объект на земном небосводе после Солнца и пятый по величине естественный спутник планет Солнечной системы. Луна также является первым и единственным небесным телом, помимо Земли, на котором побывал человек. Среднее расстояние между центрами Земли и Луны - 384 467 км. Еще до наступления эры космических исследований астрономы знали, что Луна - необычное тело. Хотя это не самый большой спутник в Солнечной системе, но он один из крупнейших по отношению к своей планете - Земле. Плотность Луны всего в 3,3 раза больше плотности воды, что меньше, чем у любой из планет земной группы: самой Земли, Меркурия, Венеры и Марса. Уже это обстоятельство заставляет думать о необычных условиях образования Луны. Пробы грунта с поверхности Луны позволили определить его химический состав и возраст (4,1 млрд. лет у самых старых образцов), но это лишь сильнее запутало наше представление о происхождении Луны.
1. Луна в мифологии
Луна в римской мифологии является богиней ночного света. Луна имела несколько святилищ, одно вместе с богом солнца. В египетской мифологии богиня луны - Тефнут и ее сестра Шу - одно из воплощений солнечного начала, были близнецами. В индоевропейской и балтийской мифологии широко распространен мотив ухаживания месяца за солнцем и их свадьбы: после свадьбы месяц покидает солнце, за что ему мстит бог-громовержец и разрубает месяц пополам. В другой мифологии месяц, живший на небе вместе со своей женой-солнцем, пошел на землю посмотреть, как живут люди. На земле за месяцем погналась Хоседэм (злое женское мифологическое существо). Месяц, торопливо возвращающийся к солнцу, только наполовину успело войти в его чум. Солнце схватило его за одну половину, а Хоседэм за другую и начали тянуть его в разные стороны, пока не разорвали пополам. Солнце пыталось потом оживить месяц, оставшийся без левой половины и тем самым без сердца, пробовало сделать ему сердце из угля, качало его в колыбели (шаманский способ воскрешения человека), но все было тщетно. Тогда солнце повелело месяцу, чтобы он светил ночью оставшейся у него половиной. В армянской мифологии Лусин («луна») - молодой юноша попросил у матери, державшей тесто, булочку. Рассерженная мать дала пощечину Лусину, от которой он взлетел на небо. До сих пор на его лице видны следы теста. По народным поверьям, фазы луны связаны с циклами жизни царя Лусина: новолуние - с его юностью, полнолуние - со зрелостью; когда луна убывает и появляется полумесяц, наступает старость Лусина, который затем уходит в рай (умирает). Из рая он возвращается возрожденным.
Известны также мифы о происхождении луны из частей тела (чаще всего из левого и правого глаза). У большинства народов мира есть особые Лунные мифы, объясняющие возникновение пятен на луне, чаще всего тем, что там находится особый человек («лунный человек» или «лунная женщина»). Божеству луны многие народы придают особое значение, считая, что оно дает необходимые элементы для всего живого.
Во многих традициях (в частности, греческой) Луна покровительствует магии, колдовству, гаданиям.
2. Происхождение Луны
Существуют несколько теорий, объясняющих формирование Луны. Одной из первых теорий, которая объясняет процесс формирования Луны, была теория Дж. Дарвина о том, что Луна была сформирована в результате действия центробежных сил на этапе формирования Земли. В результате действия этих сил часть земной коры была отброшена в открытый космос. Из этой части и сформировалась Луна. По причине того, что, как полагают ученые, за всю историю Земли, наша планета никогда не обладала достаточной скоростью вращения для подтверждения этой теории, такая точка зрения на процесс формирования Луны считается на данный момент устаревшей. Другая теория, разработанная немецким ученым К. Вейцзеккером, шведским ученым Х. Альфвеном и американским ученым Г. Юри, предполагает, что Луна сформировалась отдельно от Земли, а впоследствии была просто захвачена гравитационным полем Земли. Вероятность такого события весьма мала, и, кроме того, в этом случае следовало бы ожидать большего различия земных и лунных пород.
Третья теория, сформулированная советскими учеными - О.Ю. Шмидтом и его последователями, объясняет, что и Земля и Луна были сформированы из единого протопланетного облака и процесс их формирования проходил одновременно. Вероятность такого события весьма мала, и, кроме того, в этом случае следовало бы ожидать большего различия земных и лунных пород.
Хотя вышеприведенные три теории формирования Луны и объясняют ее происхождение, но все они содержат те или иные противоречия. Главенствующей теорией формирования Луны, на сегодняшний день, является теория гигантского столкновения прото-Земли с небесным телом размером с планету Марс. При этом более легкие вещества наружных слоев Земли должны были бы оторваться от нее и разлететься в пространстве, образовав вокруг Земли кольцо из обломков, в то время как ядро Земли, состоящее из железа, сохранилось бы в целости. В конце концов, это кольцо из обломков слиплось, образовав Луну. Теория гигантского столкновения объясняет, почему Земля содержит большое количество железа, а на Луне его почти нет. Кроме того, из вещества, которое должно было превратиться в Луну, в результате этого столкновения выделилось много различных газов - в частности кислород.
Рис. 1. - Столкновение Земли с объектом размером с Марс и
образование Луны
3. Внутреннее строение Луны
Плотность Луны несильно изменяется с глубиной, т.е. в отличие от Земли нет большой концентрации масс в центре.
Луна состоит из коры, которая сложена изверженными кристаллическими горными породами - базальтами, верхней мантии, средней мантии, нижней мантии (астеносферы) и ядра. Такая структура, как полагают, сформировалась сразу после формирования Луны - 4.5 миллиарда лет назад. Толщина лунной коры составляет, как полагают, 50 км. Толщина верхней мантии около 250 км, а средней примерно 500 км, и ее граница с нижней мантией расположена на глубине около 1000 км. В толщине лунной мантии случаются луннотрясения, но в отличие от землетрясений, которые вызываются движением тектонических плит, лунотрясения вызваны приливными силами Земли. В глубине находится горячее ядро, отчасти расплавленное. Однако, в отличие от ядра Земли, оно почти не содержит железа, поэтому у Луны нет магнитного поля.
4. Поверхность Луны
Атмосфера нашего спутника сильно разряжена. Одним из источников лунной атмосферы являются газы которые выделяются из лунной коры, к таким газам относится газ радон. Другим источником газов в атмосфере Луны являются газы выделяющиеся при бомбардировке поверхности Луны микрометеоритами и солнечным ветром. Из-за слабого магнитного и гравитационного поля Луны почти все газы из атмосферы улетучиваются в открытый космос. Не будучи защищена атмосферой, поверхность Луны нагревается днем до + 110 о С, а ночью остывает до -120° С, однако, как показали радионаблюдения, эти огромные колебания температуры проникают вглубь лишь на несколько дециметров вследствие чрезвычайно слабой теплопроводности поверхностных слоев. По той же причине и во время полных лунных затмений нагретая поверхность быстро охлаждается, хотя некоторые места дольше сохраняют тепло, вероятно, вследствие большой теплоемкости (так называемые “горячие пятна”). Небо над Луной всегда черное, даже среди дня, потому что для рассеивания солнечного света и образования голубого неба, как на Земле, необходим воздух, который там отсутствует. Звуковые волны в вакууме не распространяются, так что на Луне царит полная тишина.
Весь лунный шар покрыт рыхлым слоем раздробленных горных пород. Этот слой назван реголитом. Реголит образовался в результате метеоритной бомбардировки лунной поверхности. Ударно-взрывные процессы, сопровождающие метеоритную бомбардировку, способствуют взрыхлению и перемешиванию грунта, одновременно спекая и уплотняя частицы грунта. По толщине слой реголита варьируется от 3 метров в районах лунных «океанов» до 20 м. на лунных плато. На лунную поверхность также оказывают влияние солнечная и галактическая корпускулярная радиация, а также солнечное электромагнитное излучение. По современным представлениям Луна находится свыше 2-3 млрд. лет в тектоническом покое и, по-видимому, нет активных внутренних факторов, которые могли бы существенно влиять на условия формирования и существования реголита. Поэтому равномерное действие на поверхность внешних факторов обусловило похожее строение и структуру реголита по всему лунному шару и в целом усреднило физико-механические характеристики лунного грунта. Это подтверждено прямыми экспериментами, проведенными на поверхности Луны. По своим гранулометрическим и морфологическим характеристикам лунный реголит не имеет аналогов среди природных земных образований, как правило, существенно более однородных. Реголит на 50-70% состоит из тонкого пылевидного вещества, а его более крупные частицы представлены фрагментами местных магматических пород (базальты, габбро, долериты, анортозиты, нориты, троктолиты) и частицами, образовавшимися при ударной метеоритной переработке лунной поверхности (брекчии, шлаки, агглютинаты, стекла). Лунные породы обеднены железом, водой и летучими компонентами, а вследствие воздействия солнечного ветра реголит насыщен нейтральными газами. По радиоизотопам было установлено, что некоторые обломки на поверхности реголита находились на одном и том же месте десятки и сотни миллионов лет.
5. Рельеф лунной поверхности
Поверхность Луны можно условно разделить на типы: старая горная местность с большим количеством вулканов и относительно гладкие и молодые лунные моря. Главной особенностью обратной стороны Луны является её материковый характер.
Темные участки поверхности, которые мы можем видеть с Земли на поверхности Луны, мы называем «океанами» и «морями». Такие названия пришли из древности, когда древние астрономы думали, что Луна имеет моря и океаны, также как и Земля. На самом деле эти темные участки поверхности Луны сформировались в результате извержений вулканов и они заполнены базальтом, который темнее, чем окружающие его породы. Основные Лунные моря сосредоточены в пределах видимого полушария, крупнейшее из них - Океан Бурь. К нему примыкают Море Дождей с северо-востока, Море Влажности и Море Облаков с юга. В восточной половине видимого с Земли диска протянулись цепочкой с северо-запада на юго-восток Море Ясности, Море Спокойствия и Море Изобилия. К этой цепочке с юга примыкает Море Нектара, а с северо-востока - Море Кризисов. Сравнительно небольшие по размерам моря расположены на границе видимого и обратного полушарий - Море Восточное, Море Краевое, Море Смита и Море Южное. На обратной стороне Луны существует лишь одно значительное образование морского типа - Море Москвы. На поверхности лунных морей при определенных условиях освещения заметны извилистые возвышения, называемые валами. Высота этих преимущественно пологих возвышенностей не превышает 100-300 метров, однако протяженность может достигать сотен километров. Вероятной теорией их образования считается их возникновение при застывании лавовых морей за счет сжатия. На лунной поверхности несколько небольших образований морского типа, относительно обособленных от крупных формаций, носят название «озер». Образования, граничащие с морями и вдающиеся в материковые области, называются «заливами». Моря отличаются от материковых областей низкой отражательной способностью вещества их поверхности, более пологими формами рельефа и меньшим числом крупных кратеров на единицу площади, - в среднем в пересчете на единицу площади число кратеров на материковой поверхности в 30 раз превышает число кратеров в морях. К элементам рельефа относятся и лунные горы. Они представлены горными хребтами, окаймляющими берега большинства морей, а также многочисленными кольцевыми горами, называемыми кратерами. Отдельные пики и небольшие горные хребты, находящиеся на поверхности некоторых лунных морей, вероятно в большинстве случаев являются полуразрушенными бортами кратеров. Примечательно, что на Луне, в отличие от Земли почти отсутствуют линейные горные цепи, как то например Гималаи, Анды и Кордильеры на Земле.
Кратерность - самая характерная особенность лунного рельефа. Существует порядка полумиллиона кратеров размером более 1 км. Из-за отсутствия на Луне атмосферы, воды и значительных геологических процессов лунные кратеры фактически не подвергались изменениям и даже древние кратеры сохранились на ее поверхности. Самые крупные лунные кратеры находятся на обратной стороне Луны, например кратер Королев, Менделеев, Гершпрунг и многие другие. В сравнении с ними кратер Коперник диаметром 90 км, находящийся на видимой стороне Луны кажется очень небольшим. Также на границе видимой стороны Луны находятся гигантские кратеры, такие как Струве диаметром 255 км и Дарвин диаметром 200 км.
Ныне на картах Луны зафиксировано более 35 000 крупных и около 200 000 мелких деталей.
В образовании форм лунного рельефа принимали участие как внутренние силы, так и внешние воздействия. Расчеты термической истории Луны показывают, что вскоре после её образования недра были разогреты радиоактивным теплом и в значительной мере расплавлены, что привело к интенсивному вулканизму на поверхности. В результате образовались гигантские лавовые поля и некоторое количество вулканических кратеров, а также многочисленные трещины, уступы и другое. Вместе с этим на поверхность Луны на ранних этапах выпадало огромное количество метеоритов и астероидов - остатков протопланетного облака, при взрывах которых возникали кратеры - от микроскопических лунок до кольцевых структур поперечником во много десятков, а возможно и до нескольких сотен километров. Сейчас метеориты выпадают на Луну гораздо реже; вулканизм также в основном прекратился, поскольку Луна израсходовала много тепловой энергии, а радиоактивные элементы были вынесены во внешние слои Луны. Об остаточном вулканизме свидетельствуют истечения углеродосодержащих газов в лунных кратерах, спектрограммы которых были впервые получены советским астрономом Н.А. Козыревым.
6. Возраст Луны
Изучая радиоактивные вещества, содержащиеся в лунных породах, ученые сумели вычислить возраст Луны. Например, уран медленно превращается в свинец. В кусочке урана-238 половина атомов превращается в атомы свинца за 4,5 млрд. лет. Таким образом, измерив пропорцию урана и свинца, содержащихся в породе, можно вычислить ее возраст: чем больше свинца, тем она старше. Камни на Луне стали твердыми около 4,4 млрд. лет назад. Луна сформировалась, по-видимому, незадолго до этого; ее наиболее вероятный возраст - около 4,65 млрд. лет. Это согласуется с возрастом метеоритов, а также с оценками возраста Солнца.
7. Фазы Луны
луна кора рельеф поверхность фаза
Фазы Луны возникают вследствие изменения взаимного расположения Земли, Луны и Солнца.
Видимый край диска Луны называется лимбом. Линия, разделяющая освещенную и неосвещенную Солнцем части диска Луны, называется терминатором. Отношение площади освещенной части видимого диска Луны ко всей его площади называется фазой Луны. Различают четыре основных фазы Луны: новолуние, первая четверть, полнолуние и последняя четверть. Когда Луна находится между Солнцем и Землей, ее обращенная к Земле сторона темна и поэтому почти невидима. Этот момент называют новолунием, поскольку, начиная с него, Луна как будто рождается и становится видимой все больше и больше. Пройдя четверть своей орбиты, Луна демонстрирует освещенную половину диска; при этом говорят, что она находится в первой четверти. При прохождении половины орбиты у Луны становится видимой вся обращенная к Земле сторона - она вступает в фазу полнолуния. Земля тоже проходит через разные фазы, если смотреть на нее с Луны. Промежуток времени между двумя последовательными одинаковыми фазами Луны называется синодическим месяцем, его продолжительность 29,53 суток. Сидерический же месяц, т.е. время, за которое Луна делает один оборот вокруг Земли относительно звезд, составляет 27,3 суток.
8. Движение Луны
Видимое движение Луны на фоне звезд есть следствие действительного движения Луны вокруг Земли. Луна в течение звездного месяца перемещается среди звезд всегда в одну и ту же сторону - с запада на восток, или прямым движением. Видимый путь Луны на небе - незамыкающаяся кривая, постоянно меняющая свое положение среди звезд зодиакальных созвездий. Видимое движение Луны сопровождается непрерывным изменением ее внешнего вида, характеризуемого фазой Луны.
Основное влияние на движение Луны оказывает Земля, хотя и значительно более удаленное Солнце на него тоже влияет. Поэтому объяснение движения Луны становится одной из сложнейших проблем небесной механики. Первая приемлемая теория была предложена Исааком Ньютоном в его Началах (1687 г.), где были опубликованы закон всемирного тяготения и законы движения. Ньютон не только учел все известные в то время возмущения лунной орбиты, но и предсказал некоторые эффекты. В 20 веке пользуются теорией американского математика Дж. Хилла, на основе которой американский астроном Э. Браун вычислил (1919 г.) математические, ряды и составил таблицы, содержащие широту, долготу и параллакс Луны. Реальное движение Луны довольно сложно, при его расчёте необходимо учитывать множество факторов, например сплюснутость Земли и сильное влияние Солнца, которое притягивает Луну в 2,2 раза сильнее, чем Земля.
Луна движется вокруг Земли со средней скоростью 1,02 км/сек по приблизительно эллиптической орбите в том же направлении, в котором движется подавляющее большинство других тел Солнечной системы, то есть против часовой стрелки, если смотреть на орбиту Луны со стороны Северного полюса мира. Большая полуось орбиты Луны, равная среднему расстоянию между центрами Земли и Луны, составляет 384 400 км (приблизительно 60 земных радиусов). Вследствие эллиптичности орбиты и возмущений расстояние до Луны колеблется между 356 400 и 406 800 км.
Период обращения Луны вокруг Земли, так называемый сидерический месяц равен 27,3 суток, но подвержен небольшим колебаниям и очень малому вековому сокращению. Луна вращается вокруг оси, наклоненной к плоскости эклиптики под углом 88°28", с периодом, точно равным сидерическому месяцу, вследствие чего она повернута к Земле всегда одной и той же стороной.
9. Лунные затмения
Во время полного лунного затмения Луна полностью уходит в тень Земли. Полная фаза лунного затмения продолжается гораздо дольше, нежели полная фаза солнечного затмения. Форма края земной тени при лунных затмениях послужила древнегреческому философу и ученому Аристотелю одним из веских доказательств шарообразности Земли. Философы Древней Греции подсчитали, что Земля примерно втрое больше Луны, просто исходя из продолжительности затмений (точная величина этого коэффициента 3,66).Луна в момент полного лунного затмения в действительности лишается солнечного света, поэтому полное лунное затмение видно из любой точки полушария Земли. Затмение начинается и заканчивается одновременно для всех географических точек. Однако местное время этого явления будет разное. Так как Луна движется с запада на восток, то первым входит в земную тень левый край Луны. Затмение может быть полным или частным в зависимости от того, входит Луна в земную тень полностью или проходит вблизи ее края. Чем ближе к лунному узлу происходит лунное затмение, тем больше его фаза. Наконец, когда диск Луны накрывает не тень, а полутень, случаются полутеневые затмения. Невооруженным глазом заметить их трудно. Во время затмения Луна прячется в тень Земли и, казалось бы, каждый раз должна исчезать из виду, т.к. Земля непрозрачна. Однако земная атмосфера рассеивает солнечные лучи, которые попадают на затмевающуюся поверхность Луны «в обход» Земли. Красноватый цвет диска обусловлен тем, что сквозь атмосферу лучше всего проходят красные и оранжевые лучи. Каждое лунное затмение различно по распределению яркости и цвета в земной тени. Цвет затмившейся Луны часто оценивается по специальной шкале, предложенной французским астрономом Андре Данжоном:
0 баллов - затмение очень темное, в середине затмения Луна почти или совсем не видна.
1 балл - затмение темное, серое, детали поверхности Луны совершенно не видны.
2 балла - затмение темно-красное или рыжеватое, около центра тени наблюдается более темная часть.
3 балла - затмение красно-кирпичного цвета, тень окружена сероватой или желтоватой каймой.
4 балла - затмение медно-красного цвета, очень яркое, внешняя зона светлая, голубоватая.
Если бы плоскость орбиты Луны совпадала бы с плоскостью эклиптики, то лунные затмения повторялись бы каждый месяц. Но угол между этими плоскостями составляет 5° и Луна дважды в месяц лишь пересекает эклиптику в двух точках, называемых узлами лунной орбиты. Об этих узлах знали еще древние астрономы, называя их Головой и Хвостом Дракона (Раху и Кету). Для того, чтобы произошло лунное затмение, Луна в полнолуние должна находится вблизи узла своей орбиты. За год обычно происходит 1-2 лунных затмения. В некоторые годы их может не быть вовсе, а иногда происходит и третье. В редчайших случаях бывает и четвертое затмение, но лишь частное полутеневое.
10. История исследования Луны
Исследования Луны с помощью космических аппаратов начались 14 сентября 1959 года со столкновения автоматической станции Луна-2 с поверхностью нашего спутника. До этого момента единственным методом исследования Луны были наблюдения за Луной. Изобретение Галилеем телескопа в 1609 году было большим этапом в астрономии в частности в наблюдениях за Луной. Сам Галилей использовал свой телескоп для исследования гор и кратеров на лунной поверхности.
С началом космической гонки между СССР и США в ходе холодной войны Луна была в центре космических программ, как СССР, так и США. С точки зрения США, высадка человека на Луну в 1969 году была кульминацией лунной гонки. С другой стороны, многие значительные научные вехи были пройдены Советским Союзом раньше США. Для примера, первые фотографии обратной стороны Луны были получены советским спутником в 1959 году.
Первым рукотворным объектом, достигшим Луны, была советская станция Луна-2. Обратная сторона Луны была сфотографирована станцией Луна-3 7 октября 1959 года. После этих и других достижений СССР в освоении космоса президент США Джон Кеннеди сформулировал основную задачу США в космосе, как высадку на Луну.
Несмотря на все усилия США, Советский Союз еще долгое время оставался лидером в исследованиях Луны. Станция Луна-9 первая совершила мягкую посадку на поверхность нашего естественного спутника. После посадки Луна-9 передала первые фотографии поверхности Луны. В результате посадки Луны-9 было доказана возможность безопасной посадки на Луну. Это было особенно важно поскольку до этого момента считалось, что поверхность Луны состоит из слоя пыли, который может составлять в толщину несколько метров и любой объект просто бы «утонул» в этом слое пыли. Первым искусственным спутником Луны также была советская станция Луна-10, запущенная 31 марта 1966 года.
Американская программа по пилотированному исследованию Луны называлась "Аполлон". Первый практический результат она принесла 24 декабря 1968 года с облета космическим кораблем Аполлон-8 Луны. Человечество впервые ступило на поверхность Луны 20 июля 1969 года. Первым человеком оставившим свой след на Луне был Нейл Армстронг командир корабля Аполлон-11. Первым автоматическим роботом на поверхности Луны стал советский Луноход-1, который прилунился 17 ноября 1970 года. Последний человек побывал на Луне в 1972 году.
Образцы лунной породы были доставлены на Землю в рамках советской программы "Луна" автоматическими станциями Луна-16, 20 и 24. Также образцы лунной породы были доставлены на Землю астронавтами миссии "Аполлон".
С середины 1960-х годов до середины 1970-х 65 рукотворных объектов достигли поверхности Луны. Но после станции Луна-26 исследования Луны фактически прекратились. Советский Союз переключил свои исследования на Венеру, а США на Марс.
XXI век: 9 октября 2009 космический аппарат LCROSS и разгонный блок «Центавр» совершили запланированное падение на поверхность Луны в кратер Кабеус, расположенный примерно в 100 км от южного полюса Луны, а потому постоянно находящийся в глубокой тени. 13 ноября НАСА сообщило о том, что с помощью этого эксперимента на Луне обнаружена вода.
Не исключено, что на Луне может находиться не только серебро, ртуть и спирты, но и прочие химические элементы и соединения. Водяной лед, молекулярный водород, найденные благодаря миссии LCROSS и LRO в лунном кратере Кабеус указывают на то, что на Луне действительно есть ресурсы, которые могут быть использованы в будущих миссиях.
Заключение
Луна могла бы стать прекрасной площадкой для проведения самых сложных наблюдений по всем разделам астрономии. Поэтому астрономы, скорее всего, станут первыми учеными, которые вернутся на Луну. Луна могла бы стать базовой станцией для исследований космоса за пределами ее орбиты. Благодаря небольшой силе лунного тяготения, запуск огромной космической станции с Луны был бы в 20 раз дешевле и легче, чем Земли. Вода и газы, пригодные для дыхания могли бы производиться на Луне, поскольку в лунных породах содержится водород и кислород. Богатые запасы алюминия, железа и кремния явились бы источником строительных материалов.
Лунная база была бы очень важна для дальнейших поисков ценного сырья, имеющегося на Луне, для решения различных инженерных задач и для космических исследований, проводимых в условиях Луны.
Во многих отношениях Луна была бы идеальным местом для обсерватории. Для проведения наблюдений за пределами атмосферы сейчас используются телескопы, летающие по орбите вокруг Земли, такие, как космический телескоп «Хаббл»; но телескопы на Луне намного превосходили бы их во всех отношениях. Приборы, находящиеся на обратной стороне Луны, защищены от отраженного Землей света, а медленное вращение Луны вокруг оси означает, что лунные ночи длятся в течение 14 наших суток. Это позволило бы астрономам вести непрерывные наблюдения какой-либо звезды или галактики значительно дольше, чем это возможно сейчас.
Загрязнение природной среды на Земле делает все более трудным наблюдение неба. Свет, исходящий от больших городов, дым и вулканические извержения загрязняют небо, а телевизионные станции создают помехи для радиоастрономии. К тому же с Земли нельзя производить наблюдения инфракрасного, ультрафиолетового и рентгеновского излучений. Следующим важным шагом в изучении Вселенной могло бы быть создание научного поселения на Луне.
Список используемой литературы
1.Галкин И.Н., Шварев В.В. "Строение Луны" - М., "Знание", 1977.
2. Зигель Ф.Ю. "Лунные горизонты" - М., "Просвещение", 1976.
3. Открытая астрономия - М., "Физикон", 1999-2005.
4. http://full-moon.ru/
5. http://www.geokhi.ru/
6. http://www.krugosvet.ru/
7. http://ru.wikipedia.org/
Подобные документы
Особенности вида Земли с Луны. Причины возникновения кратеров (районов с неровным ландшафтом и горными хребтами) на поверхности Луны - падения метеоритов и вулканические извержения. Функция советских автоматических станций "Луна–16", "Луна–20", "Луна–24".
презентация , добавлен 15.09.2010
Гипотеза о возникновении Луны – естественного спутника Земли, краткая история ее исследования, основные физические данные о ней. Связь фаз Луны с её положением относительно Солнца и Земли. Лунные кратера, моря и океаны. Внутреннее строение спутника.
презентация , добавлен 07.12.2011
Гипотеза гигантского столкновения Земли с Тейей. Движение Луны вокруг Земли со средней скоростью 1,02 км/сек по приблизительно эллиптической орбите. Продолжительность полной смены фаз. Внутреннее строение Луны, приливы и отливы, причины землетрясений.
отчет по практике , добавлен 16.04.2015
Исследования естественного спутника Земли - Луны: докосмический этап, изучение автоматами и людьми. путешествия от Жуля Верна, физиков и астрономов до аппаратов серий "Луна", "Сервейер". Исследования роботов-луноходов, высадка людей. Магнитная аномалия.
дипломная работа , добавлен 14.07.2008
Луна - космический спутник Земли, строение: кора, мантии (астеносферы), ядро. Минералогический состав лунных пород; атмосфера, гравитационное поле. Характеристика поверхности Луны, особенности и происхождение грунта; сейсмические методы исследования.
презентация , добавлен 25.09.2011
Характеристика Луны с точки зрения единственного естественного спутника Земли, второго по яркости объекта на земном небосводе. Сущность полнолуния, затмения, либрации, геологии Луны. Лунные моря как обширные, залитые некогда базальтовой лавой низины.
презентация , добавлен 20.11.2011
Сущность видимого движения Луны. Солнечные и лунные затмения. Ближайшее к Земле небесное тело и её естественный спутник. Характеристика поверхности Луны, происхождение грунта и сейсмические методы исследования. Взаимосвязь между Луной и приливами.
презентация , добавлен 13.11.2013
Каковы размеры Луны. Как человек изучал Луну. Почему мы видим Луну в разных формах. Как происходит лунное затмение. Наблюдения фаз Луны, ее влияние на рост растений, на самочувствие человека, на успешность обучения. Реакция учителей на фазы Луны.
реферат , добавлен 10.03.2013
Луна как единственный спутник Земли, очень важный объект сравнительно-планетологических исследований, анализ структуры. Рассмотрение основных особенностей образования форм лунного рельефа. Знакомство с телевизионным изображением лунной поверхности.
дипломная работа , добавлен 09.04.2014
Составление трехмерных карт поверхности Луны по программе NASA World Wind. Этапы поиска воды на естественном космическом спутнике Земли, алгоритмы обработки информации. База данных информационной справочной системы номенклатуры лунных образований.
Луна – небесное тело, расположенное ближе всех к Земле, которое является его естественным спутником и ярчайшим, после Солнца объектом. Кроме того, это еще и единственный объект солнечной системы, на который ступала нога человека.
Луна привлекала к себе внимание во все времена. Люди веками смотрели на нее, любуясь лунными кратерами, пытаясь изучить ее происхождение и законы. Луна вращается в том же направлении, что и большинство небесных тел. Вокруг Земли она двигается со скоростью около 1 км/с. Так как, там отсутствует атмосфера, на Луне нет ни воды, ни воздуха, ни погоды. А температура имеет довольно большой разброс: от –120 °С до +110 °С. Сила притяжении меньше Земной в 6 раз (1,62 м/с2). Еще в 1610 году, Галилео Галилей в телескопическое оборудование, наблюдал за лунной поверхностью и обнаруживал различные впадины и кратеры.
Протяженные темноватые пятна или как их называют «Лунные моря», занимают около 40 % видимого лунного рельефа. В былые времена, атаки метеоритов и астероидов на лунную поверхность, были обычным делом. Возможно даже, что Луна принимала на себя все удары небесных тел, которые предназначались нашей Земле! Но она, как своеобразный щит, отражала все нападения. Возможно именно Луне, нам следует сказать спасибо за то, что жизнь на нашей планете, не исчезла, от падения какого-нибудь, метеорита или астероида. Сейчас, частота столкновений небесных тел с Луной практически равна нулю, но кратеры, которые мы можем наблюдать на поверхности Луны навсегда остались, как своеобразное напоминание о заслугах нашего верного спутника.
Строение Луны
Масса спутника Земли в 81 раз меньше нашей планеты. Для исследования лунного строения, использовались различные методы, в том числе и сейсмические. Верхний слой лунной поверхности, представлен корой, толщина которой достигает 60 км. Кора состоит из горной породы базальт. В морских и материковых районах, его состав имеет существенные отличия. Мантия – расположенная под лунной корой, делится на верхнюю – 250 км, среднюю – 500 км и нижнюю – 1000 км. До этого уровня вещество недр находится в твердом состоянии, и представляет собой холодную и мощную литосферу, с незатухающими сейсмическими колебаниями. Приближаясь к концу границы нижней мантии, температура возрастает, приближаясь к температуре плавления, поэтому сейсмические волны быстро поглощаются. Эта часть спутника представляет собой лунную астеносферу, в центре которой находиться жидкое ядро, состоящее из сульфида железа, радиусом 350 км. Температура в нем, колеблется от 1300К до 1900К, при массе не более 2% от массы всей Луны.
Известно, что Луна повернута к Земле, только одной стороной, поэтому все давно мечтают узнать: какие же тайны скрывает обратная сторона Луны. Сама по себе, Луна не светится. Просто солнечные лучи, отражаясь от Земли, освещают разные ее части. В связи с этим объясняются и фазы Луны. Она повернута к нам темной стороной и двигается по орбите между Солнцем и Землей. Каждый месяц наступает новолуние. На следующий день на западном небе появляется яркий серп «обновленной» Луны. На остальную часть Луны, свет, отраженный от Земли практически не попадает. Через неделю, можно наблюдать половину диска Луны. Через 22 дня, наблюдается и последняя четверть. А на 30 сутки опять наступает новолуние.
Характеристики Луны
Масса: 0,0123 массы Земли, то есть 7,35*1022кг
Диаметр на экваторе: 0,273 диаметра Земли, то есть 3476 км
Наклон оси: 1,55°
Плотность: 3346,4 кг/м3
Температура поверхности: –54 °C
Расстояние от спутника до планеты: 384400 км
Скорость движения вокруг планеты: 1,02 км/с
Эксцентриситет орбиты: e = 0,055
Наклон орбиты к эклиптике: i = 5,1°
Ускорение свободного падения: g = 1,62 м/с2
Особенности "строения" - поверхность
Как образовались лунные кратеры? Этот вопрос стал причиной длительной дискуссии, с легкой руки
испанского астронома Антонио Палюзи - Бореля получившей название "столетней войны". Речь идет о борьбе между сторонниками двух
гипотез происхождения лунных кратеров: вулканической и метеоритной.
Согласно вулканической гипотезе, которую выдвинул в 80-х гг. XVIII в. немецкий астроном Иоганн Шретер, кратеры возникли в результате грандиозных извержений на поверхности Луны. В 1824 г. его соотечественник Франц фон Груйтуйзен предложил метеоритную теорию, объяснявшую образование кратеров падением метеоритов. По его мнению, при таких ударах происходит продавливание лунной поверхности.
Лишь через 113 лет, в 1937 г., российский студент Кирилл Петрович Станюкович (будущий доктор наук и профессор) доказал, что при ударах метеоритов с космическими скоростями происходит взрыв, в результате которого испаряется не только метеорит, но и часть пород в месте удара.
Взрывная теория Станюковича разрабатывалась в 1947-1960 гг. им самим, а потом другими исследователями.
Полеты к Луне начиная с 1964 г. американских космических аппаратов серии "Рейнджер", открытие
кратеров на Марсе и Меркурии, а затем на спутниках планет и астероидах подвели окончательный итог в этой "столетней войне", продолжавшейся не 100 лет, а гораздо дольше. Метеритная теория теперь является общепринятой.
В 1811 г. французский астроном Франсуа Араго открыл поляризацию света, отражаемого Луной. Это означало, что лунная поверхность должна быть покрыта слоем тонко раздробленного грунта. В морях поляризация была сильнее, чем на материках.
В 1918 г. российский ученый Николай Павлович Барабашов, изучая зависимость яркости лунных образований от угла падения солнечных лучей, обнаружил странное обстоятельство. Каждый участок лунной поверхности достигает максимальной яркости не тогда, когда Солнце стоит над ним в зените, как следовало ожидать, а в полнолуние, когда отраженный луч идет навстречу падающему солнечному лучу.
Не сразу астрономы разобрались в причинах подобного явления. Ясные представления о природе лунной поверхности сформировались только в середине XX в. В 50-е гг. было установлено, что лунный грунт действительно мелко раздроблен (очевидно ударами небольших метеоритов), а такое вещество, как показали теоретические исследования и специальные эксперименты, отражает больше всего света в том направлении, откуда приходит освещающий луч.
В 1959 г. российская исследовательница Надежда Николаевна Сытинская предложила метеорно-шлаковую теорию формирования лунного грунта. Согласно этой теории, тепло, передаваемое при ударе метеорита наружному покрову - реголиту Луны, расходуется не только на его расплавление и испарение, но и на образование шлаков, которые проявляют себя в цветовых особенностях поверхности Луны.
Метеорно-шлаковой теории некоторое время противостояла пылевая гипотеза американского астронома Томаса Голда. Он считал, что Луна покрыта толстым слоем пыли, в котором могут утонуть опускающиеся на ее поверхность космические аппараты и сами астронавты. Мягкая посадка на Луну советской автоматической межпланетной станции "Луна-9" 3 февраля 1966 г. полностью опровергла эту точку зрения. В справедливости метеорно-шлаковой теории смогли убедиться американские астронавты Нил Армстронг и Эдвин Олдрин, впервые ступившие на лунную поверхность 21 июля 1969г.
Еще в XIX в. была измерена температура лунной поверхности, прослежено ее изменение в течение лунных суток, а также во время затмений, когда Луна погружается в тень Земли и лишается при этом солнечного света и тепла. Из-за отсутствия атмосферы в дневные часы (а это 14,7 земных суток) под действием полящих солнечных лучей нагревается до 120-130°С. Ночью же лунное тепло беспрепятственно уходит в мировое пространство и температура падает до -150°С. Нечто подобное наблюдается и во время лунных затмений.
Внутреннее строение Луны
Плотность Луны равна 3340 кг/м 3 - как у земной мантии. Это значит, что наш спутник
или не имеет плотного железного ядра, или оно очень маленькое. Более детальные исследования получены в результате
сейсмических экспериментов.
Сейсмические исследования Луны начались с курьеза. В самом конце первой экспедиции человека
на Луну астронавты Нейл Армстронг и Эдвин Олдрин, удалившись на 20 м к югу от лунного корабля, установили сейсмометр - один
из двух научных приборов, которые они оставляли на Луну (вторым был кварцевый отражатель для лазерной локации с Земли).
Астронавтам следовало очень тщательно установить этот прибор, сориентировав его по сторонам света и по вертикали, поскольку
потом уже никто не смог бы подойти к нему, чтобы исправить возможную неполадку. Наблюдения с помощью этого сейсмометра
должны были показать, есть ли на Луне современная тектоническая активность, или же это геологически мертвое небесное тело.
Как только сейсмометр был установлен, его сразу же включили по команде из Центра управления полетом на Земле.
Присутствовавшие в зале Центра управления в предместье техасского города Хьюстона с удивлением увидели, что прибор сразу же
начал сообщать о лунотрясениях. Они происходили непрерывно, в виде целой серии последовательных толчков. Однако вскоре
стало ясно, что это не было результатом неспокойствия лунных недр - поверхность нашего спутника сотрясали шаги двух
астронавтов, удалявшихся от сейсмометра к своему космическому кораблю. Прибор был настолько чувствительным, что мог
зафиксировать падение на лунную поверхность камня размером с горошину на расстоянии в 1 км от места расположения сейсмометра.
Впоследствии этот сейсмометр сообщил о многочисленных сотрясениях внутри Луны, развеяв тем
самым представление о том, что геологическая активность на спутнике давно прекратилась. Оказалось, что
сейсмические сотрясения происходят на Луне регулярно, однако они сильно отличаются от землетрясений на нашей планете.
Впоследствии на лунной поверхности были оставлены еще четыре сейсмометра. Многолетние наблюдения с их помощью позволили
зарегистрировать тысячи лунотрясений, большинство из которых многократно повторялись в одних и тех же очагах. За год на
Луне происходит от 600 до 3 000 сейсмических событий. Было выявлено четыре вида лунотрясений - приливные
, тектонические
,
метеоритные
и термальные
. Приливные сотрясения Луны случаются дважды в месяц, каждые две недели, когда Луна оказывается на
одной прямой с Землей и Солнцем, то есть во время полнолуний и новолуний. В эти периоды усиливается действие на Луну
приливных сил 3емли и Солнца. При расположении этих трех небесных тел на одной линии силы их взаимного влияния друг на
друга суммируются, что приводит к возникновению на Луне лунотрясений на глубине 800-1000 км.
Тектонические лунотрясения происходят при подвижках в неглубоких слоях Луны (100-З00 км).
Они случаются реже, чем приливные, и сила их намного слабее.
Источник метеоритных лунотрясений - взрывы, возникающие во время падений на
поверхность Луны метеоритов. Большинство лунотрясений этого типа происходит, когда орбиту Луны пересекает какой-либо из
метеорных потоков. Но могут быть и падения одиночных метеоритов.
Термальные лунотрясения, самые слабые из всех, начинаются с восходом Солнца, когда после
продолжительной ночи, длящейся на Луне около 14 земных суток, холодная поверхность начинает резко нагреваться. При этом
происходят подвижки грунта на крутых склонах, оползни, осыпи и другие смещения верхнего слоя, приводящие к небольшим
содроганиям поверхности Луны.
Наблюдения, проводившиеся с 1969 по 1978 год, показали, что Луна очень «звучащая» - она
продолжает вибрировать после лунотрясений целый час, а иногда и дольше. Такие сотрясения резко отличаются от земных, где
колебания поверхности длятся лишь несколько минут. Отсутствие на Луне воды - главная причина длительности колебаний.
Наличие в горных породах воды служит на 3емле сильным амортизатором, гасящим вибрацию.
Колебания Луны при сейсмических событиях - слабые и длительные - напоминают тихий
протяжный вой, в отличие от сильных, но недолгих колебаний Земли, похожих на громкий резкий вскрик.
Несимметричная Луна
В результате проведенных исследований выяснилось, что наш естественный спутник оказался
геологически асимметричным - почти все зарегистрированные сейсмометрами за 8 лет наблюдений лунотрясения произошли на
видимой стороне Луны. На обратной же известно всего пять эпицентров лунотрясений, тогда как на видимой стороне их
несколько десятков. Подобная же асимметрия наблюдается и в распределении по поверхности Луны основных типов рельефа - морей
и материков. Практически все темные участки - лунные моря, находятся только на видимой стороне. Это равнины, сложенные
темным материалом - базальтовыми лавами, подобными тем, что встречаются у нас на Среднесибирском плоскогорье. Светлые же
участки, называющиеся лунным материком, занимают 2/3 видимой стороны Луны, а моря вкраплены в него отдельными небольшими по
площади участками. Лунный материк более древний, чем моря, он сформировался 4,5 млрд. лет назад, а 3 млрд. лет
назад наиболее низкие его участки были затоплены базальтами, излившимися из недр Луны. Вулканическая и сейсмическая
активность Луны достигала своего пика 3 млрд. лет назад, когда происходили обширные лавовые излияния, создавшие темные
базальтовые равнины лунных морей.
Энергия, выделяющаяся за год при лунотрясениях, в несколько миллиардов раз меньше той,
которой обладают землетрясения. Большая часть этой энергии выделяется на глубинах 600-800 км, то есть у подошвы твердой
оболочки Луны - литосферы. Глубже этого слоя вещество находится в частично расплавленном состоянии (астеносфера), а в самом
центре Луны может иметься полностью расплавленное небольшое ядро из сернистого железа.
Основными причинами сейсмической активности Луны являются приливное воздействие 3емли и
падения крупных метеоритов. Метеоритные лунотрясения могут приводить к обрушениям склонов лунных кратеров до тех
пор, пока те не станут достаточно пологими, чтобы на них не образовывались оползни.
На Луне очень малы потери энергии упругих волн, поэтому сатрясения ощущаются на очень больших
удалениях от эпицентра сейсмического события. При этом на Луне амплитуда колебаний намного меньше, чем на Земле. Человек,
стоящий на поверхности Луны, даже и не ощутит, что грунт под ним колеблется. А вот вторичные эффекты лунной сейсмической
активности могут служить источником опасности для находящихся на Луне людей или приборов. Слабое затухание сейсмических
волн может приводить к тому, что на обширных площадях и на больших удалениях от эпицентра возникнут обрушения
склонов кратеров или оползни в горных местностях. Астронавты «Аполлона-17» - последней экспедиции на Луну, состоявшейся в
1972 году, - исследовали оползень, образование которого связывают с метеоритным ударом, создавшим 100 млн. лет назад кратер
Тихо, расположенный в 2 000 км от места работы экспедиции.
Однако вероятность крупных сейсмических событий очень мала. Такие лунотрясения случаются лишь при падениях крупных
метеоритов, что происходит чрезвычайно редко.
Фонарь для каменных глубин
Изучением землетрясений и причин, их порождающих, занимается сейсмология - наука, название
которой происходит от греческого слова «сейсмос», что значит «колебания». Один из основоположников сейсмологии, русский
физик академик Голицын, еще в 1912 году образно заметил, что «всякое землетрясение можно уподобить фонарю, который
зажигается на короткое время и освещает нам внутренности Земли, позволяя тем самым рассмотреть то, что там происходит».
Действительно, почти все современные представления о внутреннем строении нашей планеты основаны на интерпретации
 |
Ракетные удары по Луне
Сами астронавты, чтобы вызвать «просвечивание» лунных недр, умышленно создавали лунотрясения
различными способами. Например, астронавты «Аполлона-12» после возвращения на орбитальный корабль сбросили свой лунный
отсек с орбиты на поверхность Луны. Астронавты «Аполлона-14» Шепард и Митчелл провели сейсмический эксперимент, в ходе
которого взорвали 13 небольших зарядов, расположенных на лунной поверхности. Взрывы таких зарядов, установленных на конце
шеста, которым астронавт упирался в лунный грунт, создавали маленькие лунотрясения. Сейсмические волны от них фиксировались
установленным неподалеку прибором. Таким образом были получены сведения о строении лунных недр на глубине в несколько
десятков метров. Покидая Луну, несколько экспедиций оставили на ее поверхности гранатометы, которые впоследствии приводились в
действие по командам с Земли. Взрывы этих гранат позволили получить представление о строении верхних слоев лунной коры на
более значительной глубине, чем взрывы, произведенные самими астронавтами с помощью ручных устройств.
Падения на Луну четырех лунных модулей кораблей «Аполлон» и пяти последних ступеней лунной
ракеты-носителя «Сатурн-V» показали, что мощная материковая кора охватывает всю Луну, не разделяясь, как на Земле, на
отдельные континенты, и лишь в некоторых местах она утончается и перекрывается базальтовыми покровами. Под
корой до глубины 800 км лежит мантия, в которой, начиная с глубины примерно 100 км, появляются признаки слабой современной
активности, проявляющиеся лунотрясениями. Глубже 800 км, по-видимому, появляется существенное количества расплава, который
не пропускает поперечные сейсмические волны. Эпицентры лунотрясений складываются в два широких размытых пояса, не
совпадающих с поясами темных морей.
Теории происхождения Луны
За последние 120 лет были выдвинуты три гипотезы происхождения нашего спутника. Первую предложил
в 1879 г. английский астроном и математик Джордж Дарвин, сын известного естествоиспытателя Чарльза Дарвина. Согласно этой гипотезе, Луна отделилась когда-то от Земли, пребывавшей в то время в жидком состоянии (такие представления о прошлом Земли господствовали в конце XIX в.).
Изучение эволюции лунной орбиты действительно указывало на то, что некогда Луна была гораздо ближе к Земле, чем теперь.
Изменение взглядов на прошлое Земли и критика гипотезы Дарвина российским геофизиком Владимиром Николаевичем Лодочниковым заставили ученых начиная с 1939 г. искать другие пути образования Луны. В 1962 г. американский геофизик Гарольд Юри предположил, что
Земля захватила уже готовую, сформировавшуюся Луну. Однако помимо весьма малой малой вероятности такого события против гипотезы Юри говорило сходство состава Луны и земной мантии.
В 60-е гг. российская исследовательница Евгения Леонидовна Рускол, развивая идеи своего учителя, математика Отто Юльевича Шмидта, построила теорию совместного образования Земли и Луны как двойной планеты из облака допланетных тел, окружавшего когда-то Солнце. Эту теорию поддержали многие западные ученые. По мнению австралийского геофизика Эдварда Рингвуда, много занимавшегося проблемой происхождения Луны, из всех гипотез, созданных до запуска космических аппаратов серии
"Аполлон", только модель Рускол не имеет серьезных недостатков. Разработка ее продолжается...
Фото: Луна – естественный спутник Земли и неповторимый инопланетный мир, в котором побывало человечество.
Луна
Характеристики Луны
Луна вращается вокруг Земли по орбите, большая полуось которой равна 383000 км (эллиптичность 0,055). Плоскость лунной орбиты наклонена к плоскости эклиптики под углом 5°09. Период вращения равен 27 суток 7 часов 43 минуты. Это сидерический или звездный период. Период синодический – период смены лунных фаз – равен 29 суток 12 часов 44 минуты. Период вращения Луны вокруг своей оси равен сидерическому периоду. Поскольку время одного оборота Луны вокруг Земли точно равно времени одного оборота ее вокруг оси, Луна всегда обращена к Земле одной и той же стороной. Луна – самый заметный объект на небе после Солнца . Максимальная звездная величина равна – 12,7m.
Масса спутника Земли составляет 7,3476*1022 кг (в 81,3 раз меньше массы Земли), средняя плотность p = 3,35 г/см3, экваториальный радиус – 1 737 км. Стягивание с полюсов почти не имеется. Ускорение свободного падения на поверхности составляет g = 1,63 м/с2. Тяготение Луны не смогло удержать ее атмосферу, если она когда-то и была.
Внутреннее строение
Плотность Луны сравнима с плотностью земной мантии. Поэтому у Луны или нет, или очень малозначимое железное ядро . Внутреннее строение Луны изучено по сейсмическим данным, переданным на Землю устройствами космических экспедиций «Аполлон». Толщина коры Луны 60–100 км.
Фото: Луна - внутреннее строение
Толщина верхней мантии 400 км. В ней сейсмические скорости находятся в зависимости от глубины и сокращаются в связи от расстояния. Толщина средней мантии около 600 км. В средней мантии сейсмические скорости неизменны. Нижняя мантия расположена ниже 1100 км. Ядро Луны, начинающееся на глубине 1500 км, вероятно, жидкое. Оно практически не включает в себя железо. В следствии этого Луна обладает весьма слабым магнитным полем, не превышающее одной десятитысячной части земного магнитного поля. Зарегистрированы местные магнитные аномалии.
Атмосфера
Атмосферы на Луне фактически нет. Это объясняет внезапные перепады температур в несколько сотен градусов. В дневное время температура на поверхности достигает 130 C, а ночью она снижается до –170 C. В то же время на глубине 1 м температура почти всегда неизменная. Небо над Луной всегда черное, поскольку для образования голубого цвета неба необходим воздух , который там отсутствует. Нет там и погоды, не дуют и ветры. Кроме того, на Луне царит полная тишина .
Фото: поверхность Луны и ее атмосфера
Видимая часть
С Земли прослеживается только видимая часть Луны . Но это не 50% поверхности, а малость больше. Луна обращается вокруг Земли по эллипсу , около перигея Луна передвигается быстрее, а около апогея – медленнее. Но вокруг оси Луна вращается равномерно. Вследствие этого образуется колебание по долготе. Вполне вероятная максимальная величина ее составляет 7°54. Вследствие либрации мы имеем шанс наблюдать с Земли кроме видимой стороны Луны еще и прилегающие к ней узкие полосы территории оборотной ее стороны. В общей сложности с Земли можно увидеть 59% лунной поверхности.
Луна в ранние времена
Есть предположение, что в ранние времена своей истории Луна обращалась вокруг оси быстрее и, стало быть, поворачивалась к Земле различными частями своей поверхности. Но из-за близости массивной Земли в твердом теле Луны зарождались внушительные приливные волны. Процесс торможения Луны длился до тех пор, пока она не оказалась неизменно повернутой к нам лишь одной стороной.
