Місяць - єдиний природний супутник Землі. Це другий за яскравістю об'єкт на земному небосхилі після Сонця і п'ятий за величиною природний супутник планет Сонячної системи . Також є першим (і на 2010 рік єдиним) позаземним об'єктом природного походження, на якому побувала людина. Середня відстань між центрами Землі і Місяця - 384 467 км.
Місячний ландшафт своєрідний і унікальний. Місяць вся покрита кратерів різного розміру - від сотень кілометрів до пари міліметрів. Довгий час вчені не могли заглянути на зворотний бік Місяця, це стало можливо з розвитком технологій.
Зараз вчені вже створили дуже докладні карти обох поверхонь Місяця. Докладні місячні карти складають для того, щоб в найближчому майбутньому підготуватися для висадки людини на Місяць, вдалого розташування місячних баз, телескопів, транспорту, пошуку корисних копалин і т. П.
Назва
Слово місяць сходить до праслов'янської формі * luna <і.-е. * Louksnā «світла» (ж. Р. Прикметника * louksnós), до цієї ж індоєвропейської формі сходить і латинське слово lūna «місяць». Греки називали супутник Землі Селеною (грец. Σελήνη), стародавні єгиптяни - Ях (иях). На всіх тюркських (крім чуваської) мовами місяць буде «ай».
рух Місяця
У першому наближенні можна вважати, що Місяць рухається по еліптичній орбіті з ексцентриситетом 0,0549 і велика піввісь 384 399 км. Реальний рух Місяця досить складно, при його розрахунку необхідно враховувати безліч факторів, наприклад, сплюснутістю Землі і сильний вплив Сонця, яке притягує Місяць в 2,2 рази сильніше, ніж Земля. Більш точно рух Місяця навколо Землі можна представити як поєднання декількох рухів:
• обертання навколо землі по еліптичній орбіті з періодом 27,32 діб;
• прецесія (поворот площині) місячної орбіти з періодом 18,6 років (див. Також сарос);
• поворот великої осі місячної орбіти (лінії апсид) з періодом 8,8 років;
• періодична зміна нахилу місячної орбіти по відношенню до екліптики від 4 ° 59 'до 5 ° 19';
• періодична зміна розмірів місячної орбіти: перигею від 356,41 Мм до 369,96 Мм, апогею від 404,18 Мм до 406,74 Мм;
• поступове видалення Місяця від Землі (приблизно на 4 см на рік) так, що її орбіта являє собою повільно розкручується спіраль. Це підтверджують вимірювання, що проводилися протягом 25 років.
Силою, яка змушує Місяць віддалятися від Землі, є передача моменту імпульсу обертання Землі - Місяці, за допомогою приливної взаємодії.
Гравітаційна взаємодія Місяця і Землі не завжди, зі збільшенням відстані сила взаємодії падає. Це призводить до того, що зі збільшенням відстані швидкість видалення Місяця зменшується.
Період обертання Місяця навколо Землі відносно зірок дорівнює 27,32166 доби, це так званий сидеричний місяць.
Повна Місяць відображає тільки 7% падаючого на неї сонячного світла. Після періодів бурхливої сонячної активності окремі місця місячної поверхні можуть слабко світитися внаслідок люмінесценції. Так як Місяць не світиться сама, а лише відбиває сонячне світло, з Землі видно тільки освітлена Сонцем частина місячної поверхні.
Місяць звертається по орбіті навколо Землі, і тим самим кут між Землею, Місяцем і Сонцем змінюється; ми спостерігаємо це явище як цикл місячних фаз. Період часу між послідовними молодиками становить 29,5 днів (709 годин) і називається синодичний місяць.
Те, що тривалість синодичний місяці більше, ніж сидерического, пояснюється рухом Землі навколо Сонця: коли Місяць щодо зірок робить повний оборот навколо Землі, Земля до цього часу проходить вже 1/13 частину своєї орбіти, і щоб Місяць знову опинилася між Землею і Сонцем, їй потрібно додатково близько двох діб.
Хоча Місяць і обертається навколо своєї осі, вона завжди звернена до Землі однією і тією ж стороною, тобто обертання Місяця навколо Землі і навколо власної осі синхронізовано. Ця синхронізація викликана тертям припливів, які виробляла Земля в оболонці Місяця. Відповідно до законів механіки, Місяць орієнтована в поле тяжіння Землі так, що на Землю спрямована велика піввісь місячного еліпсоїда.
Між обертанням Місяця навколо власної осі і її зверненням навколо Землі існує відмінність: навколо Землі Місяць обертається за законом Кеплера (нерівномірно, тобто поблизу перигею швидше, поблизу апогею повільніше). Однак обертання супутника навколо власної осі рівномірно. Саме завдяки цьому можливо поглянути на зворотний бік Місяця із заходу чи зі сходу. Таке явище коливання називається оптичної либрацией по довготі.
У зв'язку ж з нахилом осі Місяця відносно площини Землі можливо заглянути на зворотний бік з півночі або з півдня. Це також оптична либрация, але по широті. Ці лібрації сумарно дозволяють спостерігати близько 59% місячної поверхні. Дане явище оптичної лібрації було відкрито Галілео Галілеєм в 1635 році, коли він був засуджений Інквізицією.
Також існує фізична либрация, обумовлена коливанням супутника навколо положення рівноваги в зв'язку зі зміщеним центром ваги, а також під дією приливних сил з боку Землі. Ці коливання становлять т. Зв. фізичну лібрацію, яка становить 0,02 ° по довготі з періодом 1 рік і 0,04 ° по широті з періодом 6 років.
Умови на поверхні Місяця
На Місяці практично відсутня атмосфера. Зміст газів у поверхні в нічний час не перевищує 200000 частинок / см і збільшується днем на два порядки за рахунок дегазації грунту. Така концентрація газів рівноцінна глибокому вакууму, тому вдень її поверхня розжарюється до +120 ° C, але вночі або навіть в тіні вона остигає до -160 ° C.
Небо на Місяці завжди чорне, навіть удень. Величезний диск Землі виглядає з Місяця в 3,67 раз більше, ніж Місяць із Землі і висить в небі майже нерухомо. Фази Землі, видимі з Місяця, прямо протилежні місячними фазами на Землі. Освітлення відбитим світлом Землі приблизно в 50 разів сильніше, ніж освітлення місячним світлом на Землі.
Поверхня Місяця покрита так званим реголітом - сумішшю тонкого пилу і скелястих уламків, що утворюються в результаті зіткнень метеороідов з місячною поверхнею. Товщина шару реголіту буває від часток метра до десятків метрів.
Припливи і відливи
Гравітаційні сили між Землею і Місяцем викликають деякі цікаві ефекти. Найбільш відомий з них - морські припливи і відливи. Якби ми поглянули на Землю з боку, ми побачили б дві опуклості, що знаходяться на протилежних сторонах планети.
Причому одна точка - з боку, найближчої до Місяця, а інша - з протилежного боку Землі, найбільш віддаленої від Місяця. У світовому океані цей ефект виражений набагато сильніше, ніж у твердій корі, тому опуклість води більше. Амплітуда припливів (різниця рівнів припливу і відпливу) на відкритих просторах океану невелика і складає 30-40 см.
Однак поблизу берегів внаслідок набігу припливної хвилі на тверде дно, приливна хвиля збільшує висоту точно так же, як звичайні вітрові хвилі прибою. З огляду на напрямок обертання місяця навколо Землі, можна скласти картину проходження приливної хвилі по океану. Сильним приливам більше схильні до східні узбережжя материків. Максимальна амплітуда припливної хвилі на Землі спостерігається в затоці Фанді в Канаді і становить 18 метрів.
Дві вищих точки припливу утворюються внаслідок того, що гравітаційне поле Місяця досить неоднорідний протягом розмірів Землі. Якщо розкласти вектор гравітаційного поля, спрямований до Місяця, на 2 компоненти - паралельну осі Земля-Місяць і перпендикулярну їй, то можна бачити, що причиною припливів є перпендикулярна компонента. Паралельна компонента протягом розмірів
Землі змінюється мало, але перпендикулярна компонента змінює знак! Вона максимальна по модулю і спрямована протилежно на бічних сторонах Землі, максимально віддалених від осі Земля-Місяць. Це і є «сила тяжіння припливу», що створює стік води океану в бік ділянок, що знаходять на осі Луна-Земля з двох сторін земної кулі.
Неоднорідність поля Місяця біля Землі значно вище неоднорідності поля Сонця. Хоча гравітація Сонця набагато більше, але його поле протягом розмірів Землі є практично однорідним, так як відстань до Сонця в 400 разів більше, ніж відстань до Місяця. Тому припливи виникають головним чином через вплив Місяця. Приливоутворюючої сила Сонця в середньому в 2,17 рази менше.
Геологія Місяця
Завдяки її розміру і складу Місяць іноді відносять до планет земної групи поряд з Меркурієм, Венерою, Землею і Марсом. Тому, вивчаючи геологічна будова Місяця, можна багато чого довідатися про будову і розвиток Землі.
Товщина кори Місяця в середньому становить 68 км, змінюючись від 0 км під місячним морем Криз до 107 км в північній частині кратера Корольова на зворотному боці. Під корою знаходиться мантія і, можливо, мале ядро з сірчистого заліза (радіусом приблизно 340 км і масою, що становить 2% маси Місяця). Цікаво, що центр мас Місяця розташовується приблизно в 2 км від геометричного центру у напрямку до Землі. На тій стороні, яка повернена до Землі, кора тонша.
Вимірювання швидкості супутників «Лунар Орбитер» дозволили створити гравітаційну карту Місяця. З її допомогою були виявлені унікальні місячні об'єкти, названі маскони (від англ. Mass concentration) - це маси речовини підвищеної щільності.
Місяць не має магнітного поля, хоча деякі з гірських порід на її поверхні виявляють залишковий магнетизм, що вказує на можливість існування магнітного поля Місяця на ранніх стадіях розвитку.
Що не має ні атмосфери, ні магнітного поля, поверхня Місяця схильна до безпосереднього впливу сонячного вітру. Протягом 4 млрд років водневі іони з сонячного вітру впроваджувалися в реголіт Місяця.
Таким чином, зразки реголіту, доставлені місіями «Аполлон», виявилися дуже цінними для дослідження сонячного вітру. Цей місячний водень також може бути коли-небудь використаний як ракетне паливо.
поверхня Місяця
Поверхня Місяця можна розділити на два типи: дуже стара гориста місцевість (місячний материк) і щодо гладкі і молодші місячні моря. Місячні моря, які становлять приблизно 16% всієї поверхні Місяця, - це величезні кратери, що виникли в результаті зіткнень з небесними тілами, які були пізніше затоплені рідкої лавою. Б
Ольша частина поверхні покрита реголітом. Місячні моря, під якими місячними супутниками виявлені більш щільні, важкі породи, сконцентровані на зверненій до Землі стороні через вплив гравітаційного моменту при формуванні Місяця.
Більшість кратерів на зверненій до нас стороні названо по імені знаменитих людей в історії науки, таких як Тихо Браге, Коперник і Птолемей. Деталі рельєфу на зворотному боці мають більш сучасні назви типу Аполлон, Гагарін і Корольов.
На зворотному боці Місяця розташована величезна западина (басейн) діаметром 2250 км і глибиною 12 км - це найбільший басейн в Сонячній системі, що з'явився в результаті зіткнення. Море Східне в західній частині видимої сторони (його можна бачити з Землі) є відмінним прикладом багатокільцеву кратера.
Також виділяють другорядні деталі місячного рельєфу - купола, хребти, Ріллі (від нім. Rille - борозна, жолоб) - вузькі звивисті доліноподобние пониження рельєфу.
печери
Японським зондом Кагуя виявлено отвір в поверхні Місяця, розташоване недалеко від вулканічного плато Пагорби Маріуса, імовірно провідне в тунель під поверхнею. Діаметр отвору складає близько 65 метрів, а глибина, імовірно, 80 метрів.
Вчені вважають, що подібні тунелі сформовані шляхом затвердіння потоків розплавленої породи, де в центрі лава застигла. Дані процеси відбувалися в період вулканічної активності на Місяці. Підтвердженням даної теорії є наявність звивистих борозен на поверхні супутника.
Подібні тунелі можуть послужити для колонізації, завдяки захисту від сонячної радіації і замкнутості простору, в якому простіше підтримувати умови життєзабезпечення.
Схожі отвори є і на Марсі.
походження місяця
До того, як вчені отримали зразки місячного ґрунту, вони нічого не знали про те, коли і як утворився Місяць. Існувало три принципово різних теорії:
• Місяць і Земля сформувалися в один і той же час з газо-пилової хмари;
• Місяць утворився в результаті зіткнення Землі з іншим об'єктом;
• Місяць сформувався в іншому місці і згодом була захоплена Землею.
Однак нова інформація, отримана шляхом детального вивчення зразків з Місяця, привела до створення теорії Гігантського зіткнення: 4,57 мільярда років тому протопланета Земля (Гея) зіткнулася з протопланети Тейя. Удар припав не по центру, а під кутом (майже по дотичній). В результаті велика частина речовини удар об'єкта і частина речовини земної мантії були викинуті на навколоземну орбіту.
З цих уламків зібралася прото-Місяць і стала звертатися по орбіті з радіусом близько 60 000 км. Земля, в результаті удару, отримала різкий приріст швидкості обертання (один оборот за 5 годин) і помітний нахил осі обертання. Хоча ця теорія теж є недоліки, в даний час вона вважається основною.
За оцінками, заснованим на утриманні стабільного радіогенного ізотопу вольфраму-182 (виникає при розпаді щодо короткоживучого гафнію-182) в зразках місячного ґрунту, в 2005 році вчені-мінералоги з Німеччини та Великобританії визначили вік місячних порід в 4 млрд 527 млн років (± 10 млн років). Це найточніше на сьогоднішній день значення.
