ЛУНА

1. ЗОВНІШНІЙ ВИГЛЯД
2. Ілюзія Місяця.
3. Фази.
4. РУХ
5. Характеристики орбіти.
6. Нахил.
7. Система Земля - ​​Місяць.
8. ДЕТАЛІ ПОВЕРХНІ
9. Моря.
10. Природа поверхні Місяця.
11. кратер
12. Інші особливості.

МІСЯЦЬ, природний супутник Землі, її постійний найближчий сусід. Це скелясте кулясте тіло без атмосфери і життя. Її діаметр 3480 км, тобто трохи більше чверті діаметра Землі. Її кутовий діаметр (кут, під яким диск Місяця видно з Землі) складає близько 30 'дуги. Середня відстань Місяця від Землі 384 400 км, що дорівнює приблизно 30 діаметрам Землі. Космічний корабель може дістатися до Місяця менш ніж за 3 доби. Перший досяг Місяця апарат «Луна-2» був запущений 12 вересня 1959 року в СРСР. Перші люди ступили на Місяць 20 липня 1969; це були астронавти «Аполлона-11», запущеного в США.

Ще до настання ери космічних досліджень астрономи знали, що Місяць - незвичайне тіло. Хоча це не найбільший супутник в сонячній системі , Але він один з найбільших по відношенню до своєї планети - Землі. Щільність Місяця всього в 3,3 рази більше щільності води, що менше, ніж у будь-який з планет земної групи: самої Землі, Меркурія, Венери і Марса . Уже ця обставина змушує думати про незвичайних умовах освіти Місяця. Проби ґрунту з поверхні Місяця дозволили визначити його хімічний склад і вік (4,1 млрд. Років у самих старих зразків), але це лише сильніше заплутало наше уявлення про походження Місяця.

ЗОВНІШНІЙ ВИГЛЯД

Як всі планети і їх супутники, Місяць в основному світить відбитим сонячним світлом. Зазвичай буває видно ту частину Місяця, яку освітлює Сонце. Виняток становлять періоди поблизу молодика, коли відбитий від Землі світло слабо висвітлює і темну сторону Місяця, створюючи картину «старої Місяця в обіймах молодої».

Яскравість повного Місяця в 650 тис. Разів менше яскравості Сонця. Повна Місяць відображає тільки 7% падаючого на неї сонячного світла. Після періодів бурхливої ​​сонячної активності окремі місця місячної поверхні можуть слабко світитися під дією люмінесценції.

На видимій стороні Місяця - тієї, що завжди повернений до Землі, - кидаються в очі темні області, названі астрономами минулого морями (латинською mare). Через відносно рівній поверхні моря були обрані для посадки перших експедицій астронавтів; дослідження показали, що моря мають суху поверхню, покриту дрібними пористими уламками лави і рідкісними каменями. Ці великі темні ділянки Місяця різко відрізняються від яскравих гірських областей, нерівна поверхня яких значно краще відображає світло. Облетіли Місяць космічні кораблі показали, всупереч очікуванням, що на зворотному боці Місяця немає великих морів і тому вона не схожа на видиму сторону.

Ілюзія Місяця.

Поблизу горизонту Місяць виглядає набагато більшою, ніж високо в небі. це оптична ілюзія . Психологічні досліди показали, що спостерігач підсвідомо регулює своє сприйняття розміру об'єкта в залежності від розміру інших об'єктів в полі зору. Місяць здається менше, коли вона високо в небі і оточена великим порожнім простором; але коли вона у горизонту, її розмір легко порівняти з відстанню між нею і горизонтом. Під впливом цього порівняння ми несвідомо підсилюємо своє враження про розмір Місяця.

Фази.

Фази Місяця виникають внаслідок зміни взаємного розташування Землі, Місяця і Сонця. Наприклад, коли Місяць знаходиться між Сонцем і Землею, її звернена до Землі сторона темна і тому майже невидима. Цей момент називають молодиком, оскільки, починаючи з нього, Місяць ніби народжується і стає видимою все більше і більше. Пройшовши чверть своєї орбіти, Місяць демонструє освітлену половину диска; при цьому говорять, що вона знаходиться в першій чверті. При проходженні половини орбіти в Місяця стає видимою вся звернена до Землі сторона - вона вступає в фазу повного місяця.

Земля теж проходить через різні фази, якщо дивитися на неї з Місяця. Наприклад, в молодика, коли диск Місяця зовсім темний для спостерігача на Землі, астронавт на Місяці бачить цілком освітлену «повну Землю». І навпаки, коли на Землі ми бачимо повний місяць, з Місяця можна спостерігати «новоземелье». У першій і третій чвертях, коли люди на Землі бачать освітленій половину місячного диска, астронавти на Місяці теж побачать освітлену половину диска Землі.

РУХ

Основний вплив на рух Місяця надає Земля, хоча і значно більш віддалене Сонце на нього теж впливає. Тому пояснення руху Місяця стає однією з найскладніших проблем небесної механіки. Перша прийнятна теорія була запропонована Ісааком Ньютоном в його Засадах (1687), де були опубліковані закон всесвітнього тяжіння і закони руху. Ньютон не тільки врахував всі відомі на той час обурення місячної орбіти, а й передбачив деякі ефекти.

Характеристики орбіти.

Час, необхідний Місяці для повного обертання по орбіті навколо Землі на 360 °, становить 27 діб 7 ч 43,2 хв. Але весь цей час Земля сама рухається навколо Сонця в тому ж напрямку, тому взаємне положення трьох тіл повторюється через орбітальний період Місяця, а через приблизно 53 годин після нього. Тому повний місяць відбувається через кожні 29 діб 12 год 44,1 хв; цей період називають місячним місяцем. Кожен сонячний рік містить 12,37 місячних місяців, так що 7 з 19 років мають 13 повних місяців. Цей 19-річний період називається «метоновим циклом», оскільки в 5 ст. до н.е. афінський астроном Метон запропонував цей період в якості основи для реформи календаря, правда, що не відбулася.

Відстань до Місяця постійно змінюється; це знав ще Гіппарх у 2 ст. до н.е. Він визначив середня відстань до Місяця, отримавши значення, досить близьке до сучасного - 30 діаметрів Землі. Відстань до Місяця можна визначати різними методами, наприклад, методом тріангуляції з двох віддалених точок на Землі або ж за допомогою сучасної техніки: за часом проходження радарного або лазерного сигналу до Місяця і назад. Середня відстань в перигеї (найближчій до Землі точці орбіти Місяця) становить 362 тис. Км, а середня відстань в апогеї (найдальшої точці орбіти) дорівнює 405 тис. Км. Ці відстані вимірюються від центру Землі до центру Місяця. Точка апогею і разом з нею вся орбіта обертається навколо Землі за 8 років і 310 діб.

Нахил.

Площина орбіти Місяця нахилена до площини орбіти Землі навколо Сонця - екліптики - приблизно на 5 °; тому Місяць ніколи не віддаляється від екліптики більш ніж на 5 °, завжди перебуваючи серед або близько зодіакальних сузір'їв. Точки, в яких місячна орбіта перетинає екліптики, називають вузлами. Сонячне затемнення може відбутися тільки в молодика і тільки в ті моменти, коли Місяць знаходиться поблизу вузла. Це трапляється щонайменше двічі на рік. В інших випадках Місяць проходить на небі над або під Сонцем. Місячні затемнення відбуваються тільки в повний місяць; при цьому, як і в разі сонячних затемнень, Місяць повинна знаходитися поблизу вузла. Якби площина місячної орбіти була нахилена до площини земної орбіти, тобто якби Земля і Місяць рухалися в одній площині, то при кожному молодику відбувалося б сонячне затемнення, а при кожному повному місяці - місячне затемнення. Лінія вузлів (пряма, що проходить через обидва вузла) обертається навколо Землі в протилежному руху Місяця напрямку - зі сходу на захід з періодом 18 років 224 на добу. Цей період тісно пов'язаний з циклом «сарос», що становить 18 років 11,3 добу і визначає проміжок часу між однаковими затемненнями. Див. Також затемнення.

Система Земля - ​​Місяць.

Зрозуміло, не зовсім вірно говорити про рух Місяця навколо Землі. Точніше, обидва ці тіла обертаються навколо їх загального центру маси, що лежить нижче поверхні Землі. Аналіз коливань Землі показав, що маса Місяця в 81 разів менше маси Землі.

Гравітаційне тяжіння Місяця викликає припливи і відливи на Землі. Приливні руху в результаті тертя сповільнюють обертання Землі, збільшуючи тривалість земної доби на 0,001 з за століття. Оскільки момент імпульсу системи Земля - ​​Місяць зберігається, уповільнення обертання Землі призводить до повільного видалення Місяця від Землі. Однак в нинішню епоху відстань між Землею і Місяцем зменшується на 2,5 см в рік через складної взаємодії Сонця і планет з Землею. Див. Також ПРИПЛИВИ І Відливи.

Місяць завжди звернена до Землі однією стороною. Детальний аналіз її гравітаційного поля показав, що Місяць деформована в напрямку Землі, але спотворення її форми занадто велике для сучасного приливної ефекту. Це спотворення вважають «замороженим припливом», які залишилися з тих пір, коли Місяць був ближче до Землі і відчувала з її боку більш сильне приливної вплив, ніж зараз. Але ця опуклість може являти собою і неоднорідність внутрішньої будови Місяця. Збереження як давньої приливної опуклості, так і асиметричного розподілу маси вимагає наявності твердої оболонки, оскільки під дією власного тяжіння рідке тіло приймає кулясту форму. Деякі фахівці вважають, що взагалі вся Місяць всередині тверда. Для цього вона повинна бути досить холодною. Результати сейсмічних експериментів вказують, що внутрішні області Місяця дійсно розігріті слабо.

Гравітаційні вимірювання, проведені на навколомісячної орбіті американським апаратом «Лунар орбитер», частково підтвердили неоднорідність внутрішньої будови Місяця: в деяких великих морях були виявлені області концентрації щільного речовини, названі маскони (від слів «маса» і «концентрація»). Вони виникли там, де великі маси щільних порід оточені порівняно легкими породами.

ДЕТАЛІ ПОВЕРХНІ

Хоча Місяць завжди повернений до Землі однією стороною, у нас є можливість побачити трохи більше половини її поверхні. Коли Місяць знаходиться в найвищій точці своєї похилій орбіти, можна спостерігати зазвичай приховану область поблизу її південного полюса, а область навколо північного полюса стає видимою, коли Місяць досягає нижчої точки орбіти. Крім цього можна спостерігати додаткові області на східному і західному лімбі (краї) Місяця, оскільки вона обертається навколо своєї осі з постійною швидкістю, а швидкість її руху навколо Землі змінюється від максимальної в перигеї до мінімальної в апогеї. В результаті спостерігаються похитування - лібрації - Місяця, які дозволяють побачити 59% її поверхні. Області, які абсолютно неможливо побачити із Землі, фотографують за допомогою космічних апаратів.

Найстарша повна карта видимої півкулі Місяця наведена в Селенографіі, або описі Місяця (1647) Я. Гевелія. У 1651 Дж.Річчолі запропонував присвоювати деталей місячної поверхні імена видатних астрономів і філософів. Сучасна Селенографія - наука про фізичні характеристики Місяця - почалася з детальною і детально описаної карти Місяця (1837) В.Бера і І.Мёдлера.

Фотографування Місяця почалося в 1837 і досягло найвищого розвитку в Систематичному фотографічному атласі Місяця (Дж.Койпер і ін., 1960). У ньому показані області Місяця, освітлені сонячним світлом, принаймні, під чотирма різними кутами. Найкраще дозвіл на фотографіях, отриманих з поверхні Землі, становить 0,24 км. П'ять апаратів «Лунар орбитер», успішно запущених в 1966 і 1967, отримали з навколомісячної орбіти чудову і майже повну фотографічну карту Місяця. Тому зараз навіть деталі зворотного боку Місяця відомі з роздільною здатністю, в десять разів кращим, ніж деталі її видимої сторони в 1960. Докладні карти Місяця були виготовлені в НАСА і можуть бути отримані в Управлінні документами уряду США.

Нові деталі місячної поверхні отримують свої назви. Наприклад, автоматичний апарат «Рейнджер-7» впав на безіменну майданчик у 1964; тепер цей майданчик називається Морем пізнати. Великі кратери, сфотографовані на зворотному боці Місяця апаратом «Луна-3», названі іменами Ціолковського, Ломоносова і Жоліо-Кюрі. Перш ніж нове ім'я буде офіційно присвоєно, воно повинно бути схвалено Міжнародним астрономічним союзом.

На Місяці можна виділити три основні типи утворень: 1) моря - великі, темні і досить плоскі ділянки поверхні, покриті базальтової лавою; 2) материки - яскраві підняті області, заповнені безліччю великих і маленьких круглих кратерів, часто перекриваються; 3) гірські ланцюги, такі, як Апенніни, і невеликі гірські системи, подібні до тієї, що оточують кратер Коперник.

Моря.

Найбільше з дюжини морів на видимій стороні Місяця - Море Дощів діаметром ок. 1200 км. Кільце з окремих піків на його дні і навколишнє ланцюг гір з радіальними променями говорять про те, що Море Дощів виникло внаслідок удару об Місяць величезного метеорита або ядра комети. Його дно не ідеально рівне, а пересічено хвилеподібною брижами, яку можна помітити при малому куті падіння сонячних променів. Ця брижі з супутньою їй різницею в кольорі вказує, що лава розливалася тут не один раз, а можливо, в результаті декількох послідовних ударів.

Фотографії з навколомісячної орбіти виявили більш вражаючий басейн, ніж Море Дощів. Це Море Східне, яке з Землі частково видно на лівому лімбі Місяця, але лише «Лунар орбитер» показав його справжній вигляд. Центральна темна рівнина цього моря досить мала, але вона служить центром великого числа кругових і радіальних гірських ланцюгів. Центральний басейн оточений двома майже ідеально концентричними ланцюгами гір діаметром 600 і 1000 км, а за зовнішню гірський ланцюг ще більш ніж на 1000 км викинуті породи у вигляді складних радіальних утворень.

Майже круглий контур Моря Ясності теж вказує на зіткнення, але меншого масштабу. Інші моря, мабуть, також заповнилися лавою в результаті одного або декількох зіткнень, пізніші з яких знищили кратер, що виник після першого зіткнення.

Інші великі кратерірованние області, які не зруйновані потужним зіткненням, могли стати морями після потужного виливу лави. Прикладами такого роду служать Океан Бур і Море Спокою, що мають неправильні контури і містять частково затоплені древні кратери. Невеликі, але незрозумілі відмінності в кольорах характерні для різних морів. Наприклад, центральна область дна Моря Ясності має червонуватий відтінок, типовий для старих, більш глибоких шарів, а зовнішня частина цього моря і сусіднє Море Спокою мають блакитний відтінок.

Дивне відсутність темних морів на зворотному боці Місяця говорить про те, що вони формуються не так вже й часто. Ймовірно, вся система морів утворилася в результаті лише декількох зіткнень. Наприклад, заповнення Океану Бур і Моря Хмар могло статися від одного удару в районі Моря Дощів. Можливо, ця сторона Місяця спочатку була відвернута від Землі. Коли в результаті ударів утворилися кратери заповнилися важкої лавою і породили маскони, що виникла асиметрія в розподілі маси дозволила тяжінню Землі повернути Місяць і назавжди закріпити її півкуля з морями в напрямку нашої планети.

Природа поверхні Місяця.

Найважливішим результатом програми «Аполлон» стало відкриття у Місяця потужної кори. На місці посадки «Аполлона-14» в районі кратера Фра Мауро кора має товщину близько 65 км. Місяць покритий пухким уламковим матеріалом - реголітом, шар якого має товщину від 3 до 15 м. Тому тверда порода майже ніде не оголена, за винятком небагатьох молодих великих кратерів. Реголіт в основному складається з дрібних частинок різного розміру, зазвичай близько 25 мкм. Це суміш шматочків каменю, сферул (мікроскопічних сфер) і фрагментів скла. Речовина дуже пористе і стискається, але досить міцне, щоб витримати вагу астронавта.

Зразки гірських порід, доставлені «Аполлонами-11, -12 і -15», опинилися в основному базальтової лавою. Цей морський базальт багатий залізом і, рідше, титаном. Хоча кисень поза сумнівом є одним з основних елементів порід місячних морів, місячні породи істотно біднішими киснем своїх земних аналогів. Особливо слід підкреслити повна відсутність води, навіть в кристалічній решітці мінералів. Доставлені «Аполлоном-11» базальти мають наступний склад:

Таблиці: Зразки гірських порід, доставлені Аполлоном-11 Компонент Вміст,% Двоокис кремнію (SiO2) 40 Окис заліза (FeO) 19 Двоокис титану (TiO2) 11 Окис алюмінію (Al2O3) 10 Окис кальцію (CaO) 10 Окис магнію (MgO) 8 , 5

Доставлені «Аполлоном-14» зразки представляють інший тип кори - брекчія, багату радіоактивними елементами. Брекчия - це агломерат кам'яних уламків, зцементованих дрібними частинками реголіту. Третій тип зразків місячної кори - багаті алюмінієм анортозити. Ця порода світліше темних базальтів. За хімічним складом вона близька до порід, дослідженим «Сервейором-7» в гірській області у кратера Тихо. Ця порода менш щільна, ніж базальт, так що складені нею гори як би плавають на поверхні більш щільною лави.

Всі три типи породи представлені у великих зразках, зібраних астронавтами «Аполлонов»; але впевненість, що вони є основними типами породи, складають кору, заснована на аналізі та класифікації тисяч дрібних фрагментів в зразках ґрунту, зібраних з різних місць на поверхні Місяця.

кратер

- одна з характерних особливостей Місяця. Десятки тисяч кратерів можна побачити в телескоп середнього розміру. Найбільші з них схожі на рівні майданчики, оточені стіною. Такі кратери, як Грімальді, Шиккард і Ціолковський (на зворотному боці Місяця), мають діаметр близько 250 км і гладке лавове дно. Спостереження «Рейнджерів», «Сервейоров» і «Аполлонов» відкрили багато дрібних кратерів, аж до розміру крихітних вибоїн. Хоча більшість кратерів округлі, деякі з найбільших за формою схожі на багатокутники. У земного спостерігача сильний контраст світла і тіні викликає враження дуже нерівній поверхні Місяця; в дійсності ж стінки кратерів досить пологі.

Більшість кратерів утворилося внаслідок ударів по поверхні Місяця метеоритів і ядер комет на ранньому етапі її історії. Більші первинні кратери виникли від прямого попадання космічних тіл, а безліч вторинних кратерів утворилося після падіння уламків, викинутих першими вибухами. Вторинні кратери сконцентровані навколо первинних і часто розташовані парами або мають витягнуту форму. Ударні кратери на Землі дуже нагадують місячні. Але земні кратери руйнує ерозія, а на Місяці при відсутності повітря, вітру і дощів - головних причин ерозії - зберігаються дуже старі освіти.

Деякі кратери можуть бути результатом вулканічної діяльності. Це дивно правильні воронкоподібні ями з сліпуче білими стінами при повному Місяці. Те, що вони іноді розташовані рядами, ймовірно, над сейсмічними тріщинами або на вершинах гір, тільки підсилює вулканічну гіпотезу, запропоновану американським астрономом голландського походження Дж.Койпером. Інфрачервоні спостереження, проведені під час повних місячних затемнень, виявили сотні незвично теплих плям; як правило, вони збігаються з яскравими молодими кратерами.

Оскільки більшість кратерів розташоване в світлих материкових областях, вони повинні бути більш старими, ніж моря. Згідно Койпера, перші кратери утворилися після того, як моря придбали гладке лавове дно. Пізніше поверхню плавилася, але недостатньо для того, щоб заповнити кратери лавою, хоча вулканічні виливу видно. Поблизу повного місяця кратер Тихо і кілька відокремлених кратерів, таких, як Коперник і Кеплер, стають сліпуче білими, і від них радіально розходяться довгі білі смуги, звані «променями». У цих кратерів неправильні центральні гірки і безліч дрібних уламків всередині валу. Оскільки їх промені лежать поверх інших місячних утворень, променисті кратери повинні бути самими молодими на Місяці. «Рейнджер-7» показав, що промені являють собою ряди численних білих вторинних кратерів.

Спостереження змін місячної поверхні дуже дискусійним. Зазвичай це удавані зміни через відмінності у вугіллі падіння сонячних променів. Довго астрономи сперечалися, чи був Лінней - яскрава пляма в Море Ясності - колись кратером, як це зазначено на старій місячної карті в роботі Річчолі. У 1958 радянський астроном Н.А.Козирев спостерігав щось, ймовірно, що представляло викид газу в кратері Альфонс. Після деякого періоду недовіри астрономи зацікавилися можливістю активної вулканічної діяльності на Місяці. Аналіз розрізнених спостережень показує, що області очікуваної активності сконцентровані по краях морів.

Інші особливості.

Гірські ланцюги, такі знайомі нам на Землі, досить рідкісні на Місяці. Основні ланцюга гір на видимій стороні Місяця (Апенніни, Альпи і Кавказ), звичайно, були сформовані зіткненням, що породила Море Дощів. Концентричні кола гір оточують і деякі інші моря. Деякі гори вздовж південного краю Місяця порівнянні за висотою з Еверестом. Зморшки, освічені стисненням, видно всередині більшості морів. Часто вони мають ступінчасту структуру з паралельними, але злегка зміщеними сегментами. Іноді вони схожі на досить складну плетінку.

Тріщини і круті каньйони шириною 1-2 км часто тягнуться на сотні кілометрів майже по прямій. Їх глибина становить від однієї до кількох сотень метрів; більше тисячі з них внесені в каталоги. Ці розривні тріщини в лавової корі часто паралельні краях морів. Деякі з них нагадують меандри русел земних річок.

Зморшки і тріщини, а також широкі і вузькі долини утворюють гігантську мережу. Радіальні деталі рельєфу, пов'язані з Морем Дощів, утворюють найбільшу сітчасту систему на Місяці. Деякі дослідники вважають, що сітчаста система відображає внутрілунние процеси напруги і стиснення, але інші думають, що це результат зовнішнього впливу, пов'язаного із зіткненнями, що породили моря.

Виявлено на Місяці і безліч інших особливостей. Найбільш грандіозним розломом є Пряма Стіна, що простягнулася в Море Хмар приблизно на 170 км; це крутий укіс висотою близько 300 м. Долина Рейта - приклад грабена, тобто зони розриву, де значну ділянку поверхні став опускатися. На дні морів виявлено декілька маленьких вимерлих вулканів. Ще одна цікава особливість місячної поверхні - невеликі лавові купола. Див. такоже МІСЯЦЯ ПОХОДЖЕННЯ І ІСТОРІЯ; КОСМОСА ДОСЛІДЖЕННЯ І ВИКОРИСТАННЯ; ПРИПЛИВИ І Відливи.