- Солнечная система
Луна — единственный естественный спутник планеты Земля. Это второй самый яркий объект в небосводе после Солнца. Так как Луна вращается по орбите кругом Земли с временем в один месяц, угол меж Землей, Луной и Солнцем меняется; мы видим этот эффект как цикл лунных фаз.
Хотя Луна и вертится вокруг собственной оси, она всегда обращена к Земле одной и той же стороной. Дело в том, что она производит один кругооборот вокруг собственной оси за то же время (27,3 дней), что и один оборот вокруг Земли. А так как направленность обоих вращений совпадает, его противоположную сторону с Земли узреть нереально.
При этом вращение Луны вокруг Земли по эллиптической орбите проистекает неравномерно, с Земли имеется возможность видеть 59% лунной поверхности.
- Первым космическим аппаратом, достигшим поверхности Луны, является «Луна-2». Он был запущен в СССР 12 сентября 1959 года.
- Впервые нога человека ступила на Луну 20 июля 1969 года. Это были американские астронавты «Аполлона-11».
Еще до того, как стали проводиться космические исследования, астрономы уже заявляли о необычности Луны.
Ее плотность меньше плотности любой планеты земной группы (Земли, Марса, Венеры, Меркурия) — всего лишь в 3,3 раза больше плотности воды. Даже этот факт является свидетельством необычных условий образования спутника.
По пробам грунта с ее поверхности был установлен химический состав, а также возраст Луны (самые старые образцы – 4,1 млрд. лет), и это обстоятельство еще больше запутало представление землян о происхождении данного небесного тела.
В настоящее время большинство ученых считают, что Луна сформировалась в результате столкновения крупного небесного тела с Землей.
Луна по сравнению со спутниками других планет
Несмотря на не столь выдающиеся в сравнении с другими спутниками Солнечной системы размеры, Луна является самым крупным по отношению к своей планете – Земле – спутником.
Луна является достаточно большим спутником. По размерам ее превосходят лишь такие спутники других планет, как Ио, Каллисто, Ганимед, Титан. Таким образом, размер Луны позволяет занимать этому небесному телу среди 91 спутника всей Солнечной системы пятое место.
Орбита Луны
- Перигей (ближайшая к Земле точка орбиты): 363 104 километра (изменяется в пределах 356 400 – 370 400 километров).
- Апогей (самая далекая от Земли точка орбиты): 405 696 километров (изменяется в пределах 404 000 – 406 700 километров).
- Средняя скорость движения Луны по орбите составляет около 1,023 километра в секунду.
- Луна вращается вокруг Земли по эллиптической орбите с периодом 27,3 суток, постепенно удаляясь от нее вследствие приливного ускорения на 38 миллиметров в год, то есть ее орбита представляет собой медленно раскручивающуюся спираль.
Физические характеристики Луны
- Температура поверхности Луны колеблется от −173 °C ночью до +127 °C в подсолнечной точке. Температура пород на глубине 1 метр постоянна и равна −35 °C.
- Средний радиус Луны составляет 1737,1 километра, то есть примерно 0,273 радиуса Земли.
- Площадь поверхности Луны составляет 3,793 х 107 квадратных километров.
- Средняя плотность Луны составляет 3,3464 грамм на кубический сантиметр.
- Ускорение свободного падения на Луне равно 1,62 метра на секунду в квадрате (0,165 g).
- Масса Луны равна 7,3477 х 1022 килограмм.
Система Земля – Луна
Разумеется, не совсем верно говорить о движении Луны вокруг Земли. Точнее, оба эти тела обращаются вокруг их общего центра массы, лежащего ниже поверхности Земли. Анализ колебаний Земли показал, что масса Луны в 81 раз меньше массы Земли.
Гравитационное притяжение Луны вызывает приливы и отливы на Земле.
Приливные движения в результате трения замедляют вращение Земли, увеличивая продолжительность земных суток на 0,001 с за столетие.
Поскольку момент импульса системы Земля – Луна сохраняется, замедление вращения Земли приводит к медленному удалению Луны от Земли. Однако в нынешнюю эпоху расстояние между Землей и Луной уменьшается на 2,5 см в год из-за сложного взаимодействия Солнца и планет с Землей.
Луна всегда обращена к Земле одной стороной.
Детальный анализ ее гравитационного поля показал, что Луна деформирована в направлении Земли, но искажение ее формы слишком велико для современного приливного эффекта. Это искажение считают «замороженным приливом», оставшимся с тех пор, когда Луна была ближе к Земле и испытывала с ее стороны более сильное приливное влияние, чем сейчас. Но эта выпуклость может представлять собой и неоднородность внутреннего строения Луны.
Лунная иллюзия
Рядом с горизонтом Луна по размерам кажется гораздо больше, нежели высоко на небосводе. Это оптический обман.
Согласно психологическим опытам, в подсознании наблюдателя формируется собственное представление о размерах объекта под воздействием восприятия величины соседствующих объектов. Чем выше в небе, тем Луна воспринимается меньше, поскольку находится в большом пустом пространстве. Но ближе к горизонту ее размеры легко сравнимы с расстоянием от Луны до горизонта, ввиду чего неосознанно усиливается впечатление о лунном размере.
Изменения видимой формы Луны
Поскольку Луна — сферическое тело, при её освещении сбоку возникает «серп». Освещённая сторона луны всегда указывает в сторону Солнца, даже если оно скрыто за горизонтом.
Продолжительность полной смены фаз Луны (так называемый синодический месяц) непостоянна из-за эллиптичности лунной орбиты. Средний синодический месяц составляет 29 суток 12 часов 44 минуты 2,82 секунды.
В фазах Луны, близких к новолунию (в начале первой четверти и в конце последней четверти), при очень узком серпе, неосвещённая часть образует т. н. пепельный свет Луны — видимое свечение неосвещённой прямым солнечным светом поверхности характерного пепельного цвета.
Луна проходит следующие фазы освещения:
- новолуние — состояние, когда Луна не видна.
- молодая луна — первое появление Луны на небе после новолуния в виде узкого серпа.
- первая четверть — состояние, когда освещена половина Луны.
- прибывающая луна
- полнолуние — состояние, когда освещена вся Луна целиком.
- убывающая луна
- последняя четверть — состояние, когда снова освещена половина Луны.
- старая луна
Обычно на каждый календарный месяц выпадает по одному полнолунию, но так как фазы Луны сменяются немного быстрее, чем 12 раз в году, иногда случаются и вторые полнолуния за месяц, называемые голубой луной.
Мнемоническое правило определения фаз Луны
Чтобы отличить первую четверть от последней, наблюдатель, находящийся в северном полушарии, может использовать следующие мнемонические правила. Если лунный серп в небе похож на букву «С», то это — луна «Стареющая» или «Сходящая», то есть это последняя четверть. Если же он повёрнут в обратную сторону, то, мысленно приставив к нему палочку, можно получить букву «Р» — луна «Растущая», то есть это первая четверть.
Растущий месяц обычно наблюдается вечером, а стареющий — утром.
Следует заметить, что вблизи экватора месяц всегда виден «лёжа на боку», и данный способ не подходит для определения фазы.
В южном полушарии ориентация серпа в соответствующих фазах противоположная: растущий месяц (от новолуния до полнолуния) похож на букву «С», а убывающий (от полнолуния до новолуния) похож на букву «D» без палочки.
Если по направлению движения луны передний край освещённый — луна растущая, затенённый — убывающая.
Разница между Луной и Землей
Хотя между Землей и Луной около 400 тысяч километров, они тесно связаны и способны влиять друг на друга. Луна взаимодействует со всей земной природой, активизируя, к примеру, морские приливы и отливы. Тем не менее, у двух этих небесных тел довольно много отличий друг от друга.
Сравнение
Земля в 81 раз больше Луны по массе. Радиус Луны примерно в три с половиной раза меньше радиуса Земли.
Землю окружает геосфера – газовая оболочка с различными примесями. На Луне атмосфера практически отсутствует, нет кислорода, нет ветра. Поэтому днем поверхность Луны от палящего Солнца нагревается до 120°C, а ночью может остыть до –160°C.
Днем на Земле светло, ночью – темно. На Луне даже днем небо всегда черное и безоблачное: при ярком Солнце небо усыпано звездами. С Земли небо кажется голубым: такой цвет ему придает воздух. Солнечные лучи рассеиваются, и звезды днем не видны.
Земля отражает солнечный свет примерно раз в 50 сильнее, чем Луна.
Большая часть Земли занята морями и океанами, меньшая – материками и островами. Поверхность Луны состоит из гористой местности и лунных морей (огромных кратеров с застывшей лавой).
Лунные горы, вероятнее всего, сформировались после столкновения с поверхностью огромных метеоритов, в то время как горы на Земле – результат тектонических процессов.
Луну покрывает смесь скалистых обломков и мелкой пыли, так называемый реголит, толщиной до нескольких десятков метров.
На Луне, в отличие от Земли, нет вулканической активности и практически нет воды (кроме небольших запасов льда). Земная поверхность постоянно подвергается воздействию воды и ветра, поверхность Луны не размывается и не выветривается.
Магнитное поле Луны очень слабое, а сила тяжести в шесть раз меньше в сравнении с Землей.
Химический состав и Земли, и Луны различен. К примеру, Земля содержит достаточно большое количество железа, в то время как на Луне его практически нет.
Выводы
- Земля в 81 раз тяжелее Луны.
- Радиус Луны в среднем в 3,5 раза меньше радиуса Земли.
- На Земле есть атмосфера, кислород, вода, а значит, и органическая жизнь. На Луне всего этого нет.
- Днем на Земле светло, можно видеть голубое небо, ночью же – темно. На Луне небо всегда черное, безоблачное.
- Земля отражает солнечный свет примерно раз в 50 сильнее, чем Луна.
- Поверхность Земли занята материками, океанами, морями и островами. На поверхности Луны сформированы горы и лунные моря (гигантские кратеры).
- На Луне сила тяжести в шесть раз меньше в сравнении с Землей.
- У Земли есть магнитное (геомагнитное) поле, в то время как у Луны оно почти отсутствует
- Химический состав двух астрономических объектов различен.
Видео
Источник: asteropa.ru
Почему же её называют спутником Земли?
Определение понятия спутник гласит, что это естественный или искусственный объект, который в космическом пространстве движется по определенной орбите вокруг другого объекта под действием гравитационных сил.
То, что Луна – спутник Земли, было еще доказано древними греками. Известные античные астрономы и физики, такие как Аристарх, Гиппарх, Архимед рассчитали размер самого яркого объекта на ночном небе. Смоги вычислить его орбиту и расстояние до нашей планеты. Изобретение телескопа, а в дальнейшем и космических аппаратов помогло убедиться в правильности суждений и расчетов древнегреческих исследователей.
Кроме обращения вокруг нашей планеты, Луна имеет непосредственное влияние на воды мирового океана. Такое явление называется приливным взаимодействием, и оно еще раз подтверждает тот факт, что Луна – естественный спутник Земли.
История исследований
За движениями Луны на небе наблюдали еще астрономы Древнего Мира. Во 2 веке до нашей эры уже были рассчитаны её размер и расстояние до Земли. Средневековые исследователи при помощи телескопа смогли выделить отдельные участки рельефа и составить первую лунную карту. В 19 веке появились первые снимки лунной поверхности, из которых был составлен фотографический атлас.
Изобретение космических аппаратов помогло расширить знания о Луне. Начиная с 1958 года, советские и американские исследователи запустили к ней несколько десятков автоматических и пилотируемых аппаратов, искусственных спутников и луноходов, что получило свое название в истории, известное как Лунная гонка. Одним из важнейших событий в истории человеческой цивилизации стала высадка на её поверхность первых людей – американских астронавтов Нила Армстронга и Базза Олдрина. Произошло это 20 июля 1969 года. Еще пять высадок на Луну произошли в период с ноября 1969 по декабрь 1972 года.
В настоящее время Луна исследуется американскими и китайскими станциями на окололунной орбите, а также китайским луноходом, спустившимся на поверхность обратной стороны спутника Земли.
Характеристики
Основные физические параметры:
- Масса – 7,35 * 1022 кг.
- Средний диаметр – 3,5 тыс. км.
- Площадь поверхности – 3,79*107 кв. км.
- Среднее значение плотности – 3,35 г/ куб. см.
- Ускорение свободного падения вблизи экватора – 1,62 м/с2.
Луна имеет типичное строение для твердотельных объектов Солнечной системы: кора, мантия и ядро. Ее поверхность представлена реголитом – смесью, состоящей их пылевых частиц различного диаметра и обломков лунных пород, минералов и метеоритов. Толщина лунного грунта составляет от пары сантиметров до нескольких десятков метров. Далее на глубину 50 км залегает кора, содержащая высокий процент железа, алюминий и кремния. Мантия, имеющая трехслойное строение, представлена различными видами силикатов. Под ней располагается железоникелевое ядро, занимающее 20% всей массы спутника Земли.
Атмосфера у Луны практически отсутствует. В ней имеются лишь остаточные следы водорода и некоторых инертных газов. За счет крайней разрежённости газовой оболочки поверхность спутника постоянно подвергается резким перепадам температур: от + 117° С днем до -173° С ночью.
Орбита
Средний радиус орбиты Луны составляет 1,73 тыс. км. Двигаясь со скоростью 1,023 км/с, спутник совершает полный оборот вокруг Земли за 27 дней и 7 часов. Этот период называется сидерическим или лунным месяцем. Орбитальный путь имеет эллипсовидную форму (эксцентриситет – 0,055), а сама траектория движения земного спутника напоминает раскручивающуюся спираль. Угол наклона оси к плоскости орбиты колеблется от 4, 5° до 5°.
Влияние
Луна и Земля оказывают друг на друга сильное гравитационное влияние. Изменения, порождаемые гравитацией спутника в мировом океане, называются приливными силами. В зависимости от взаиморасположения Земли и ее спутника меняется высота уровня моря, что называется приливом и отливом. Максимум амплитуды приливных волн наблюдается в канадском заливе Фанди, где они достигают высоты в 18 метров.
Будущее
Луна – один из основных претендентов на основание человеческой колонии. Ее рассматривают в качестве перевалочной базы на пути от Земли к другим космическим объектам. С ее поверхности из-за слабой силы притяжения и разряженной атмосферы гораздо проще стартовать межпланетным кораблям, а в подповерхностных слоях есть большие залежи полезных ископаемых, рассматриваемых как топливный ресурс. Роскосмос планирует запустить миссию по освоению лунной поверхности в период с 2021 по 2040 годы.
Отдаленное будущее Луны как спутника нашей планеты не так радужно. За счет приливного ускорения она ежегодно удаляется от Земли на 0,38 см. Это замедляет вращение голубой планеты, удлиняя сутки на ней. Однако, после постепенного и длительного процесса удаления, спутник начнет достаточно быстро возвращаться обратно, сблизившись с Землей на минимально возможное расстояние в 12 тыс. км. Гравитационные силы разорвут его на мельчайшие фрагменты, которые образуют вокруг Земли целую кольцевую систему, схожую с кольцами других планет Солнечной системы.
Интересные факты про Луну
- С Земли можно увидеть лишь одну сторону поверхности Луны, а точнее только 59% . Это связано с взаимным гравитационным влиянием планеты и ее спутника. Однако обратную сторону Луны нельзя считать темной – она получает столько же света, сколько и обращенная к землянам часть. Рельеф обратной стороны более испещрен кратерами, а лунных морей на ней всего два.
- По мнению ученых, Луна когда-то была частью Земли. Отколоться фрагменту планеты, сформировавшему спутник, помогло столкновение с крупным космическим объектом – протопланетой Тейей. Произошло это около 4,6 млрд. лет назад – на заре формирования планет Солнечной системы. Таким образом, Луне почти столько же лет, сколько и Земле.
- Необычным подарком может стать покупка целого акра на спутнике Земли. Продажей сертификатов о владении лунным участком занимается Лунное посольство, организованное предприимчивым американцем Деннисом Хоупом в 1980 году. Кроме сертификата, счастливые обладатели 40 лунных соток могут получить лунный паспорт, карту и свидетельство о собственности. Естественно, все эти документы не имеют никакой юридической силы и являются лишь сувениром.
- 3 января 2019 года на обратной стороне спутника Земли впервые высадился подвижный луноход, принадлежащий Китайскому национальному космическому управлению.
- Одной из уникальных особенностью лунного рельефа считаются моря, покрытые вулканическим базальтом. Всего на видимой стороне Луны насчитывается 1 океан, 20 морей, 11 заливов, 18 озер и 3 болота. Также на спутнике есть горы, названные в честь схожих горных образований на Земле.
Источник: spaceworlds.ru
Общая характеристика Луны
Л. движется вокруг Земли по эллиптич. орбите (ср. эксцентриситет 0,0549) со ср. скоростью 1,023 км/с. Расстояние от Л. до Земли меняется от 356400 км до 406800 км, ср. значение равно 384401± D1 км. Скорость видимого перемещения Л. среди звёзд составляет 13°10´ 35´´ в сут. Период вращения Л. вокруг своей оси относительно звёзд (сидерич. месяц) в точности совпадает с периодом движения Л. по орбите вокруг Земли. Вследствие этого Л. постоянно обращена к Земле одним и тем же полушарием, что позволяет говорить о видимой и обратной сторонах Л. Равномерное вращение Л. вокруг оси в сочетании с неравномерным движением по орбите (ускорение может достигать 0,272 см/с2) приводит к появлению оптич. эффекта либрации по долготе (см. Либрация Луны). При разл. сочетаниях взаимного положения наблюдателя, Л. и Солнца наблюдатель видит освещённой только часть лунного диска – определённую фазу Луны. Период смены фаз (от новолуния до следующего новолуния) носит назв. синодического месяца. Вследствие эллиптичности лунной орбиты продолжительность синодич. месяца может меняться от 29,25 сут до 29,83 сут. Лунная орбита наклонена к плоскости эклиптики под углом 5°9´. Наклонение лунного экватора к эклиптике составляет 1°32´ . Такое сочетание наклонений приводит к оптич. либрации по широте. Диаметр Л. составляет 3476 км (0,27 земного диаметра). Площадь поверхности Л. равна 3,8·107 км2. Ср. плотность вещества Л. составляет 3340 кг/м3 (0,61 ср. плотности Земли). Первая космич. скорость для Л. равна 1,68 км/с, вторая космич. скорость – 2,375 км/с.
Происхождение и эволюция Луны
Существует ряд гипотез о происхождении Л. Наиболее распространённой на нач. 21 в. является модель гигантского удара. Согласно этой модели, тело размером примерно с Марс, двигаясь по касательной траектории, столкнулось с Землёй на ранней стадии её развития (но уже после этапа гравитац. дифференциации вещества). В результате удара часть вещества земной коры и верхней мантии была выброшена в виде массивного осколочного облака на околоземную орбиту. В процессе последующей аккреции из этого облака сформировался спутник Земли. Предложена также др. модель, согласно которой Л., подобно Земле и др. планетам, образовалась из протопланетного облака. Общепринятой теории происхождения Л. на нач. 21 в. не существует.
В первые миллионы лет Л., по-видимому, прошла стадию дифференциации вещества, в результате чего сформировались ядро, мантия (возможно, верхняя и нижняя) и кора Л. Согласно данным нач. 21 в., Л. имеет металлич. ядро радиусом от 220 до 450 км. Масса ядра составляет не более 2–4% от общей массы Л., что укладывается в рамки ударной гипотезы происхождения Л. и служит её косвенным подтверждением. В соответствии с этой моделью на завершающей стадии гравитац. дифференциации вещества лунный шар обладал отвердевшей силикатной корой анортозитового состава (породообразующие минералы – алюмосиликаты), базальтовой расплавленной мантией и, вероятно, жидким металлич. ядром. Кора Л. имела небольшую толщину (60–100 км) и сравнительно легко взламывалась под внешними ударами крупных падающих тел. Впоследствии этот процесс дополнялся взламыванием коры под действием внутр. давления расплавленной базальтовой лавы верхней мантии, а также вследствие остывания лунных недр, идущего с поверхности. В образцах горных пород Л., доставленных на Землю КА «Аполлон» (США, 1969–72), был выделен особый кластер ударных брекчий возрастом 3,7–3,9 млрд. лет. Это позволяет предположить, что в тот период поверхность Л. подвергалась интенсивной бомбардировке объектами разной природы, что подтверждается также др. исследованиями. Именно в то время на поверхности Л. появились гигантские круговые впадины ударного происхождения. На последующей стадии эволюции Л. эти впадины поэтапно заполнялись лавовыми потоками из верхней мантии, образуя т. н. лунные моря. В ту же эпоху под действием приливного гравитац. влияния со стороны Земли происходило замедление осевого вращения Л., что привело в конечном счёте к уравниванию её осевого и орбитального периодов вращения.
Строение поверхности Луны
Л. покрыта единым материковым щитом лунной коры, мощность которого в совр. эпоху на видимой стороне Л. составляет в ср. 60 км, на обратной стороне – до 100 км. Общая площадь лунных морей – 16,9% поверхности Л. (на видимой стороне – 31,2%, на обратной стороне – 2,6%). Материковый ландшафт (участки вне лунных морей) имеет более светлую окраску пород (ср. отражательная способность 13,45%) и более изрезанный рельеф (за счёт большей концентрации ударных кратеров). Возраст наиболее древних материковых пород достигает 4,3–4,6 млрд. лет. Плотность поверхностных материковых анортозитовых пород составляет 2900 кг/м3. Поверхность лунных морей сложена тёмными базальтовыми породами (ср. отражательная способность 7,30%) и имеет в осн. равнинный рельеф. Плотность поверхностных базальтовых пород близка к ср. плотности Л. Ср. возраст базальтовых пород, образующих поверхность старых морей (Имбрийская система), достигает 3,7 млрд. лет. Ср. возраст базальтов молодых морей (Эратосфеновская система) составляет 3,2 млрд. лет. Поверхностная плотность ударных кратеров в пределах морей существенно меньше, чем на поверхности материков. Процесс выплавления морских базальтовых лав из недр Л. на её поверхность определяет понятие лунного вулканизма. В рельефе эти процессы отразились в виде извилистых русел, по которым протекала лава, наплывов лавовых полей и т. д. Конусные вулканич. образования, подобные земным вулканам, на Л. встречаются крайне редко, и их природа окончательно не установлена. Считается, что эпоха лунного вулканизма закончилась ок. 2,5 млрд. лет назад, когда образовались наиболее молодые моря. В последующий период лунной эволюции поверхность спутника формировали только удары падающих тел разл. размеров. Постоянная бомбардировка лунной поверхности частицами, падающими со сверхзвуковыми скоростями (до 25 км/с), приводит к формированию чехла из раздробленных пород, покрывающего всю поверхность Л. Этот рыхлый слой обломочного материала носит назв. реголита и достигает в отд. местах толщины 10 м и более.
Физические поля Луны
Ускорение силы тяжести у поверхности Л. в 6 раз меньше земного и составляет 1,623 м/с2. Осн. методом изучения гравитац. поля Л. является исследование возмущений орбит её искусств. спутников. Эти исследования позволили установить общую асимметрию распределения масс в теле Л., а также выделить местные концентрации масс (т. н. масконы), расположенные в пределах верхней мантии в области круговых морей видимого полушария Луны.
Темп-ра поверхности Л. в подсолнечной точке составляет ок. 130 °C, на ночной стороне опускается до –160…–170 °C. Низкая отражательная способность лунного поверхностного слоя приводит к тому, что ок. 90% падающей на Л. солнечной радиации переходит в теплоту. Поэтому Л. имеет собств. тепловое излучение в ИК-области спектра и частично в радиодиапазоне. Максимум собств. излучения Л. лежит в области длин волн 7 мкм. Максимум отражённого излучения Л. приходится на длину волны 0,6 мкм (максимум распределения энергии в солнечном спектре находится ок. длины волны 0,47 мкм). Измерения теплового излучения неосвещённой части лунного диска, проводимые в процессе смены фаз или во время лунных затмений, позволяют оценить тепловую инерцию покровного вещества, которая у лунного грунта оказывается на два порядка меньше, чем у земных горных пород. Столь низкое значение тепловой инерции свойственно только сильно измельчённым породам, помещённым в условия высокого вакуума. Измерения яркостной темп-ры радиоизлучения позволяют определить тепловой режим слоёв, расположенных под поверхностью Л. на глубине нескольких длин волн излучения. В частности, установлено, что на глубине ок. 1 м темп-ра реголита не претерпевает существенных изменений в течение лунных суток. Этот вывод был подтверждён при бурении грунта экипажами КА «Аполлон».
Многочисл. магнитометрич. исследования (орбитальная магнитная съёмка и измерения непосредственно на поверхности Л.) установили отсутствие у Л. собств. магнитного поля. В то же время в некоторых районах лунной поверхности зафиксированы местные магнитные аномалии. В районах лунных морей видимого полушария величина магнитной индукции у поверхности колеблется от 0,1 до нескольких нТл. Наиболее значит. магнитные аномалии обнаружены на обратной стороне Л., где магнитная индукция в некоторых местах достигает св. 300 нТл. Исследования остаточной намагниченности образцов лунных пород, доставленных на Землю, позволяют предположить, что заметное магнитное поле могло существовать у Л. 3,6–3,8 млрд. лет назад. Природа возникновения лунного палеомагнетизма и наблюдаемых в совр. эпоху магнитных аномалий пока не установлена.
Взаимодействие Луны с окружающей средой
Космич. лучи по-разному воздействуют на поверхности Л. и Земли, т. к. Л. практически лишена атмосферы и магнитного поля. Ионы солнечного ветра из-за своей малой энергии способны проникать лишь в очень тонкий (не более 1 мкм) верхний слой лунного вещества. Но за время существования Л. (более 4 млрд. лет) общее число достигших её частиц может быть, по некоторым оценкам, эквивалентно поверхностному слою лунного вещества толщиной до 10 м. Плотность потока солнечного ветра у Л. обычно принимается равной (1–8)·108 частиц·см –2 ·с –1. Значит. часть этих частиц в конце концов покидает лунную поверхность. Тем не менее считается, что именно солнечный ветер служит источником таких редких для Л. химич. элементов, как H, He, C, N и др. Содержание водорода в поверхностном слое реголита составляет 50–100 мкг/г, содержание изотопа 3Не в ср. не превышает 4–8 нг/г. Электроны с энергией 0,5–1,0 МэВ, покидающие Солнце при солнечной вспышке, достигают окрестностей Л. за время от 10 мин до 10 ч, протоны с энергией 20–80 МэВ – за время от нескольких часов до 10 ч. Б. ч. солнечных космич. лучей не проникает в лунное вещество глубже, чем на неск. сантиметров. Мн. образцы лунных пород, доставленные на Землю, сохранили следы частиц солнечных космич. лучей, по которым можно судить об интенсивности солнечного ветра в прошлом (за период ок. 107 лет), а также определять экспозиционный возраст самих лунных пород. Тяжёлые ядра галактич. космич. лучей обычно не проникают в лунные породы на глубину более 10 см. Несмотря на то что эти частицы вызывают ядерные реакции в лунном веществе и индуцируют явления каскадного типа, наличия слоя вещества в неск. граммов на квадратный сантиметр достаточно для полного затухания этих процессов. Напротив, лёгкие ядра в составе галактич. космич. лучей (протоны и альфа-частицы) могут глубоко проникать в лунный грунт и инициировать каскады вторичных частиц, распространяющиеся на неск. метров вокруг. Число вторичных частиц, как правило, в неск. раз превышает первичный поток. Напр., поток первичных частиц галактич. космич. лучей плотностью 2 частицы·см –2 ·с –1 может индуцировать вторичный поток нейтронов плотностью ок. 13 частиц·см –2 ·с –1.
Одним из процессов, сопровождающих бомбардировку лунного покровного вещества частицами галактич. космич. лучей, является «выбивание» гамма-частиц и нейтронов, которые создают поток излучения от Луны. Энергетич. спектр этого потока указывает на химич. состав исходного вещества. Т. о. дистанционно (с помощью орбитальных КА) было определено содержание в лунных породах таких элементов, как Th, Ti, Fe, Mg, K и др.
При практически полном отсутствии у Л. газовой оболочки даже самые малые метеороидные частицы достигают лунной поверхности, вызывая интенсивную эрозию поверхностных слоёв. Расчётные значения скоростей падения на лунную поверхность таких частиц составляют 13–18 км/с. Общий поток падающих на Л. твёрдых тел оценивался величиной 4·10 –19 кг·см –2 ·с –1 при учёте объектов с массой от 10–19 кг до 1015 кг. Однако результаты пассивного сейсмич. эксперимента, проведённого на лунной поверхности по программе «Аполлон», дали др. оценку потока метеоритного вещества, реально выпадающего на Л. Зарегистрированный поток оказался в 10–1000 раз меньше прогнозируемого по наземным наблюдениям. Такое расхождение объясняют предполагаемым присутствием в приповерхностном окололунном пространстве рассеянного мелкодисперсного вещества – своеобразной «аэрозольной составляющей» лунной экзосферы. Отд. наблюдения избыточных свечений лунного неба подтверждают подобные предположения. По данным измерений, проведённых непосредственно на лунной поверхности, плотность потока микрочастиц с массой более 10–16 кг и скоростью падения ок. 25 км/с составляет 2·10 –8 см–2·с–1. В этом эксперименте был зарегистрирован эффект повышенной концентрации микрочастиц вблизи моментов местного восхода и захода Солнца при восьми полных циклах смены фаз (т. н. лунациях). Количество микрочастиц, зарегистрированных за единицу времени, возрастало почти в 100 раз за время от нескольких часов до 40 ч перед восходом Солнца и в течение 30 ч после восхода. Было установлено, что преимущественное перемещение частиц происходит в направлении от Солнца. Предполагаемый механизм такого горизонтального переноса частиц по лунной поверхности заключается во взаимодействии электростатич. зарядов пылинок с электростатич. полями, возникающими на лунной поверхности под воздействием солнечного излучения.
Исследование Луны космическими аппаратами
Совр. науч. данные о природе Л. получены в осн. с помощью КА. Начало этим исследованиям положено в 1959 межпланетными автоматич. станциями серии «Луна» (СССР). В том же году получены и переданы на Землю первые в мире изображения обратной стороны Л. (КА «Луна-3»). Первая в мире мягкая посадка на лунную поверхность осуществлена в 1966 КА «Луна-9». Первая пилотируемая экспедиция на Л. проведена в 1969 экспедицией «Аполлон-11» (США). Исследования Л. с помощью космич. техники проводились как дистанционно (с пролётной траектории или окололунной орбиты), так и контактно (с посадкой на лунную поверхность). До нач. 21 в. на лунной поверхности успешно работали автоматич. аппараты серии «Луна» и серии «Сервейор» (США). Из них 3 КА («Луна-16», «Луна-20», «Луна-24»; 1970, 1972, 1976) имели в своём составе возвращаемые модули для доставки на Землю образцов лунного грунта. КА «Луна-17» и «Луна-21» (1970 и 1973) доставили на лунную поверхность самоходные автоматич. аппараты «Луноход-1» и «Луноход-2». По программе «Аполлон» в 1969–1972 Л. посетили 6 экспедиций, в каждой из которых 2 астронавта высаживались на поверхность Л. Картографич. съёмку Л. с траектории падения на лунную поверхность проводили 3 КА серии «Рейнджер» (США, 1964–65), с облётных траекторий – 5 КА серии «Зонд» (СССР, 1965–70), с окололунной орбиты – 5 КА серии «Лунар орбитер» (США, 1966–67), 4 КА серии «Луна» (СССР, 1966–74). На рубеже 20–21 вв. дистанц. зондирование Л. с окололунной орбиты проводилось КА «Клементина» (США, 1994) и «Лунар проспектор» (США, 1998–99), а также КА «SMART-1» (Small Mission for Advanced Research in Technology; Европ. космич. агентство, 2003–06). К нач. 21 в. в проведение лунных исследований с помощью искусств. лунных спутников включились Япония, Китай и Индия.
Источник: bigenc.ru
Двойные планеты
Соседом Земли в космосе является Луна. Это единственный естественный спутник планеты. Луна очень большая по сравнению с родительской планетой, примерно в четверть её размера. Это подталкивает некоторых астрономов к тому, чтобы рассматривать систему Земля-Луна в качестве двойной планеты. Однако так как общий центр масс, вокруг которого вращаются оба тела, находится ниже поверхности Земли, система Земля-Луна официально обозначается как система планет-спутников. Согласно ведущим теориям, Луна появилась, когда маленькая планета размером с Марс столкнулась с Землей около 4,5 миллиардов лет назад. Железные ядра двух планет объединились, дав Земле металлическое ядро большее, чем у других планет земной группы. Большая часть земной коры и мантии этих двух планет была выброшена в космос, где образовала кольцо материи. Это кольцо материи в итоге сформировало Луну.
Система Плутон-Харон также считается двойной системой.
Масса Луны составляет 1/81 массы Земли. Стоит сказать — положение Луны на орбите ϲᴏᴏᴛʙᴇᴛϲᴛʙует той или иной фазе
Фазы Луны — различные положения относительно Солнца — новолуние, первая четверть, полнолуние и последняя четверть.
В полнолуние виден освещенный диск Луны, так как Солнце и Луна находятся на противоположных сторонах от Земли. В новолуние Луна находится на стороне Солнца, по϶ᴛᴏму сторона Луны, обращенная к Земле, не освещается. Обратная сторона Луны
К Земле Луна обращена всегда одной стороной.
Линию, кᴏᴛᴏᴩая отделяет освещенную часть Луны от неосвещенной, называют терминатором.
В первой четверти Луна видна на угловом расстоянии 90″ от Солнца, и солнечные лучи освещают исключительно правую половину обращенной к нам Луны. В остальных фазах Луна видна нам в виде серпа. По϶ᴛᴏму, ɥᴛᴏбы отличить растущую Луну от старой, надо помнить: старая Луна напоминает букву «С», а если Луна растущая, то можно мысленно перед Луной провести вертикальную линию и получится буква «Р».
Из-за близости Луны к Земле и ее большой массы они образуют систему «Земля-Луна». Луна и Земля вращаются вокруг ϲʙᴏих осей в одну сторону. Плоскость орбиты Луны наклонена к плоскости орбиты Земли под углом 5°9′.
Места пересечения орбит Земли и Луны называют узлами лунной орбиты.
Сидерический (от лат. сидерис — звезда) месяц — ϶ᴛᴏ период вращения Земли вокруг ϲʙᴏей оси и одинакового положения Луны на небесной сфере по отношению к звездам. Стоит заметить, что он составляет 27,3 земных суток.
Синодическим (от греч. синод — соединение) месяцем называют период полной смены лунных фаз, т. е. период возвращения Луны в первоначальное положение относительно Луны и Солнца (например, от новолуния до новолуния). Стоит заметить, что он составляет в среднем 29,5 земных суток. Синодический месяц на двое суток длиннее сидерического, так как Земля и Луна вращаются вокруг ϲʙᴏих осей в одну сторону.
Сила тяжести на Луне в 6 раз меньше силы тяжести на Земле.
Рельеф спутника Земли хорошо изучен. Видимые темные участки на поверхности Луны названы «морями» — ϶ᴛᴏ обширные безводные низменные равнины (самая крупная — «Оксан Бурь»), а светлые участки — «материками» — ϶ᴛᴏ гористые, возвышенные участки.
Стоит отметить, что основные же планетарные структуры лунной поверхности — кольцевые кратеры диаметром до 20-30 км и многокольцевые цирки диаметром от 200 до 1000 км.
Происхождение у кольцевых структур различное: метеоритное, вулканическое и ударно-взрывное. Кроме ϶ᴛᴏго, на поверхности Луны имеются трещины, сдвиги, купола и системы разломов.
Исследования космических аппаратов «Луна-16», «Луна-20», «Луна-24» показали, что поверхностные обломочные породы Луны сходны с земными магматическими породами — базальтами.
Значение Луны в жизни Земли
Хотя масса Луны в 27 млн раз меньше массы Солнца, она в 374 раза ближе к Земле и оказывает нанес сильное влияние, вызывая поднятия воды (приливы) в одних местах и отливы в других. Это происходит каждые 12 ч 25 мин, так как Луна делает полный оборот вокруг Земли за 24 ч 50 мин.
Из-за гравитационного воздействия Луны и Солнца на Землю возникают приливы и отливы
В наибольшей степени отчетливы и важны по ϲʙᴏим следствиям прилив- но-отливные явления в волной оболочке. Стоит заметить, что они представляют собой периодические подъемы и опускания уровня океанов и морей, вызываемые силами притяжения Луны и Солнца (в 2,2 раза меньше лунной). В атмосфере приливно-отливные явления пробудут в полусуточных изменениях атмосферного давления, а в земной коре — в деформации твердого вещества Земли.
На Земле наблюдаются 2 прилива в ближайшей и удаленной от Луны точке и 2 отлива в точках, находящихся на угловом расстоянии 90° от линии Луна — Земля. Выделяют сигизийные приливы, кᴏᴛᴏᴩые возникают в новолуние и полнолуние и квадратурные — в первой и последней четверти.
В открытом океане приливно-отливные явления невелики. Колебания уровня воды достигает 0,5-1 м. Во внутренних морях (Черное, Балтийское и др.) они почти не ощущаются. При этом в зависимости от географической широты и очертаний береговой линии материков (особенно в узких заливах) вода во время приливов может подниматься до 18 м (залив Фанди в Атлантическом океане у берегов Северной Америки), 13 м на западном побережье Охотского моря. При ϶ᴛᴏм образуются приливно-отливные течения.
Основное значение приливных волн состоит по сути в том, что, перемещаясь с востока на запад вслед за видимым движением Луны, они тормозят осевое вращение Земли и удлиняют сутки, изменяют фигуру Земли с помощью уменьшения полярного сжатия, вызывают пульсацию оболочек Земли, вертикальные смещения земной поверхности, полусуточные изменения атмосферного давления, изменяют условия органической жизни в прибрежных частях Мирового океана и, наконец, влияют на хозяйственную деятельность приморских стран. В целый ряд портов морские суда могут заходить только во время прилива.
Через определенный промежуток времени на Земле повторяются солнечные и лунные затмения. Увидеть их можно, когда Солнце, Земля и Луна находятся на одной линии.
Затмение — астрономическая ситуация, при кᴏᴛᴏᴩой одно небесное тело заслоняет свет от другого небесного тела.
Солнечное затмение происходит, когда Луна попадает между наблюдателем и Солнцем и загораживает его. Поскольку Луна перед затмением обращена к нам неосвещенной стороной, перед затмением всегда бывает новолуние, т. е. Луна не видна. Создается впечатление, что Солнце закрывается черным диском; наблюдающий с Земли видит ϶ᴛᴏ явление как солнечное затмения.
Лунное затмение наступает, когда Луна, находясь на одной прямой с Солнцем и Землей, попадает в конусообразную тень, отбрасываемую Землей. Диаметр пятна тени Земли равен минимальному расстоянию Луны от Земли — 363 000 км, что составляет около 2,5 диаметра Луны, по϶ᴛᴏму Луна может быть затенена целиком.
Лунные ритмы — ϶ᴛᴏ повторяющиеся изменения интенсивности и характера биологических процессов. Существуют лунно-месячные (29,4 сут) и лунно-суточные (24,8 ч) ритмы. Многие животные, растения размножаются в определенную фазу лунного цикла. Лунные ритмы ϲʙᴏйственны многим морским животным и растениям прибрежной зоны. Так, у людей замечено изменение самочувствия в зависимости от фаз лунного цикла.
Источник: www.sites.google.com
Форма и состав Луны
Луна, в отличие от Земли, более правильной шарообразной формы.
- Ее радиус — примерно 1738 км, что составляет 0,272 земного радиуса в районе экватора.
- Масса Луны меньше массы Земли в 81 раз.
- Притяжение в 6 раз меньше земного.
Из-за этой особенности (слишком слабая гравитация) Луна не способна удерживать вокруг себя атмосферу (атмосфера будет захвачена Землей), поэтому проекты по созданию искусственной атмосферы вокруг Луны заранее обречены на неудачу. На Луне возможно только создание куполов, заполненных воздухом для дыхания.
Среднее расстояние от Луны до Земли 384 400 км. Наибольшее удаление — 405 500 км, наименьшее — 363 300 км. Невидимая с Земли часть Луны составляет 41 процент всей лунной поверхности. Температура Луны в подсолнечной точке +130 градусов по Цельсию. Температура Луны на ночной стороне -160 градусов по Цельсию.
Из чего состоит Луна
Лунный грунт, который был доставлен на Землю лунными экспедициями, состоит, как показал анализ, из обломчато-пылевого слоя, который называется риголитом. Этот слой образовался на скальных выступах лунной поверхности под влиянием метеоритных ударов (Луна постоянно бомбардируется метеоритами), процессов нагревания и остывания, дробления, смешивания и спекания.
А благодаря тому, что на лунный грунт воздействует солнечный ветер, риголит насыщен нейтральными газами. В целом лунные породы имеют двоякое происхождение: одни из них принадлежат космосу, другие ведут лунную родословную.
Собственно лунный грунт часто носит следы оплавления в результате падений метеоритов либо представлен вулканическими (лавовыми) породами вроде земного базальта, а другая часть риголита — это метеориты. Их на Луне очень и очень много.
Встречаются и породы, которые похожи на земные. Некоторые породы обогащены калием, фосфором и редкоземельными металлами. По мнению ученых, вулканические породы характерны для лунных морей, а сходные с земными — для лунных материков.
В целом отличие от земных пород связано с отсутствием в породах воды, пониженным содержанием натрия и калия, повышенным содержанием железа и титана. Иными словами, Луна — это рай для добывающей промышленности.
Как устроена Луна
Лунные породы очень древние — их возраст составляет примерно 4 млрд лет, причем самыми «молодыми» (более 3 млрд лет) оказались образцы, доставленные из районов лунных морей.
Эпоха активного вулканизма на Луне завершилась давно.
С течением времени уменьшалась и интенсивность метеоритной бомбардировки ее поверхности. Благодаря этому на протяжении последних-2- 3 млрд лет вид лунной поверхности не изменялся. (На Земле под воздействием воды и воздуха древний рельеф не мог сохраниться.)
Впрочем, еще и сейчас на Луне происходят лунотрясения (напоминающие слабые землетрясения), которые зарегистрированы сейсмографами, установленными на Луне астронавтами. Данные этих приборов позволили исследовать внутреннее строение Луны, выделив кору (толщиной около 60 км), мантию (до 1000 км) и ядро радиусом около 750 км.
Лунный рельеф
Сухие моря Луны. Морями и океанами их назвали земные наблюдатели еще в ту эпоху, когда считалось, что на Луне есть настоящие моря с водой. Этому способствовало и то, что по-другому люди просто не могли представить свою соседку, и то, что на общем фоне моря и океаны имеют вид темных пятен.
Только потом стало ясно, что эти моря и океаны — сухие. А сегодня мы знаем, что цвет морей Луны, в отличие от лунных «материков», связан с более темной окраской пород, которые их слагают.
Солнечные лучи неодинаково освещают лунный ландшафт, они сильнее отражаются от высоких и светлых «материков» и слабее — от более глубоких и темных морей, поэтому мы и видим их на поверхности нашего спутника как пятна.
Лунные моря занимают около 40 процентов поверхности обращенной к Земле стороны планеты. Эти лунные впадины практически лишены цирков, зато в них много глубоких трещин и невысоких сглаженных валов. Многие лунные моря окружены цепями лунных гор.
Более мелкие впадины на Луне получили название озер и заливов.
Названия, которые носят моря Луны, хорошо показывают, как представлялась людям Луна: Море Дождей, Море Спокойствия, Море Кризисов, Океан Бурь… Первые имена лунные моря получили еще в XVII веке. Их дал лунным низменностям итальянский астроном Джованни Батиста Риччоли в 1651 году.
Самые крупные моря Луны — Море Холода, Море Дождей, Море Плодородия, Море Спокойствия.
Лунные горы
Материковые области представлены горами и горными цепями. Высоту лунных гор с Земли определить очень сложно, поскольку спутник повернут к нам одной стороной и мы все время видим довольно плоскую картинку. К тому же для определения высоты нужно иметь хоть какой-то ориентир.
На Земле мы вычисляем высоту гор относительно уровня мирового океана. Луна — сухая планета. У нее нет воды, а следовательно, нет и уровня океана.
Поэтому сложная картография Луны с определением глубины впадин и высоты гор — это задача для будущих селенографов. Очевидно, для этой работы потребуется их присутствие на самой планете. Ведь снимки Луны даже со спутников не дают точных данных о высоте гор. Первые лунные горы, открытые астрономами, получили названия земных — Кавказ, Апеннины, Альпы, Карпаты…
Горные цепи образовались в результате метеоритной бомбежки или вулканической деятельности на самой Луне. По высоте они сильно варьируются — от пары сотен метров до нескольких километров. Например, известная горная цепь Апеннины имеет вершины до 6 км высотой.
Интересные особенности рельефа на Луне
Для Луны характерны и складчатые жилы или горные складки. Они имеют не метеоритное происхождение, а образовались в результате опускания и поднятия лунной коры. Складчатые образования наблюдаются только в областях, примыкающих к морям или горным системам.
Лунные кратеры
Поверхность Луны испещрена кратерами, или, как принято их называть, лунными цирками. В основном лунные цирки образовались в результате падений на нее метеоритов или столкновения Луны с другими крупными космическими телами. Но не все лунные цирки — результат бомбардировки Луны.
Есть целая группа кратеров, которые имеют иное, вулканическое происхождение. Кратеры не так глубоки, как это видится с Земли. В основном они имеют глубину от 10 м до 10 км, причем последние встречаются не так часто.
В целом все цирки ученые делят на пять категорий.
- К первой относят крупные одиночные кратеры,
- другие три типа отличаются более светлой окраской прилегающих областей и более поздним временем образования,
- пятая группа кратеров — это цирки, заполненные лавой (поэтому нередко их называют затопленными).
Затопленные кратеры характерны тем, что не имеют впадины и выглядят гладкими, точно закрыты сверху крышкой. Все кратеры имеют округлую форму и специфические бороздки на склонах. Как правило, молодые кратеры окружены светлыми «лучами». Иногда они перекрывают уже имеющиеся древние цирки.
Некоторые кратеры собраны в цепи. Эти цирки имеют явное вулканическое происхождение, потому что даже при активной бомбардировке метеоритами не могли образоваться такие длинные и четкие узоры на Луне. Тянутся кратерные цепочки более чем на 150 км.
Трещины, сбросы и купола на Луне
Кроме морей, гор и цирков на Луне есть и другие интересные особенности рельефа. Она вся испещрена трещинами и бороздами. Считается, что эти борозды образовались в результате сдвига лунных разломов. Некоторые появились как след бомбардировки метеоритами, при столкновении с крупными объектами.
А часть имеет лунное вулканическое происхождение. Борозды тянутся на значительные расстояния, иногда не на одну сотню километров. Глубина борозд относительно невелика — от 500 м до 1 км, и что очень характерно — ширина борозд на всем протяжении не изменяется.
Интересная особенность лунного пейзажа — сбросы. Это образования в виде прямых отвесных стен, которые могут занимать до нескольких сотен километров. Наиболее известна Прямая Стена в Море Облаков. Ее длина около 100 км, а глубина до 400 м.
Еще одна интересная деталь лунной географии — купола. Это выгнутые щиты, которые, как считают ученые, образовались в результате вулканической деятельности, то есть лавовые образования. Некоторые такие купола имеют проломы, которые могли появиться, когда лава схлынула и внутри щитов образовались пустоты наподобие наших карстовых. Уфологи нередко помещают тайные заводы инопланетян именно в купола. Куполов на Луне немного, буквально несколько десятков.
Источник: www.astromeridian.ru