Луна

Просмотров : 3587

Луна


Луна — естественный спутник Земли и самое близкое к нам небесное тело. Она неизменно является самым привлекательным объектом для наблюдения в инструменты любого размера. Несмотря на свой небольшой размер — 3475 км в диаметре, приблизительно четверть диаметра Земли — Луна расположена настолько близко к Земле, в среднем 384 400 км, что даже в самый обычный бинокль можно разглядеть множество деталей ее кратерированной поверхности.
В течение месяца Луна проходит цикл фаз от новолуния (неосвещенная Луна) через нарастающую половину (первая четверть), полнолуние, убывающую половину (последняя четверть) и снова новолуние. Собственно говоря, существует два типа месяца. Первый длится 27,3 суток — это время, за которое Луна делает полный оборот вокруг Земли относительно фиксированной точки, например, далекой звезды; такой месяц называется сидерическим месяцем. Но Земля в это время также смещается относительно Солнца, так что Луна должна совершить более чем один оборот по орбите, чтобы вернуться в ту же фазу для земного наблюдателя. Промежуток времени между двумя последовательными одноименными фазами Луны, 29,5 суток, называется синодическим месяцем.
  За исключением небольшого количества маленьких приполярных областей, каждый участок на Луне освещен в течение двух недель, во время которых температура поверхности достигает более 100 °С, что больше, чем точка кипения воды, в последующую двухнедельную ночь температура стремительно падает до -170 °С и даже ниже. Однако на полюсах дно некоторых кратеров остается постоянно закрытым от Солнца, и, следовательно, температура в этих районах никогда не поднимается выше точки замерзания воды. Здесь под поверхностью мог сохраниться лед, оставшийся после кометных ударов. Доказательства существования таких лунных ледяных полей были получены космическим аппаратом «Лунар Проспектор» («Лунный разведчик») NASA (вращался по орбите вокруг Луны в 1998 и 1999 гг.), который обнаружил в полярных областях признаки водорода, предположительно высвобожденного из молекул воды.
Луна совершает оборот вокруг своей оси за 27,3 суток, то есть за то же время, что и полный оборот вокруг Земли; в результате Луна всегда обращена к нам одной и той же стороной; вращение такого типа называют синхронным вращением. Хотя в действительности мы можем видеть немного больше половины лунной поверхности. Лунный экватор наклонен на угол около 6 1/2° к плоскости ее орбиты, так что иногда мы можем видеть ту часть лунной поверхности, которая уходит на 6 1/2° то за северный, то за южный полюс Луны; это явление называется либрацией по широте. К тому же скорость движения Луны вдоль ее эллиптической орбиты ритмично изменяется по мере того, как она то приближается, то удаляется от Земли, при этом ее осевое вращение остается постоянным. Поэтому кажется, что Луна слегка раскачивается к западу и востоку по мере того, как она вращается вокруг Земли, так что мы можем видеть вплоть до 73/4° или около того с каждого края ее диска; это явление называется либрацией по долготе. Суммарный эффект этих либраций заключается в том, что мы можем видеть в общей сложности 59% лунной поверхности.
  Линия, разделяющая освещенную и неосвещенную части диска Луны, называется терминатором. Объекты вблизи терминатора отличаются резким рельефом из-за низкого угла падения солнечных лучей, так что кратеры и горы кажутся особенно неровными. По мере того как Солнце поднимается выше над лунным ландшафтом, детали становятся менее четкими. Ближе к полной Луне многие отдельные детали трудно различить. Исключение составляют те кратеры, которые имеют яркие лучевые системы, очевидно, сформированные из измельченных камней, выброшенных из кратера во время его образования; лучи становятся более заметными при полном освещении. Заметить контраст между яркими возвышенностями и темными низменными плато проще всего при полной Луне.
Посмотрев на яркую полную Луну, вы сильно удивитесь, узнав, что породы лунной поверхности на самом деле темно-серого цвета; в среднем, поверхность Луны отражает только 12% падающего на нее света. Если бы, например, Луна была закрыта облаками подобно Венере, она была бы более чем в пять раз ярче.
Лунный ландшафт обладает множеством курьезных названий. Темные протяженные низменные области получили названия морей (maria — латинское название, в един, числе — mare), поскольку первые наблюдатели представляли их заполненными водой; название сохранилось, хотя со временем стало ясно, что на Луне нет ни воздуха, ни жидкой воды. В результате на карте Луны есть, Например, Океан Бурь (Oceanus Procellarum), Море Дождей (Mare Imbrium), Море Спокойствия (Mare Tranquillitatis). Менее заметные низменности называются заливами (Sinus), болотами (Palus) и озерами (Lacus). Лунные горы названы в честь аналогичных массивов на Земле; в итоге есть лунные Альпы (Montes Alpes) и лунные Апеннины (Montes Apenninus). Кратеры были названы в честь великих философов и ученых прошлого, хотя, по правде говоря, выбор был отчасти случайным.
Современная система лунной номенклатуры традиционно приписывается итальянскому астроному Джованни Риччоли, который в 1651 г. опубликовал карту, содержавшую множество общепринятых и поныне названий. Сам Риччоли оставил за собой заметный кратер на краю Луны и назвал большое соседнее образование в честь своего ученика Франческо Гримальди. Менее привилегированные коллеги не были отмечены столь же высоко. Галилей, один из самых известных ученых всех времен, но имевший большие проблемы с церковью, получил незначительный кратер 16 км в диаметре в Океане Бурь.
Система Риччоли существует и по сей день, но в настоящее время, после того как обе стороны Луны были детально картографированы космическими аппаратами, общие правила были расширены, чтобы включить имена различных людей, чей вклад в развитие человечества неоспорим, но чьи профессии далеки от астрономии. Теперь мы находим Фрейда, Герберта Уэллса, Монгольфье увековеченными на Луне. Нахождение подходящего имени для какой-нибудь детали на поверхности небесного тела стало сейчас насущной проблемой, поскольку космическими кораблями было изучено уже очень много планет и их спутников.
Наблюдения за Луной начались в 1609 г., когда Галилей направил на нее свой первый телескоп. Конечно, по современным меркам, его рисунки, опубликованные в 1610 г., были довольно грубыми, но они продемонстрировали, что лунная поверхность отнюдь не такая гладкая, как считалось раньше. Ожесточенные дебаты о происхождении деталей лунной поверхности не прекращались на протяжении трех с половиной веков. Одна из научных школ придерживалась мнения, что они возникли из-за вулканической активности; другие предполагали, что моря и кратеры образовались в результате ударов массивных метеоритов и астероидов. Нет необходимости перечислять здесь все аргументы. Достаточно сказать, что ударная теория стала неоспоримым победителем, хотя считается, что на Луне все же возможна определенная вулканическая активность.
И только в 60-х годах XX в., когда космические корабли и астронавты впервые достигли Луны, дебаты, наконец, прекратились. В 1964 и 1965 гг. три американских зонда, «Рейнджеры-7, 8 и 9», устремились к Луне, посылая домой на Землю поток фотографий, демонстрировавших особенности рельефа размером до одного метра, что в сто раз меньше, чем можно было увидеть в телескопы, расположенные на Земле. Урок заключался в том, что в результате бесконечной метеоритной бомбардировки даже, как казалось, самые гладкие части лунной поверхности были усыпаны маленькими кратерами. Поэтому места посадки будущих пилотируемых космических аппаратов должны были быть выбраны с особенной осторожностью, чтобы избежать попадания спускаемого аппарата в кратер или удара о большой камень (что почти случилось при спуске «Аполлона-11»). За этим первоначальным поверхностным анализом «Рейнджеров» последовала двойная атака: «Сервейоры», серия кораблей, совершивших автоматическую мягкую посадку, чтобы дать астронавтам представление о лунной поверхности («Рейнджеры» просто разбились, упав на поверхность), и серия кораблей «Лунар Орбитер», которые, как подразумевает их название, фотографировали Луну с близкой орбиты. Между 1966 и 1968 гг. эти две серии зондов произвели революцию в наших знаниях о Луне и расчистили дорогу для пилотируемых спускаемых аппаратов серии «Аполлон». «Сервейоры» показали, что верхний слой почвы на Луне состоит из плотной пыли, достаточно твердой, чтобы выдержать вес астронавтов и их корабля. С помощью фотографий «Лунар Орбитер» астрономы составили наиболее детальные карты видимой и обратной стороны Луны.
Впервые на обратную сторону Луны взглянул в октябре 1959 г. советский зонд «Луна-3». По современным меркам его фотографии были очень невзрачными, но они, по крайней мере, все-таки обнаружили главное различие между двумя полушариями Луны: на обратной стороне Луны почти не оказалось морей. Вместо этого на всей территории господствовали кратерированные яркие гористые области. Причина этой асимметрии заключается в том, что лунная кора на обратной стороне примерно на 25 км толще.
Большие низменные бассейны, похожие на Море Дождей, все же существуют и на обратной стороне Луны, но они не заполнены темной лавой. Считается, что вулканической лаве из недр Луны проще просочится сквозь более тонкую кору полушария, обращенного к Земле. Самая заметная темная область на обратной стороне Луны — вовсе не настоящее море, а глубокий кратер, названный Циолковским, 180 км в диаметре (почти такой же большой, как и Залив Радуги на видимой стороне).
Когда аппараты «Лунар Орбитер» нашли потенциальное место посадки, последовал этап подготовки астронавтов. 20 июля 1969 г. лунный модуль «Аполлона-11», названный «Орел» (Eagle), доставил Нейла Армстронга и Эдвина Олдрина для первой пилотируемой посадки на Луне на юго-западе Моря Спокойствия. Два астронавта 2 часа исследовали лунную поверхность, провели эксперименты и собрали образцы для последующего изучения геологами.
  Ко времени полета «Аполлона-17», завершившего в декабре 1972 г. серию пилотируемых посадок, астронавты доставили на Землю около 380 кг лунных образцов, большинство из которых хранится сейчас в Хьюстоне, штат Техас. Если считать от общей стоимости проекта «Аполлон», один килограмм лунного грунта стоит 100 миллионов долларов США. В дополнение к образцам «Аполлона» три советских автоматических лунных модуля вернулись на Землю с несколькими сотнями граммов лунного грунта.
Какую полезную информацию мы можем получить из этих драгоценных образцов? Самый удивительный результат, который был получен из анализа лунных пород, — это их очень большой возраст. Например, доказано, что образцы с «Аполлона-11» имеют возраст 3700 миллионов лет. Фактически они старше, чем любые породы на Земле, — при том, что место, откуда они были доставлены, Море Спокойствия, одна из самых молодых областей на Луне. Возраст самой молодой из всех привезенных пород, которая была доставлена «Аполлоном-12», прилунившимся в Океане Бурь, составляет 3200 миллионов лет. Как и предполагалось, лунные моря оказались покрытыми потоками лавы, сходными по составу с вулканическим базальтом на Земле. Они не похожи на неровное, шероховатое лавовое поле на Земле, поскольку прошли уже тысячи миллионов лет с тех пор, как лава вытекла на поверхность, и длительная бомбардировка микрометеоритами подвергла эрозии поверхностные породы, которые в результате образовали слой почвы в несколько метров толщиной, называемый реголитом.
Возвышенности, исследовавшиеся более поздними миссиями «Аполлона», напротив, состоят из более бледной породы, называемой анортозитом, которая редко встречается на Земле. Породы материков (возвышенностей) оказались старше образцов из морей, главным образом, их возраст составляет 4000 миллионов лет или больше. Их довольно сложный состав свидетельствует об интенсивной метеоритной бомбардировке, которую пережила Луна в начале своей истории.
Вопреки надеждам ученых, богатые трофеи лунных образцов не ответили убедительно на вопрос о происхождении Луны. Все три существовавшие теории — что Луна отделилась от нашей планеты вскоре после ее формирования, что это когда-то было независимое небесное тело, которое было притянуто земной гравитацией, или что Земля и Луна сформировались рядом, приблизительно так, как они расположены сейчас, — имеют недостатки.
Вскоре после прилунения «Аполлонов» появилась четвертая теория, которая объединила положения предыдущих трех. В соответствии с этим сейчас широко распространена следующая точка зрения: произошел скользящий удар заблудившегося тела размером с Марс о молодую Землю, при этом образовавшиеся осколки вылетели на орбиту вокруг Земли, где они и объединились в Луну. Точный возраст лунных образцов предполагает, что это столкновение случилось 4,5 миллиарда лет назад, около 50 миллионов лет после образования Земли. К тому времени железо уже погрузилось к центру Земли, образовав ядро, так что материал, выброшенный внешними слоями при столкновении, был преимущественно каменистым. Это согласуется с выводом, полученным из траектории движения зонда «Лунар Проспектор», когда он вращался вокруг Луны в 1998-1999 гг. Он заключается в том, что Луна имеет очень маленькое металлическое ядро, несколько процентов от общей массы. Для контраста, железное ядро Земли составляет приблизительно 30% ее массы.
Несмотря на то что многие подробности происхождения Луны остаются неизвестными, сейчас мы имеем более ясную картину ее последующей истории. Тепло, выделившееся во время ее быстрой аккумуляции из осколков на орбите вокруг Земли (этот процесс называется аккрецией), расплавило ее внешние слои. Менее плотные породы образовали первичную кору, которая затем деформировалась на протяжении нескольких тысяч миллионов лет при падении других осколков, оставшихся после формирования Солнечной системы. Другие каменистые тела в Солнечной системе, особенно подобный Луне Меркурий, также несут рубцы той же самой операции по «зачистке захваченной территории от противника». Эта тяжелая бомбардировка породила характерные лунные материки и создала в результате упорного труда морские бассейны, попутно удаляя большую часть коры на одном полушарии — стороне, которая впоследствии стала обращенной к Земле, когда вращение Луны синхронизировалось.
Около 4000 миллионов лет назад шторм из метеоритных осколков утих. Тогда расплавленная лава стала медленно вытекать из недр Луны, образовывая при затвердевании темные моря. Складки застывшей лавы можно разглядеть в бинокль и небольшой телескоп, когда моря видны при низком освещении. В частности, поищите Змеиный Хребет (Serpentine Ridge) на востоке Моря Ясности на пятый и шестой день после новолуния или на шестой день после полнолуния. Море Спокойствия и Море Дождей также имеют заметные морщинистые горные хребты. Один кратер в Море Спокойствия, называемый Ла- монт, фактически состоит просто из низких хребтов застывшей лавы. Местами, особенно на западе Океана Бурь, ряд куполов, похожих на водяные пузыри, создан подъемом расплавленной лавы. А вот вулканические конусы, такие как Везувий, отсутствуют на Луне, очевидно из-за того, что лунная лава была слишком текучей, чтобы создать настоящие горы.
  1000 млн лет назад вулканические излияния прекратились, оставив Луну холодной и мертвой. С тех пор она практически не изменилась, за исключением падения редких случайных метеоритов, создающих на ее поверхности новые кратеры. Например, кратер Коперник образовался приблизительно 1000 млн лет назад; а Тихо — около 300 млн лет назад.
Однако Луна, возможно, еще не абсолютно пассивна в наши дни. Время от времени наблюдатели сообщают о кратковременных явлениях, таких как свечения и затемнения, происходящих по берегам морей и в определенных кратерах — Аристарх, по-видимому, является излюбленным местом для этих кратковременных лунных явлений (КЛЯ). Большинство явлений наблюдалось астрономами-любителями. Их реальность остается спорной, но если они до сих пор происходят, то, вероятно, вызваны выбросом газа из недр Луны.
Другие характерные детали, которые можно поискать при наблюдении Луны, — углубления на поверхности, называемые бороздами, очевидно, вызванные разрушениями. Например, кратер Гйгин вблизи центра Луны расположен в середине длинной, не имеющей вала трещины, вдоль которой образовались при просадке меньшие кратеры. Другой тип борозд, названный волнистой бороздой, извивается вдоль морских поверхностей подобно извилистой реке. «Аполлон-15» совершил посадку на краю одной из таких волнистых борозд, названной Бороздой Гадлея. Такие извилистые борозды не являются дном высохших рек, возможно, это разрушившиеся туннели, через которые однажды вытекли потоки подземной лавы.


Теги: Луна, солнечная система

Комментариев: 0 | Категория: Солнечная система
Вернуться
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.

Форма входа

Реклама

Популярные статьи

Наша планета Земля

Полезные статьи

Календарь

«    Июнь 2017    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 1234
567891011
12131415161718
19202122232425
2627282930