С момента изобретения телескопа началось изучение поверхности Луны, которая стала самым исследованным объектом звёздного неба.
Наш спутник – небесное тело, которое изучалось не только при помощи астрономических приборов. На Луну и ступала нога человека, и образцы её пород были доставлены на Землю.
На лунном диске можно различить невооружённым взглядом тёмные участки, условно названные «морями», и светлые, более возвышенные и гористые по сравнению с ними – «континенты», или «материки». Средняя высота «морей» примерно на 2,5 км ниже, чем у «континентов».
«Моря» — более молодые геологические образования округлой формы с гладкой поверхностью. Они занимают около 16% площади Луны. В результате вулканической деятельности вышедшая лава затопила низменные участки, в результате чего они покрылись слоем базальта, дающего тёмный цвет. Самое большое из лунных «морей» – океан Бурь, протяжённость которого составляет 2000 километров.
Большая часть лунных «морей» находится на видимой стороне спутника, но самая глубокая впадина расположена на обратной стороне. Её глубина равна 8000 метров.
Разница между самой низкой точкой Луны и самой высокой составляет 16000 метров.
Кратеры и цирки
Поверхность Луны покрыта кольцевыми горами – кратерами, имеющими центральную горку, и цирками, не имеющими её.
Количество кратеров огромно. Только с диаметром более 3500 метров их можно насчитать более 17 000 штук. Расположены они в основном на «континентах».
Кратеры появились вследствие падения метеоритов. На видимой стороне Луны их значительно меньше, чем на обратной. Также их больше на экваторе, чем на полюсах.
Масконы
Это упавшие на Луну астероиды или их остатки, лежащие близко к поверхности. Их плотность больше плотности спутника, поэтому они вызывают гравитационные возмущения. Название произошло от mass concentration – концентрация массы.
Реголит
Реголит – лунный грунт, образовавшийся под воздействием специфических условий, существующих на нашем спутнике. На его возникновение также повлияли разные виды излучений, бомбардирующие поверхность Луны из-за отсутствия у неё магнитного поля.
Исследования образцов реголита, доставленного на Землю, показали, что он состоит из спёкшихся микроскопических частиц горных пород и отличается от земных пород отсутствием связанной воды.
Сложно поверить, что освоение космоса для СССР прошло столь успешно: первая попытка с участием человека - и сразу удача! Во время напряженного соперничества между Советским Союзом и Америкой был слишком большой соблазн выдать желаемое за действительное, чтобы поддержать престиж страны. Поэтому среди тогдашних диссидентов и сегодняшних скептиков есть сомневающиеся в официальной версии. Нельзя совершенно точно утверждать, что у Гагарина не было предшественников, чья жизнь закончилась в космосе трагично.
Космонавт Бондаренко погиб в марте 1961 года при исполнении
В начале 1990-х, когда появилась возможность работать с прежде засекреченными архивами, начали изучать советскую космическую тему, отбрасывая слухи. По итогам исследования А. Железнякова и А. Первушина лишь один космонавт погиб до полета Гагарина.
В связи с тем, что все подробности о смерти члена первого отряда космонавтов были засекречены, многие люди охотно верили в альтернативные версии.
На самом деле старший лейтенант Бондаренко погиб на Земле, в Институте авиационной медицины. Это произошло во время эксперимента, имитирующего космические условия. Атмосфера в барокамере содержала чрезвычайно большую долю кислорода, а также поддерживалось высокое давление. Эти характеристики способствовали быстрому распространению огня, когда космонавт по ошибке бросил вату, смоченную в спирте, на горячую электроплитку. Этой ватой он протирал кожу, снимая медицинские датчики.
Горело не только все содержимое барокамеры, но даже шерстяной костюм испытателя. Помочь Валентину быстро не удалось, так как открытие дверей требовало времени из-за перепада давления. 24-летнего парня доставили в больницу с обширными ожогами, но спасти его жизнь не удалось.
Недоступность информации об этом происшествии стала косвенной причиной подобной трагедии для американских астронавтов в 1967 году. Когда готовили миссию «Аполлон» в космическом комплексе им. Кеннеди во время испытаний, случился сильный пожар, унесший 3 жизни. Объем инструкции по безопасности готовили очень подробно, она содержала более 200 страниц. Но риск возникновения пожара не учли, этот пробел стал фатальным.
Владимир Ильюшин - космонавт, опередивший Гагарина, неудачно приземлился на территории Китая и был пленен
В 1961 году в американской левой газете Daily Worker появилась сенсационная заметка о том, что первый полет в космос совершил вовсе не Гагарин, а В. Ильюшин. И состоялось событие не 12 апреля, а пятью днями ранее.
Представление мировой общественности ложной информации со стороны СССР объясняли так: Владимир Ильюшин неудачно приземлился на территории Китая. Там космонавта держали в плену, выведывая секретную информацию о достижениях советской космонавтики. Поэтому публике представили Гагарина, который в соответствии со слухами, был вовсе не первым.
В действительности же В. Ильюшин никогда в космосе не был, и перспектив таких перед ним не стояло. Он был летчиком-испытателем, и притом блестящим пилотом, мировым рекордсменом, заслужившим множество наград. Отец Владимира - Сергей - был известным авиаконструктором, имя которого носят самолеты «Ил».
В воздухе Владимир Ильюшин был неуязвим, не терял ясности мысли даже в самых сложных ситуациях. Но вот на земле аварии избежать не удалось - она произошла летом 1960 года, состояние здоровья летчика серьезно ухудшилось. Он решил обратиться к нетрадиционной китайской медицине, отправившись в Ханчжоу. Так и появилась легенда, будто В. Ильюшина после сложной посадки в плохом состоянии удерживают китайцы.
Алексей Белоконев задохнулся от недостатка кислорода
Немало противоречивой информации, которую оживленно подхватывали западные газеты, исходило от итальянских радиолюбителей по фамилии Юдика-Кордилья. Они сообщали, что неоднократно слышали сигналы из космоса, на которых различали стук человеческого сердца, сбивчивое дыхание, морзянку, просьбы о помощи и просто речь космонавтов, общающихся со станцией. Одной из жертв системы, тайными свидетелями гибели которого стали итальянцы, был А. Белоконов (встречается вариант написания Белоконев). По версии нескольких газет, в том числе Reader`s Digest и Corriere della Sera, названный советский космонавт задохнулся во время полета.
Орбита - крайне опасная и враждебная для человека среда./Фото: www.kickstarter.com
Правдоподобности этой версии добавляло, что фото Белоконева вместе с коллегами, которые готовятся к космическим условиям, публиковали в журнале «Огонек». Подготовку показали, а результаты - нет, значит под железным занавесом прячут неудачу, значит космонавты погибли - так выглядела логическая цепочка событий для всех вовлеченных в космическую тему западных журналистов.
На самом деле человек с таким именем существовал и с космонавтикой был связан, но ни одного полета не совершил, так как был испытателем оборудования. Более того, он жил и здравствовал почти 30 лет после описанной трагедии в космосе, еще в 70-х продолжал работать в Институте космической медицины. Умер в 1991 году.
Иван Качур погиб из-за взрыва во время запуска в 1960 году
По версии агентства «Рейтер» в число «нулевых» космонавтов вошел и коллега Алексея - Иван Качур, тоже испытатель оборудования, который специализировался на высотных испытаниях, где приходилось дышать кислородом под избыточным давлением. Западные СМИ утверждали, что космонавт погиб во время запуска баллистической ракеты осенью 1960 года, при взрыве.
На самом деле действительно осуществлялся запуск в сентябре 1960 года, и действительно он был неудачным - прогремел взрыв. Но на борту были лишь 2 собаки, они погибли. А испытатель оборудования Иван Качур на тот момент уже был уволен из Советской армии (это событие датируется 28 апреля), вернулся в УССР, в родную Ивано-Франковскую область.
Заводовского во время космического полета унесло в неизвестном направлении
Еще один техник-испытатель Геннадий Заводовский по версии информационного агентства «Рейтер» затерялся в открытом космосе в 60-м. Причиной называют поломку системы ориентации космического корабля. И вместо того, чтобы приближаться к Земле корабль стал отдаляться.
На самом деле испытатель Заводовский, как и его коллеги, не попал в космос раньше Гагарина, и вообще никогда там не был. Этот человек помогал в развитии космонавтики тем, что проходил испытания - специализировался на дыхании при перепадах высот и давления. Его деятельность отмечена в Книге почета испытателей.
Умер испытатель в 2002 году, покоится на кладбище «Ракитки» в Подмосковье.
Историк космонавтики А. Песляк пишет о том, что труд испытателей на Земле был довольно сложным и опасным. Многие солдаты, участвовавшие в развитии советской космонавтики, жертвовали здоровьем. За 10 лет, пока СССР готовился к триумфальному освоению космоса, 20 % испытателей было признано ограниченно годными для дальнейшей службы, а еще около 16 % комиссия вообще не допустила к дальнейшей работе в условиях «Земного космоса». Средняя продолжительность жизни испытателей не превышала 50 лет.
Давайте посмотрим на то, как устроена Луна.
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.
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.
Луна - спутник Земли
Расстояние от Земли до Луны :384 400 километров
Диаметр Луны : 3476 километров
Луна, была известна с доисторических времен. Это - второй самый яркий объект на небе после . Луна делает полный оборот вокруг земли за 1 месяц.
Время между новолуниями составляет 29.5 дней (709 часов), это немного отличается от орбитального периода Луны (измеренного относительно звезд), так как Земля перемещается на существенное расстояние по своей орбите вокруг Солнца за время оборота луны вокругЗемли.
Первый посещение Луны космическим зондом Луна 2 (СССР) состоялось в 1959. Это - единственное внеземное тело, которое посетили люди. Первое посещение человека состоялось 20 июля 1969 (США), последнее посещение Луны человеком состоялось в декабре 1972. Луна - также единственная космическая планета, образцы грунта которой, были доставлены на Землю.
Летом 1994 году была составлена карта Луны, небольшим космическим кораблем Clementine, повторное картографирование проводилось в 1999 году космическим кораблем Lunar Prospector.
Фрагмент обратной стороны Луны от Аполлон -11
Гравитационные силы, существующие между Землей и Лунной сталипричиной некоторых интересных эффектов.
Самыми явными эффектами влияния Луны – являются океанические приливы и отливы. Гравитационная сила влияния Луны более сильная на стороне , обращенной к Луне и более слабая на противоположной стороне. Эффект намного более сильно отражен в приливах океанской воды, чем в твердой коре Земли. Вода за счет притяжения луны концентрируется на точке Земли, которая находится наиболее близко к Луне.
Это - очень упрощенная модель приливов; фактические потоки воды, особенно вдоль побережий, намного более сложные.
Притяжение Луны замедляет вращение Земли примерно на 1,5 миллисекунды за столетие.
Луна за счет этих эффектов замедляет вращение, что удаляет ее орбиту примерно на 3.8 сантиметра ежегодно.
Асимметричная природа гравитационного взаимодействия с землей привела к тому, что Луна всегда обращена к Земле только одной стороной. Так же как Вращение Луны замедляет вращение Земли вокруг своей оси, так же в далеком прошлом Земля замедлила вращение луны, но эффект был гораздо сильным.
Фактически Луна немого колеблется, а не статически обращена к Земле, периодически появляются для обозрения очень маленькие части обратной стороны Луны, но фактически обратная сторона Луны не доступна для обозрения со стороны Земли.
Впервые оборотную сторону Луны сфотографировал Советский космический аппарат Луна 3 в 1959 году.
У Луны нет атмосферы. Есть, очевидно, лед на Северном полюсе.
Состав слоев Луны досконально не изучен, однако по теории считается, что кора Луны в среднем имеет толщину 68 километров, ниже коры идет мантия и вероятно в центре есть ядро радиусом примерно 340 километров, которое составляет около 2% массы Луны. В отличие от Земли на луне нет вулканической деятельности. Центр массы Луны смещен от геометрического центра примерно на 2 километра в направлении Земли. Кроме того, кора Луны более тонкая на стороне Луны, обращенной к Земле.
На Луне различают два типа ландшафта – кратеры и горы и относительно гладкая поверхность, которая составляет примерно 16% всей площади Луны. По не известной причине гладкая поверхность преобладает на стороне, обращенной к Земле.
В общей сложности 382 кг горных образцов были возвращены в Землю программами Аполлона и Луна. Они обеспечили большую часть знания Луны. Даже сегодня, спустя более 30 лет после последней посадки на Луну, ученые все еще изучают эти драгоценные образцы.
Большинство скал на поверхности Луны, имеют возраст от4.6 до 3 миллиардов лет.
Для сравнения, на земле скалу редко бывают более 3-х миллиардов лет.
Таким образом, Луна представляет простор для исследования ранней истории , не доступной на Земле.
До исследования образцов грунта с луны, переданного космическим аппаратом Аполлон, не было единой теории происхождения Луны.
Сторона Луны, обращенная к Земле
Было 3 теории образования Луны:
1. Земля и Луна сформирована в то же самое время из Солнечной Туманности.
2. Луна откололась от Земли под воздействием механической силы удара огромного тела.
3. Луна сформировалась в ином пространстве от Земли, но была захвачена силой притяжения Земли.
После исследования лунного грунта преобладает теория №2, - Луна сформировалась от удара с очень большим объектом, таким, как Марс или даже больше и формирование Луны произошло из выброшенного от столкновения материала.
У Луны нет глобального магнитного поля. Но часть его поверхности излучает силовые линии, это указывает, что, возможно, было глобальное магнитное поле на заре истории Луны.
Без атмосферы и магнитного поля, поверхность Луны находится под воздействием солнечного ветра. За 4 миллиардалет ионы солнечного ветра накапливались в реголите Луны. Таким образом, образцы реголита, возвращенного миссиями Аполлона, оказались ценным материалом в исследованиях солнечного ветра.
Параметры планеты Луна:
Масса: 0,07349 x 10 24 кг
Объем: 2,1958x 10 10 кубических километров
Экваториальный радиус (км): 1738,1
Полярный радиус (км): 1736,0
Средняя плотность (кг/м 3): 3350
Гравитация (ed.) (м/с 2): 1,62
Ускорение свободного падения (ed.) (м/с2): 1,62
Вторая космическая скорость (км/с): 2,38
Солнечная энергия (W/m 2): 1367,6
Температура абсолютно черного тела (k): 274,5
Полуглавная ось (расстояние от Земли) (106 км): 0,3844
Перигей (106 км): 0,3633
Апогей (106 км): 0,4055
Период вращения вокруг Земли (дней): 27,3217
Синодический период (дней): 29,53 (смена лунных фаз)
Максимальная орбитальная скорость (км/с): 1,076
Минимальная орбитальная скорость (км/с): 0,964
Наклон к эклиптике (градусы): 5,145
Наклон к экватору (градусы): 18,28 - 28,58
Эксцентриситет Орбиты: 0,0549
Период вращения вокруг своей оси (часы): 655,728
Отдаление от Земли (см/год): 3,8
Расстояние от Земли (км): 384467
Также является первым (и на 2010 год единственным) внеземным объектом естественного происхождения, на котором побывал человек. Среднее расстояние между центрами Земли и Луны - 384 467 км.
Лунный ландшафт своеобразен и уникален. Луна вся покрыта кратерам разного размера - от сотен километров до пары миллиметров. Долгое время учёные не могли заглянуть на обратную сторону Луны, это стало возможно с развитием технологий.
Сейчас учёные уже создали очень подробные карты обеих поверхностей Луны. Подробные лунные карты составляют для того, чтобы в ближайшем будущем подготовиться для высадки человека на Луну, удачного расположения лунных баз, телескопов, транспорта, поиска полезных ископаемых и т. п.
Название
Слово луна восходит к праславянской форме *luna < и.-е. *louksnā́ «светлая» (ж. р. прилагательного *louksnós), к этой же индоевропейской форме восходит и латинское слово lūna «луна». Греки называли спутник Земли Селеной (греч. Σελήνη), древние египтяне - Ях (Иях). На всех тюркских (кроме чувашского) языках луна будет «ай».
Движение Луны
В первом приближении можно считать, что Луна двигается по эллиптической орбите с эксцентриситетом 0,0549 и большой полуосью 384 399 км. Реальное движение Луны довольно сложно, при его расчёте необходимо учитывать множество факторов, например, сплюснутость Земли и сильное влияние Солнца, которое притягивает Луну в 2,2 раза сильнее, чем Земля. Более точно движение Луны вокруг Земли можно представить как сочетание нескольких движений:
Вращение вокруг по эллиптической орбите с периодом 27,32 сут;
прецессия (поворот плоскости) лунной орбиты с периодом 18,6 лет (см. также сарос);
поворот большой оси лунной орбиты (линии апсид) с периодом 8,8 лет;
периодическое изменение наклона лунной орбиты по отношению к эклиптике от 4°59′ до 5°19′;
периодическое изменение размеров лунной орбиты: перигея от 356,41 Мм до 369,96 Мм, апогея от 404,18 Мм до 406,74 Мм;
постепенное удаление Луны от Земли (примерно на 4 см в год) так, что её орбита представляет собой медленно раскручивающуюся спираль. Это подтверждают измерения, проводившиеся на протяжении 25 лет.
Силой, заставляющей Луну отдаляться от Земли, является передача момента импульса вращения Земли - Луне, посредством приливного взаимодействия.
Гравитационное взаимодействие Луны и Земли не постоянно, с увеличением расстояния сила взаимодействия падает. Это приводит к тому, что с увеличением расстояния скорость удаления Луны уменьшается.
Период обращения Луны вокруг Земли относительно звёзд равен 27,32166 суток, это так называемый сидерический месяц.
Полная Луна отражает только 7 % падающего на неё солнечного света. После периодов бурной солнечной активности отдельные места лунной поверхности могут слабо светиться вследствие люминесценции. Так как Луна не светится сама, а лишь отражает солнечный свет, с Земли видна только освещённая Солнцем часть лунной поверхности.
Луна обращается по орбите вокруг Земли, и тем самым угол между Землёй, Луной и Солнцем изменяется; мы наблюдаем это явление как цикл лунных фаз. Период времени между последовательными новолуниями составляет 29,5 дней (709 часов) и называется синодический месяц.
То, что длительность синодического месяца больше, чем сидерического, объясняется движением Земли вокруг Солнца: когда Луна относительно звёзд совершает полный оборот вокруг Земли, Земля к этому времени проходит уже 1/13 часть своей орбиты, и чтобы Луна снова оказалась между Землёй и Солнцем, ей нужно дополнительно около двух суток.
Хотя Луна и вращается вокруг своей оси, она всегда обращена к Земле одной и той же стороной, то есть вращение Луны вокруг Земли и вокруг собственной оси синхронизировано. Эта синхронизация вызвана трением приливов, которые производила Земля в оболочке Луны. Согласно законам механики, Луна ориентирована в поле тяготения Земли так, что на Землю направлена большая полуось лунного эллипсоида.
Между вращением Луны вокруг собственной оси и её обращением вокруг Земли существует различие: вокруг Земли Луна вращается по закону Кеплера (неравномерно, то есть близ перигея быстрее, близ апогея медленнее). Однако вращение спутника вокруг собственной оси равномерно. Именно благодаря этому возможно взглянуть на обратную сторону Луны с запада или с востока. Такое явление колебания называется оптической либрацией по долготе.
В связи же с наклоном оси Луны относительно плоскости Земли возможно заглянуть на обратную сторону с севера или с юга. Это также оптическая либрация, но по широте. Эти либрации суммарно позволяют наблюдать около 59 % лунной поверхности. Данное явление оптической либрации было открыто Галилео Галилеем в 1635 году, когда он был осуждён Инквизицией.
Также существует физическая либрация, обусловленная колебанием спутника вокруг положения равновесия в связи со смещённым центром тяжести, а также под действием приливных сил со стороны Земли. Эти колебания составляют т. н. физическую либрацию, которая составляет 0,02° по долготе с периодом 1 год и 0,04° по широте с периодом 6 лет.
Условия на поверхности Луны
На Луне практически отсутствует атмосфера. Содержание газов у поверхности в ночное время не превышает 200000 частиц/см³ и увеличивается днём на два порядка за счёт дегазации грунта. Такая концентрация газов равноценна глубокому вакууму, поэтому днём её поверхность накаляется до +120 °C, но ночью или даже в тени она остывает до −160 °C.
Небо на Луне всегда чёрное, даже днём. Огромный диск Земли выглядит с Луны в 3,67 раз больше, чем Луна с Земли и висит в небе почти неподвижно. Фазы Земли, видимые с Луны, прямо противоположны лунным фазам на Земле. Освещение отражённым светом Земли примерно в 50 раз сильнее, чем освещение лунным светом на Земле.
Поверхность Луны покрыта так называемым реголитом - смесью тонкой пыли и скалистых обломков, образующихся в результате столкновений метеороидов с лунной поверхностью. Толщина слоя реголита бывает от долей метра до десятков метров.
Приливы и отливы
Гравитационные силы между Землёй и Луной вызывают некоторые интересные эффекты. Наиболее известный из них - морские приливы и отливы. Если бы мы взглянули на Землю со стороны, мы увидели бы две выпуклости, находящиеся на противоположных сторонах планеты.
Причём одна точка - со стороны, ближайшей к Луне, а другая - с противоположной стороны Земли, наиболее удалённой от Луны. В мировом океане этот эффект выражен намного сильнее, чем в твёрдой коре, поэтому выпуклость воды больше. Амплитуда приливов (разность уровней прилива и отлива) на открытых пространствах океана невелика и составляет 30-40 см.
Однако вблизи берегов вследствие набега приливной волны на твёрдое дно, приливная волна увеличивает высоту точно так же, как обычные ветровые волны прибоя. Учитывая направление вращения вокруг Земли, можно составить картину следования приливной волны по океану. Сильным приливам больше подвержены восточные побережья материков. Максимальная амплитуда приливной волны на Земле наблюдается в заливе Фанди в Канаде и составляет 18 метров.
Две высших точки прилива образуются вследствие того, что гравитационное поле Луны достаточно неоднородно на протяжении размеров Земли. Если разложить вектор гравитационного поля, направленный к Луне, на 2 компоненты - параллельную оси Земля-Луна и перпендикулярную ей, то можно видеть, что причиной приливов является перпендикулярная компонента. Параллельная компонента на протяжении размеров
Земли меняется мало, но перпендикулярная компонента меняет знак! Она максимальна по модулю и направлена противоположно на боковых сторонах Земли, максимально удалённых от оси Земля-Луна. Это и есть «сила тяжести прилива», создающая сток воды океана в сторону участков, находящих на оси Луна-Земля с двух сторон земного шара.
Неоднородность поля Луны возле Земли значительно выше неоднородности поля Солнца. Хотя гравитация Солнца намного больше, но его поле на протяжении размеров Земли является практически однородным, так как расстояние до Солнца в 400 раз больше, чем расстояние до Луны. Поэтому приливы возникают главным образом по причине влияния Луны. Приливообразующая сила Солнца в среднем в 2,17 раза меньше.
Геология Луны
Благодаря её размеру и составу Луну иногда относят к планетам земной группы наряду с Меркурием, Венерой, Землёй и Марсом. Поэтому, изучая геологическое строение Луны, можно многое узнать о строении и развитии Земли.
Толщина коры Луны в среднем составляет 68 км, изменяясь от 0 км под лунным морем Кризисов до 107 км в северной части кратера Королёва на обратной стороне. Под корой находится мантия и, возможно, малое ядро из сернистого железа (радиусом приблизительно 340 км и массой, составляющей 2 % массы Луны). Любопытно, что центр масс Луны располагается примерно в 2 км от геометрического центра по направлению к Земле. На той стороне, которая повёрнута к Земле, кора более тонкая.
Измерения скорости спутников «Лунар Орбитер» позволили создать гравитационную карту Луны. С её помощью были обнаружены уникальные лунные объекты, названные масконами (от англ. mass concentration) - это массы вещества повышенной плотности.
Луна не имеет магнитного поля, хотя некоторые из горных пород на её поверхности проявляют остаточный магнетизм, что указывает на возможность существования магнитного поля Луны на ранних стадиях развития.
Не имеющая ни атмосферы, ни магнитного поля, поверхность Луны подвержена непосредственному воздействию солнечного ветра. В течение 4 млрд лет водородные ионы из солнечного ветра внедрялись в реголит Луны.
Таким образом, образцы реголита, доставленные миссиями «Аполлон», оказались очень ценными для исследования солнечного ветра. Этот лунный водород также может быть когда-нибудь использован как ракетное топливо.
Поверхность Луны
Поверхность Луны можно разделить на два типа: очень старая гористая местность (лунный материк) и относительно гладкие и более молодые лунные моря. Лунные моря, которые составляют приблизительно 16 % всей поверхности Луны, - это огромные кратеры, возникшие в результате столкновений с небесными телами, которые были позже затоплены жидкой лавой. Б
ольшая часть поверхности покрыта реголитом. Лунные моря, под которыми лунными спутниками обнаружены более плотные, тяжёлые породы, сконцентрированы на обращённой к Земле стороне из-за влияния гравитационного момента при формировании Луны.
Большинство кратеров на обращённой к нам стороне названо по имени знаменитых людей в истории науки, таких как Тихо Браге, Коперник и Птолемей. Детали рельефа на обратной стороне имеют более современные названия типа Аполлон, Гагарин и Королёв.
На обратной стороне Луны расположена огромная впадина (бассейн) диаметром 2250 км и глубиной 12 км - это самый большой бассейн в Солнечной системе, появившийся в результате столкновения. Море Восточное в западной части видимой стороны (его можно видеть с Земли) является отличным примером многокольцевого кратера.
Также выделяют второстепенные детали лунного рельефа - купола, хребты, рилли (от нем. Rille - борозда, жёлоб) - узкие извилистые долиноподобные понижения рельефа.
Пещеры
Японским зондом Кагуя обнаружено отверстие в поверхности Луны, расположенное недалеко от вулканического плато Холмы Мариуса, предположительно ведущее в тоннель под поверхностью. Диаметр отверстия составляет около 65 метров, а глубина, предположительно, 80 метров.
Учёные считают, что подобные тоннели сформированы путём затвердевания потоков расплавленной породы, где в центре лава застыла. Данные процессы происходили в период вулканической активности на Луне. Подтверждением данной теории является наличие извилистых борозд на поверхности спутника.
Подобные тоннели могут послужить для колонизации, благодаря защите от солнечной радиации и замкнутости пространства, в котором проще поддерживать условия жизнеобеспечения.
Похожие отверстия имеются и на Марсе.
Происхождение луны
До того, как учёные получили образцы лунного грунта, они ничего не знали о том, когда и как образовалась Луна. Существовало три принципиально разных теории:
Луна и Земля сформировались в одно и то же время из газо-пылевого облака;
Луна образовалась в результате столкновения Земли с другим объектом;
Луна сформировалась в другом месте и впоследствии была захвачена Землёй.
Однако новая информация, полученная путём детального изучения образцов с Луны, привела к созданию теории Гигантского столкновения: 4,57 миллиарда лет назад протопланета Земля (Гея) столкнулась с протопланетой Тейя. Удар пришёлся не по центру, а под углом (почти по касательной). В результате большая часть вещества ударившегося объекта и часть вещества земной мантии были выброшены на околоземную орбиту.
