Луна - ночное светило нашей планеты, к которому мы так привыкли. С поверхности Земли она выглядит по-разному - то серповидная, то круглая, как сыр.
Но сегодня речь пойдёт не о ней. Мало кто задумывается о том, что в Солнечной Системе есть много лун, подобных нашей. Официально их насчитывается больше 180. Из них 19 - довольно крупные: спутники-гиганты, которые имеют почти правильную сферическую форму. Но, поскольку они не вращаются вокруг Солнца, то и называть планетами их не принято.
Впервые о далёких от Земли лунах узнали в 1601 году. С тех пор спутники, окружающие Юпитер, носят название их первооткрывателя, Галилео Галилея.
В XX веке новые мощные телескопы, автоматические зонды и космические аппараты зафиксировали вокруг планет Солнечной Системы много других сателлитов.
Начиная с 2000 года появилось ещё более высокоточное оборудование, которое помогло выявить рекордное количество новых лун. С каждым днём открытий становится всё больше. Изучая новые находки, исследователи обнаруживают факты, предоставляющие интерес для науки.
Энцелада - спутник Сатурна
На Энцеладе были обнаружены гейзеры
Луна Сатурна Энцелада извергает в космос огромные фонтаны воды. НАСА допускает, что этот сателлит может стать подходящим местом для жизни людей за пределами нашей планеты.
Плутон и его луны
Всего у Плутона 5 спутников - Харон, Гидра, Никта, Кербер и Стикс
Кроме Харона, у Плутона есть ещё 4 луны, которые беспорядочно оборачиваются вокруг своей оси. Эти спутники могли образоваться в результате столкновения крупных космических объектов.
Общая орбита
«Близнецы» - так называют два соорбитальных спутника Сатурна
Спутники Сатурна Эпитемей и Янус являются соорбитальными. Они движутся почти по одной орбите, но никогда не сталкиваются! Всё потому, что сила притяжения лун и Сатурна провоцирует ускорение движения одного спутника, и замедление другого.
Лунные гиганты
Ганимед и Титан - две самые большие луны в Солнечной Системе. Обе они крупнее, чем планета Меркурий.
Несо: далёкая луна Нептуна
Ученые были удивлены тем, что траектория полета Несо «привязана» к Нептуну
Несо - самая дальняя луна Нептуна. Требуется 26 лет для того, чтобы спутник проделал вокруг своей планеты полный оборот.
Спутник Марса
Фобос восходит на западе Марса, и садится на востоке каждые 11 часов
Фобос - это луна, которая проходит через небосклон Марса два раза в сутки. Пока Марс оборачивается вокруг своей оси, спутник успевает дважды облететь планету.
Тритон
Тритон - седьмой из перечня самых крупных спутников Сонечной Системы
Самая большая луна Нептуна имеет много гейзеров, извергающихся в атмосферу на расстояние около 8 километров.
Вода - идеальная среда для развития жизни
В 2020 году на шестой спутник Юпитера отправят автоматическую межпланетную станцию. Задача миссии - поиск в подповерхностных водах живых микроорганизмов
Европа, луна Юпитера, имеет воды больше, чем наша планета Земля. Учёные допускают, что под ледяной поверхностью Европы скрывается океан глубиною до 170 километров.
Спутники Юпитера
Сейчас у Юпитера насчитывают 67 лун; больше чем у любой другой планеты Сонечной Системы
Предполагается, что на самом деле у Юпитера спутников намного больше, чем принято утверждать. Их количество может достигать ста единиц.
Спутник Сатурна Япет
Этот спутник Сатурна имеет необычную форму
Луна Сатурна, Япет, имеет экваторное кольцо. Оно возвышается над поверхностью луны на уровне 13 км, что делает Япет похожим на грецкий орех.
Тайна колец
Рея является вторым по величине спутником Сатурна
Рея, луна Сатурна, может иметь кольца. Если это так, то она - единственный «окольцованный» спутник во Вселенной.
Устрашающий Мимас
На тепловом снимке Мимас похож на Пакмена - персонажа компьютерной игры
Мимас, спутник Сатурна, выглядит совсем как Звезда Смерти из «Звёздных Войн». Для тех, кто не знает: так в фильме называлась боевая космическая станция, супероружие шарообразной формы.
Космическое ускорение
На Деймосе так прыгать нельзя; разве только со страховкой
Луна Марса Деймос имеет ускорение вращения 5,2 м/с. Спортивный прыжок с разбегом на поверхности спутника вызвал бы увеличение скорости, в результате чего человек смог бы улететь в открытый космос.
Внушающие страх
Марс и два его спутника - Фобос и Деймос
Спутники Марса Фобос и Деймос с латинского переводятся как «страх» и «ужас». Лунам дали такие имена из-за соседства с красной планетой. Ведь своё название Марс получил во времена Древнего Рима, в честь кровожадного бога войны.
Предстоящее столкновение
Тритон постепенно приближается к Нептуну
Когда-нибудь гравитацию Нептуна разрушит Тритон, его ближайший спутник. В результате Нептун обзаведётся таким же кольцом, как у Сатурна.
Знакомые названия
Поверхность у Титана довольно рельефная
Горы Титана были названы точно так же, как в романе-трилогии Толкиена «Властелин колец». Эребор, Ородруин, холмы Нимлота, Гэндальфа, и Фарамира - все эти фэнтезийные места можно найти на карте луны Сатурна. Остаётся только догадываться, почему внеземным пейзажам дали такие символичные названия. Может быть, учёные что-то скрывают от нас?
Уничтожение «Галилео»
Ученые изучают спутник «Европа» на протяжении сорока лет
После того, как космический аппарат Галилео выполнил исследовательскую миссию, он самоуничтожился в атмосфере Сатурна. Учёные побоялись, что на установке могут остаться земные микроорганизмы. А ведь на Европе - загадочной луне Сатурна, в подземном океане, могут быть обнаружены признаки внеземной жизни.
Давняя мечта
То, что невозможно на Земле, осуществимо где-нибудь во Вселенной
На Титане, спутнике Сатурна, очень плотная атмосфера и низкая гравитация. Пребывая в таких условиях, человек смог бы летать, как птица. Но наличие над её поверхностью цианистого водорода - смертельно для нас.
Скорость света
При взаимном сближении и отдалении Земли и Юпитера, время затмений то сокращалось, то увеличивалось
Датский астроном Оле Рёмер впервые вычислил скорость света в 1670-х годах, изучая затмения спутника Юпитера Ио.
Пустынное место
На луне нет атмосферы, нет облаков. Там круглые сутки видны Солнце, Земля, и звездное небо
Более 40 лет на Луну не ступала нога человека. Похоже, интерес космических исследователей к нашему естественному спутнику временно угас.
Две части одного целого
Планеты Солнечной системы. ЗЕМЛЯ.
Наша планета - Земля - движется вокруг Солнца по близкой к круговой орбите (эксцентриситет 0,017), радиус которой - 149,6 млн. км - принят за 1 астрономическую единицу. Период обращения по орбите составляет 365,256 земных суток или 1 год. Средняя скорость движения по орбите - 29,8 км/с.
Планета Земля.
Период вращения вокруг оси - звездные сутки - 23h56m4,099s. Наклон земного экватора к орбите составляет 23°27" и обеспечивает смену времен года. Масса Земли равна М = 5,974 10 24 кг, средняя плотность 5,515 г/см 3 . Экваториальный радиус планеты составляет R = 6 378 км. Земля имеет грушевидную форму, называемую геоидом. Сжатие составляет 0,0034 (полярный радиус равен R = 6 356 км). Сплюснутость Земли с полюсов объясняется вращением. Ускорение свободного падения на поверхности составляет, в среднем, g = 9,78 м/с 2: у полюсов больше, на экваторе меньше.
Строение Земли
Прямое исследование земных глубин пока что невозможно: самые глубокие скважины едва достигают десятикилометровой отметки. Однако сейсмология дала ключ к внутреннему строению Земли. Дело в том, что скорость сейсмических волн зависит от плотности и упругости горных пород, через которые они проходят. Они отражаются и преломляются на границах между различными пластами. По сейсмограммам было установлено строение земной литосферы .
Толщина. Состав
Из всей массы Земли кора составляет менее 1 %, мантия - около 65 %, ядро - 34 %. Вблизи поверхности Земли возрастание температуры с глубиной составляет примерно 20° на каждый километр. Плотность горных пород земной коры составляет около 3000 кг/м 3 . На глубине около 100 км температура примерно 1800 К. Нижняя, внутренняя граница между корой и мантией называется разделом Мохоровичича.
Упругие волны в мантии распространяются, как в твердом теле. В мантии скачкообразно увеличивается скорость распространения сейсмических волн, что связано с резким повышением плотности вещества до 5600 кг/м 3 . Следующее по интенсивности отражение наблюдается на глубине 2900 км (поверхность Вихерта - Гутенберга). На этой глубине сильно отражаются продольные и поперечные сейсмические волны. Отсюда можно сделать вывод, что ниже лежит жидкое ядро: в жидкостях поперечные волны не распространяются. Этот слой расплавленного металла называют внешним ядром. В центре Земли находится твердое железное ядро плотностью около 10 000 кг/м 3 (1,7 % массы Земли). Граница между ними толщиной около 5 км проходит на расстоянии примерно 1220 км от центра.
Состав Земли по химическим элементам.
На Земле в результате активной вулканической деятельности происходит выбросы лавы, пара и газов из внутренних частей мантии до сих пор формируется верхняя часть Земли - кора. На планете около 800 действующих вулканов. Кора и верхние слои мантии образуют литосферу. Ее граница расположена на глубине около 70 км. Литосфера расколота на десяток больших плит, на границах между которыми постоянно происходят землетрясения и извержения вулканов. Литосферные плиты "плавают" в расположенном под ними до глубины 250 км слое повышенной текучести, называемом астеносферой. Основные составляющие атмосферы Земли - азот и кислород. Остальные газы: водяной пар, углекислота, неон, метан, водород и другие - составляют около 1 %. Давление атмосферы на уровне моря - 1 атм = 101325 Па = 760 мм рт. ст.
Согласно современным представлениям, большинство кратеров, в изобилии покрывающих поверхность Луны, образовались при столкновении крупных метеоритов и небольших астероидов с поверхностью 3,5 миллиарда лет назад. Энергия, выделяемая при взрыве, испаряла не только вещество метеорита, но и часть пород в месте удара. Столкновения с очень крупными астероидами вызвали гигантские разломы в лунной поверхности, через которые вытекала жидкая расплавленная лава. Так на Луне появились моря и океаны.
Образование кратеров.
Итальянский астроном Джованни Риччолли в XVII веке присвоил возвышенностям и впадинам на Луне названия: Альпы, Апеннины и Кавказ, Океан Бурь, моря Дождей, Холода и Спокойствия, кратеры Тихо, Пифагор, Птолемей и т.д. По предложению советских астрономов Международный астрономический союз поместил на первую карту обратной стороны Луны 18 названий вновь открытых образований. Так появились на Луне Море Москвы, кратеры Герц, Курчатов, Ломоносов, Максвелл, Менделеев, Склодовская-Кюри, Циолковский. Конечно, никаких морей на Луне нет. Лунные моря совершенно сухие и представляют собой обширные, залитые некогда базальтовой лавой низины. Луна - безжизненное тело, лишенное атмосферы, морей и океанов. На протяжении лунных суток температура поверхности может изменяться на 300 градусов (от -170° C до +130° C). При таких условиях вода в жидком состоянии находиться не может.
Карта поверхности Луны (вид в телескоп). Еще карта Луны
В 1999 год космический аппарат "Lunar Prospector" по команде с Земли сошел с окололунной орбиты и врезался в кратер в районе южного полюса. До этого спутник кружил по орбите почти 18 месяцев и выявил некоторые свидетельства присутствия над кратером водорода - одной из составляющей воды. Были высказаны предположения, что на Луне может оказаться до 300 миллионов тонн льда. Считалось, что от удара часть воды испарится и вместе с пылью будет выброшена вверх. Ученые надеялись, что затем водяные пары удастся обнаружить с помощью наземных и космических телескопов. Но, к сожалению, никаких следов воды обнаружено не было.
Маленький шаг для одного человека - огромный шаг для всего человечества. Нейл Армстронг, первый человек на Луне. 20 июля 1969 года.
Этот след сохранится на Луне миллионы лет.
Благодаря исследованием АМС "Луна" и посадкам на поверхность американских астронавтов, поверхностный грунт Луны исследован хорошо. Астронавты привезли на Землю около 385 кг лунных камней. Постоянная бомбардировка Луны крошечными метеоритами является причиной того, что вся ее поверхность, на 9-12 метров вглубь, покрыта слоем мелкого раздробленного спекшегося вещества, образовавшего как бы слежавшуюся губчатую массу. Этот тонкий слой лунной поверхности называют реголитом. Реголит является хорошим термоизоляционным материалом, поэтому уже на глубине несколько сантиметров сохраняется постоянная температура. Ни один камень, доставленный на Землю, никогда не подвергался воздействию воды или атмосферы и не содержал органических останков. Луна - абсолютно мертвый мир. Обратная сторона Луны является идеальным местом для астрономических наблюдений: она защищает приборы от излучения с Земли, а ночь на Луне длится 14 земных суток. Отсутствие атмосферы делает возможным наблюдения в любом диапазоне. Когда-нибудь на Луне будут построены космические станции и астрономические обсерватории. Богатые запасы железа, алюминия и кремния явились бы неплохим источником строительных материалов, а содержащиеся в горных породах водород и кислород - сырьем для получения воздуха и воды.
Источник информации: "Открытая Астрономия 2.5", ООО "ФИЗИКОН"
Доктор педагогических наук Е. ЛЕВИТАН.
У истоков открытия лунного мира
Земля и Луна. Впервые такой "семейный портрет" удалось получить примерно 22 года назад во время полета "Вояджера-2". А этот снимок сделан с борта АМС "Галилей". Фото НАСА.
Ближайший к Марсу и наибольший его спутник Фобос.
Миранда - спутник Урана. Фрагмент снимка поверхности Миранды. "Вояджер-2" находился во время съемки на расстоянии 42000 км от поверхности Миранды и запечатлел область размером около 220 км. Видны детали поверхности размером около 600 м.
Отвесный обрыв на Миранде высотой около 15 км - свидетельство бурного геологического прошлого этого небесного тела. Фото НАСА.
Траектория полета "Вояджера-2", обогатившего науку открытием многих спутников больших планет.
В августе 1989 года "Вояджер-2" передал на Землю изображение спутника планеты Нептун - Тритона (с расстояния примерно 180 тыс. км от Тритона).
Астероид Ида и его спутник Дактиль (снимок передал "Галилей", 1993 г.). Видно много кратеров (они есть и на Дактиле), можно различить даже кратеры диаметром всего в несколько метров. Фото НАСА.
Очень долго наша Луна была единственным известным спутником планеты в Солнечной системе. Свою уникальность она потеряла, когда в 1610 году Галилей с помощью изготовленного им небольшого телескопа открыл четыре спутника Юпитера. Названия галилеевых спутников - Ио, Европа, Ганимед и Каллисто - сейчас известны многим.
В XVIII веке В. Гершель открыл не только планету Уран, но и его спутник Титанию, а также спутники Сатурна - Мимас и Энцелад. В XVII веке были открыты спутники Сатурна - Титан, Япет, Рея и Тефия.
Коллекция лун существенно пополнилась в XIX веке: два спутника Марса - Фобос и Деймос; спутники Сатурна - Гиперион и Феб; спутник Нептуна - Тритон.
В ХХ веке наблюдения за планетами, выполняемые наземными обсерваториями, оборудованными новейшими приборами, привели к открытию еще ряда спутников Юпитера - Гималия, Элара, Пасифе, Синопе, Лиситея, Карме, Ананке, Леда, Теба; Сатурна - Янус, Елена; Урана - Миранда, Корделия, Калибан и Сикоракс; Нептуна - Нереида и, наконец, Плутона - Харон.
Успешные полеты автоматических межпланетных станций США "Вояджер-1" и "Вояджер-2" 25 лет назад дополнили систему спутников Юпитера открытием Метиды, Адрастеи; спутников Сатурна - Атлас, Прометей, Пандора, Эпиметий, Телесто, Калипсо; Урана - Офелия, Бианка, Крессида, Дездемона, Джульетта, Порция, Розалинда, Пак. Система Нептуна тоже обогатилась новыми именами - Наяда, Таласса, Деспина, Галатея, Ларисса и Протеус.
Итак, таблица лун Солнечной системы сегодня включает свыше 60 названий. Весьма вероятно, что она будет еще дополнена (существенно или не очень - покажет время).
Как выбирают имена для лун
Любители астрономии и еще более многочисленные любители отгадывать кроссворды постоянно проявляют интерес к названиям спутников планет. И интересуют их не только число букв, образующих название, но и происхождение имени, и почему именно оно выбрано для спутника. В некоторых случаях это бывает довольно очевидным. Например, Фобос ("Страх") и Деймос ("Ужас") - это имена сыновей римского бога войны Марса. Спутникам планеты Марс такие имена придумал их первооткрыватель - Эсаф Холл. Галилеевым спутникам тоже вполне подходят имена, которые им дал астроном Симон Мариус (1614 г.): царевны Ио и Европа, как и нимфа Каллисто (вспомните миф о Большой Медведице), были возлюбленными Зевса - греческого бога, культ которого слился с культом главного бога римлян - Юпитера. А Ганимед был виночерпием у Зевса. С легкой руки Мариуса имена героев античной мифологии стали широко распростра няться в открываемом мире лун.
Большинство из негалилеевых спутников Юпитера тоже были названы в честь мифологических героев. Например, Амальтея (кормилица Зевса), Адрастея (нимфа, кормившая Зевса молоком козы), Элара и Лиситея (возлюбленные Зевса), Пасифе (одна из дочерей Зевса). Исключение составляют Синопе (он получил свое имя по названию города на берегу Черного моря) и еще несколько спутников Юпитера, открытых сравнительно недавно.
В семействе спутников Урана немало таких, которые носят имена героев пьес Шекспира: Оберон (царь эльфов), Титания (жена Оберона), Ариэль (дух воздуха). В наши дни, когда были обнаружены два новых спутника Урана, их назвали Калибан и Сикоракс - именами персонажей из шекспировской драмы "Буря": Калибан - грубый мужлан, имя, ставшее нарицательным; Сикоракс - злая ведьма, мать Калибана. Столь нелестные имена были даны спутникам Урана за их "строптивый характер": они в этой системе вращаются вокруг планеты в обратном направлении и имеют сильно вытянутые орбиты. А Сикоракс еще и своеобраз ный рекордсмен: у него самый большой период обращения среди всех спутников Солнечной системы. Год там равен 1289 дням.
Нептун получил свое имя в честь римского бога морей и естественно, что он окружен соответствующей свитой спутников: Тритон - сын Нептуна (в греческой мифологии - Посейдона), Нереида (одна из нимф Посейдона). Спутники, открытые всего 10 лет назад, тоже вписались в свиту Нептуна. Появилась Наяда (наяды - нимфы источников, ручьев, родников). А Ларисса - аргосская нимфа, возлюбленная Посейдона; Галатея - нереида, одно из морских божеств. Словом, все эти персонажи античной мифологии имеют отношение к владыкам океанов, морей и рек.
Спутник Плутона (бога подземного царства) тоже получил имя довольно мрачное - Харон, это перевозчик душ умерших людей через реку забвения в подземном царстве.
Из истории открытия лун
"Не то дорого знать, что Земля круглая, а то дорого знать, как дошли до этого", - говорил Л. Н. Толстой. Вот и для большинства любителей астрономии, наверное, интереснее всего узнать, как же удалось открыть спутники далеких планет.
Эти открытия берут свое начало от первых наблюдений Галилея с самым простым телескопом и продолжаются в наши дни, в ультрасовременных наземных обсерваториях и на околоземных и межпланетных автоматических станциях.
Особую роль современные космические аппараты сыграли в исследовании физической природы и планет, и спутников. Позволили сделать открытия, практически недоступные даже самой совершенной наземной астрономической технике.
Полеты к Луне начались 40 лет назад. Люди старшего поколения хорошо помнят, каким событием был полет каждого из первых советских "лунников". Например, "Луна-3" в октябре 1959 года передала на Землю первые в мире фотографии обратной стороны Луны. С помощью "Луны-9" земляне получили первые панорамы лунного ландшафта. И тогда все с облегчением убедились, что на Луне не оказалось опасного для полетов космических аппаратов и космонавтов глубокого слоя пыли. Наша "Луна-10" и серия американских "Лунар Орбитер" стали первыми искусственными спутниками Луны, и это позволило составить ее детальные карты.
Величайшим событием стала серия американских экспедиций на Луну по программе "Аполлон". "Аполлон-11" высадил на Луну первых землян. Это произошло 20 июля 1969 года. Потом на Землю были доставлены образцы лунного грунта. А раздобыли их не только американские астронавты, но и наш космический корабль "Луна-16".
Полеты советских лунников и многочисленных американских автоматических и пилотируемых кораблей необычайно расширили знания о внутреннем строении Луны, о возрасте лунных пород, о происхождении Луны. Дали важную информацию о лунном ландшафте и даже о том, что на Луне есть лед. Это открытие сделано совсем недавно с помощью американских аппаратов "Клементина", а затем и "Лунар Проспектор". В настоящее время они продолжают исследования Луны с полярной окололунной круговой орбиты высотой около 40 км. "Лунар Проспектор" запущен в январе 1998 года, и его программа рассчитана до начала 2000 года.
Космические исследования спутников Марса навсегда рассеяли романтические гипотезы о том, что Фобос и Деймос якобы когда-то были построены марсианами. Наши космические аппараты серии "Марс" и американские межпланетные станции (особенно "Маринер-9") сделали множество снимков Фобоса и Деймоса с очень близкого расстояния. На снимках отчетливо видны многочисленные кратеры и полосы вполне естественного происхождения. Двум кратерам на Деймосе присвоены имена писателя Свифта и философа Вольтера, которые совершенно непонятным, поразительным образом еще в середине XVIII века предсказали, что у Марса должны быть два спутника...
Автоматических межпланетных станций, направленных к далеким планетам-гигантам, было пока всего лишь пять. Это американ-ские аппараты "Пионер-10", "Пионер-11", "Вояджер-1", "Вояджер-2" и "Галилей". С их помощью удалось открыть более 20 не известных ранее лун далеких планет.
"Пионер-10" (запущен в марте 1972 года) впервые приблизился к Юпитеру и сфотографировал гигант-скую планету с расстояния около 130 тыс. км. Подойти ближе было опасно из-за мощных радиационных поясов Юпитера, они способны вывести из строя научную аппаратуру межпланетной станции. "Пионер-11" приблизился к Юпитеру в декабре 1979 года, тоже сделал снимки и направился к Сатурну. Обе эти станции сейчас уже покинули пределы Солнечной системы и продолжают свой бесконечно длительный полет в межзвездном пространстве, неся на борту послания к внеземным цивилизациям.
"Пионеры" не открыли новые спутники Юпитера. Эта честь выпала на долю двух "Вояджеров": один стартовал в августе, другой - в сентябре 1977 года. "Вояджер-2" исследовал Юпитер с расстояния менее 650 тыс. км, а к Ганимеду (самому крупному спутнику в Солнечной системе) подошел очень близко - 62 тыс. км. "Вояджер-1" прошел от Юпитера на расстоянии 280 тыс. км и тоже приближался к нескольким большим спутникам Юпитера. Оба аппарата собрали и передали на Землю много новых научных данных о Юпитере и его спутниках. Прежде чем навеки проститься с Солнечной системой, еще поработали вблизи Сатурна, Урана и Нептуна. Передали изображения этих далеких планет и их спутников (как известных ранее, так и впервые обнаруженных).
Автоматическая межпланетная станция "Галилей", стартовавшая в октябре 1989 года, тоже была направлена главным образом на исследование системы Юпитера, но траекторию полета для нее выбрали чрезвычайно сложную: приближение к Венере, неоднократные возвращения к Земле, попутные исследования Луны, сближение с астероидами Гаспра и Ида, длительный полет возле пояса астероидов, а уж потом - исследование Юпитера (с помощью спускаемого аппарата) и его спутников (с очень близкого расстояния).
Работа "Галилея" будет продолжаться до ноября 1999 года. Еще предстоят новые сближения с Каллисто и Ио.
Каждая из всех этих далеких лун неповторимо интересна. Новых данных чрезвычайно много. Расскажем лишь о "самом-самом".
О вулканизме на Ио - спутнике Юпитера - сейчас уже широко известно. К концу 1998 года на Ио обнаружено не менее 30 вулканов, причем активность некоторых из них поразительна. Например, из кратера вулкана Пиллан столб изверженных пород поднимался в высоту до 120 км. Температура извергаемой лавы здесь на 600 о превышает температуру земной лавы. Изверженные материалы покрыли площадь около 130 тыс. км.
По изменению частоты радиосигналов, поступающих с борта межпланетной станции "Галилей", ученые сделали вывод о том, что у Ио есть плотное металлическое ядро, окруженное мантией и корой. А при таком устройстве небесное тело может иметь собственное магнитное поле. Показания бортового магнитометра подтверждают, что оно действительно есть. На Ио обнаружены явления, сходные с полярными сияниями (это может быть результатом "электрической связи" Юпитера и Ио).
На сделанных с близкого расстояния снимках Европы - самого маленького из галилеевых спутников - видны гигантские ледяные полосы, протяженные горные хребты, нагромождения льда. Получены свидетельства явной геологической активности недр Европы. А еще данные о том, что между толстой ледяной корой и каменным ядром, вполне вероятно, существует огромный океан глубиной до 50 км. И тут же была предложена гипотеза, согласно которой там, в вечной темноте, под слоем льда будто бы существуют какие-то формы жизни (например, сообщества микроорганизмов). И хотя пока еще нет никаких достоверных данных даже о существовании микроорганизмов на Европе, уже появились другие гипотезы о том, что на крупноплановых фотографиях поверхности этого спутника мы видим не трещины в ледяной оболочке, а трубы или магистрали, проложенные жителями спутника Юпитера. Но это лишь фантазии, а нужны достоверные научные данные. Поэтому НАСА планирует в 2003 году продолжить космические исследования Европы. Известно ведь, что в Антарктиде (в районе станции "Восток") наши ученые обнаружили огромное подледное озеро. Оно тоже может стать хорошим полигоном для поиска разгадки тайн океана на далекой Европе.
У некоторых спутников Сатурна, Урана и Нептуна обнаружена атмосфера, например у Титана - самого крупного спутника Сатурна. Оказалось, что он окружен мощной, толщиной в 200 км, атмосферой (давление у поверхности более 1,5 атмосферы), состоящей из азота с небольшой примесью метана. На поверхности Титана, возможно, есть океан из жидких углеводородов (этан, метан).
Атмосфера открыта и у Тритона - спутника Нептуна. Она тоже в основном состоит из азота и метана. Атмосфера неплотная, ее давление у поверхности Тритона в десятки тысяч раз меньше, чем на Земле. Поразительны замеченные на Тритоне почти 10-километровые гейзеры, которые бьют, как полагают ученые, из подледных бассейнов жидкого азота.
К Харону, открытому совсем недавно спутнику самой далекой планеты, пока еще не приближался ни один космический корабль. Но проекты полетов уже разработаны. В 1993-1994 годах систему Плутон - Харон исследовали с борта космического телескопа имени Хаббла, что позволило получить некоторые физические характеристики Харона.
Наиболее интересные данные о спутниках планет приведены в таблице, а дополнительные сведения любо-знательные могут найти в научно-популярном журнале РАН "Земля и Вселенная" № 3, 1999 г.
Итак, мы, живущие в ХХ веке, стали свидетелями эпохи открытия мира лун. Очень многое о планетах и их лунах ученым удалось узнать в последние десятилетия, но, вероятно, самые интересные открытия еще впереди.
Одиночками, не имеющими своих лун, оказались только Меркурий и Венера. Двойными планетами, то есть имеющими по одному спутнику, который по размерам соизмерим с планетой, ученые назвали Землю - Луну и Плутон - Харон. У остальных планет по несколько спутников. Больше всех у Урана и Юпитера. Свои луны оказались даже у некоторых астероидов. Например, луна Дактиль у астероида Ида. Есть спутник и у Диониса, того самого, который в октябре 1984 года оказался на опасно близком расстоянии от Земли - не более 17 млн. км.
Спутник Земли с доисторических времен привлекал внимание людей. Луна - это самый заметный объект неба после Солнца, а потому ей всегда приписывались столь же значительные свойства, как и дневному светилу. Спустя века на смену поклонению и простому любопытству пришел научный интерес. Убывающая, полная и растущая Луна - это сегодня объекты самого пристального изучения. Благодаря исследованиям астрофизиков мы многое знаем о спутнике нашей планеты, однако немало осталось и неизвестного.
Происхождение
Луна - это явление, настолько привычное, что вопроса о том, откуда она взялась, практически не возникает. Между тем именно происхождение спутника нашей планеты - одна из самых значительных его тайн. Сегодня существует несколько теорий на этот счет, каждая из которых может похвастаться как наличием подтверждений, так и аргументами в пользу ее несостоятельности. Полученные данные позволяют выделить три основные гипотезы.
- Луна и Земля образовались из одного протопланетного облака.
- Полностью сформированная Луна была захвачена Землей.
- К образованию Луны привело столкновение Земли с крупным космическим объектом.
Рассмотрим эти версии более подробно.
Совместная аккреция
Гипотеза совместного происхождения (аккреции) Земли и ее спутника признавалась в научном мире наиболее правдоподобной до начала 70-х годов прошлого столетия. Впервые выдвинул ее еще Иммануил Кант. Согласно этой версии, Земля и Луна образовались практически одновременно из протопланетных частиц. Космические тела представляли собой при этом двойную систему.
Первой начала формироваться Земля. После того как она достигла определенных размеров, вокруг нее под действием силы притяжения стали кружить частицы из протопланетного роя. Они начали двигаться по эллиптическим орбитам вокруг зародившегося объекта. Некоторые частицы падали на Землю, другие сталкивались и слипались. Затем орбита постепенно стала все больше приближаться к круговой и из роя частиц начал формироваться зародыш Луны.
За и против
Сегодня гипотеза совместного происхождения имеет больше опровержений, нежели доказательств. Она объясняет одинаковое кислородно-изотопное соотношение двух тел. Сомнительными являются выдвинутые в рамках гипотезы причины разного состава Земли и Луны, в частности, практически полного отсутствия на последней железа и летучих веществ.
Гость издалека
В 1909 году Томасом Джексоном Джеферсоном Си была выдвинута гипотеза гравитационного захвата. Согласно ей, Луна - это тело, сформировавшееся где-то в другой области Солнечной системы. Ее эллиптическая орбита пересекала траекторию движения Земли. При очередном сближении Луна была захвачена нашей планетой и стала спутником.
В пользу гипотезы ученые приводят достаточно распространенные мифы народов мира, повествующие о времени, когда Луны не было на небе. Также косвенно теорию гравитационного захвата подтверждает наличие твердой поверхности на спутнике. Согласно советским исследованиям, не имеющая атмосферы Луна, если она вращается вокруг нашей планеты уже несколько миллиардов лет, должна была быть покрыта многометровым слоем пыли, попадающей из космоса. Однако сегодня известно, что на поверхности спутника такого не наблюдается.
Гипотеза может объяснить малое количество железа на Луне: она могла образоваться в зоне планет-гигантов. Однако в этом случае на ней должна быть большая концентрация летучих веществ. Кроме того, по результатам моделирования гравитационного захвата его возможность кажется маловероятной. Тело с такой массой, как у Луны, скорее столкнулось бы с нашей планетой или было бы выдворено за пределы орбиты. Гравитационный захват мог произойти только в случае очень близкого прохождения будущего спутника. Однако и в этом варианте более вероятным становится разрушение Луны под действием приливных сил.
Гигантское столкновение
Третья из названных выше гипотез на сегодняшний день считается наиболее правдоподобной. Согласно теории гигантского столкновения, Луна - это результат взаимодействия Земли и довольно крупного космического объекта. Гипотеза была предложена в 1975 году Уильямом Хартманом и Дональдом Дэвисом. Они предположили, что с молодой Землей, успевшей набрать 90% своей массы, столкнулась протопланета, названная Тэйей. Размер ее соответствовал современному Марсу. В результате удара, пришедшегося на «край» планеты, практически все вещество Тэйи и часть земного была выброшена в космическое пространство. Из этого «строительного материала» стала формироваться Луна.
Гипотеза объясняет современную скорость а также угол наклона ее оси и многие физические и химические параметры обоих тел. Слабым местом теории является приводимые ею причины низкого содержания железа на Луне. Для этого до столкновения в недрах обоих тел должна была произойти полная дифференциация: образование железного ядра и силикатной мантии. На сегодняшний день подтверждений найдено не было. Возможно, новые данные о земном спутнике прояснят и этот вопрос. Правда, есть вероятность, что они могут и опровергнуть принятую сегодня гипотезу происхождения Луны.
Основные параметры
Для современных людей Луна - это неотъемлемая часть ночного неба. Расстояние до нее на сегодняшний день составляет примерно 384 тысячи километров. Этот параметр несколько меняется по мере движения спутника (диапазон - от 356 400 до 406 800 км). Причина кроется в эллиптической орбите.
Спутник нашей планеты движется сквозь космос со скоростью 1,02 км/с. Полный оборот вокруг нашей планеты он совершает примерно за 27,32 суток (сидерический или звездный месяц). Интересно, что притяжение Луны Солнцем в 2,2 раза сильнее, чем Землей. Этот и другие факторы влияют на движение спутника: сокращение сидерического месяца, изменение расстояния до планеты.
Ось Луны имеет наклон в 88°28". Период вращения равен сидерическому месяцу и именно поэтому спутник всегда повернут к нашей планете одной стороной.
Отражающая
Можно предположить, что Луна - это звезда, очень близко расположенная к нам (в детстве такая идея могла приходить многим). Однако в действительности она не обладает многими параметрами, присущими таким телам, как Солнце или Сириус. Так, воспетый всеми поэтами-романтиками лунный свет - лишь отражение солнечного. Сам спутник не излучает.
Фаза Луны - это явление, связанное с отсутствием у нее собственного света. Видимая часть спутника на небе постоянно изменяется, последовательно проходя четыре этапа: новолуние, растущий месяц, полнолуние и убывающая Луна. Это стадии синодического месяца. Он исчисляется от одного новолуния до другого и длится в среднем 29,5 дней. Синодический месяц больше сидерического, поскольку Земля также движется вокруг Солнца и спутнику все время приходится наверстывать некоторое расстояние.
Многоликая
Первая в цикле фаза Луны - это то время, когда для земного наблюдателя спутник на небе отсутствует. В это время он обращен к нашей планете темной, неосвещенной стороной. Длительность этой фазы - один-два дня. Затем в западной части неба появляется месяц. Луна - это лишь тонкий серп в такое время. Часто, однако, можно наблюдать весь диск спутника, но менее яркий, окрашенный в серый. Такое явление получило название пепельного цвета Луны. Серый диск рядом с ярким серпом - это часть спутника, освещенная лучами, отраженными с поверхности Земли.
Спустя семь дней от начала цикла наступает следующая фаза - первая четверть. В это время Луна освещена ровно наполовину. Характерный признак фазы - прямая линия, разделяющая темный и освещенный участок (в астрономии она называется «терминатор»). Постепенно она становится более выпуклой.
На 14-15 сутки цикла наступает полнолуние. Затем видимая часть спутника начинает уменьшаться. На 22 день наступает последняя четверть. В этот период также нередко можно наблюдать пепельный цвет. Угловое расстояние Луны от Солнца ставится все меньше и по прошествии примерно 29,5 дней она вновь полностью скрывается.
Затмения
С особенностями движения спутника вокруг нашей планеты связано еще несколько явлений. Плоскость орбиты Луны наклонена к эклиптике в среднем на 5,14°. Такое положение нетипично для подобных систем. Как правило, орбита спутника лежит в плоскости экватора планеты. Точки пересечения траекторией Луны эклиптики называются восходящим и нисходящим узлами. Они не имеют точной фиксации, постоянно, хотя и медленно, движутся. Примерно за 18 лет узлы проходят всю эклиптику. В связи с этими особенностями Луна возвращается к одному из них через период, равный 27,21 суток (он называется драконическим месяцем).
С прохождением спутника точек пересечения его оси с эклиптикой связано такое явление, как затмение Луны. Это феномен, нечасто радующий (или огорчающий) нас собой, но обладающий определенной периодичностью. Затмение происходит в тот момент, когда полнолуние совпадает с прохождением спутника одного из узлов. Столь интересное «стечение обстоятельств» возникает достаточно редко. То же справедливо и для совпадения новолуния и прохождения одного из узлов. В это время случается солнечное затмение.
Наблюдения астрономов показали, что оба феномена имеют цикличный характер. Длина одного периода равна чуть больше 18 лет. Называется такой цикл саросом. За один период происходит 28 лунных и 43 солнечных затмения (из них 13 — полных).
Влияние ночного светила
С древних времен Луна считалась одним из управителей человеческой судьбы. По мнению мыслителей того периода, она влияла на характер, отношения, настроение и поведение. Сегодня действие Луны на организм изучается с научной точки зрения. Различные исследования подтверждают, что зависимость некоторых особенностей поведения и состояния здоровья от фаз ночного светила существует.
Например, врачи Швейцарии, долгое время наблюдавшие за больными с неполадками в сердечно-сосудистой системе, установили, что растущая Луна — это опасный период для людей, предрасположенных к инфаркту. Большинство приступов по их данным совпадало с появлением на ночном небе молодого месяца.
Существует большое количество аналогичных исследований. Однако сбор подобной статистики - не единственное, что интересует ученых. Они попытались найти объяснения выявленным закономерностям. Согласно одной из теорий, Луна оказывает на человеческие клетки такое же воздействие, как и на всю Землю: вызывает В результате влияния спутника изменяется водно-солевой баланс, проницаемость мембраны, соотношение гормонов.
Другая версия во главу угла ставит воздействие Луны на магнитное поле планеты. Согласно этой гипотезе, спутник вызывает изменения электромагнитных импульсов тела, что влечет за собой определенные последствия.
Специалисты, придерживающиеся мнения об огромном влиянии на нас ночного светила, рекомендуют выстраивать свою деятельность, согласуя ее с циклом. Они предостерегают: фонари и лампы, перекрывающие лунный свет, могут навредить здоровью человека, поскольку из-за них организм не получает информации о смене фаз.
На Луне
После знакомства с ночным светилом с Земли пройдемся по его поверхности. Луна — это спутник, не защищенный от воздействия солнечных лучей атмосферой. Днем поверхность нагревается до 110 ºС, а в ночное время она остывает до -120 ºС. При этом колебания температуры характерны для небольшой зоны коры космического тела. Очень низкая теплопроводность не позволяет прогреться недрам спутника.
Можно сказать, что Луна — это земли и моря, обширные и малоисследованные, но обладающие своими именами. Первые карты поверхности спутника появились еще в семнадцатом веке. Темные пятна, ранее принимавшиеся за моря, после изобретения телескопа оказались низкими равнинами, однако сохранили свое название. Более светлые области на поверхности — это «континентальные» зоны с горами и хребтами, часто кольцевой формы (кратеры). На Луне можно встретить Кавказ и Альпы, Моря Кризисов и Спокойствия, Океан Бурь, Залив Радости и Болото Гнили (заливы на спутнике — примыкающие к морям темные области, болота — небольшие пятна неправильной формы), а также горы Коперника и Кеплера.
И только после была разведана обратная сторона Луны. Это случилось в 1959 году. Данные, полученные советским спутником, позволили составить карту скрытой от телескопов части ночного светила. Здесь также зазвучали имена великих: К.Э. Циолковского, С.П. Королева, Ю.А. Гагарина.
Совсем другая
Отсутствие атмосферы делает Луну такой не похожей на нашу планету. Небо здесь никогда не затягивают облака, его цвет не меняется. На Луне над головой космонавтов только темный звездный купол. Солнце встает медленно и неторопливо движется по небу. День на Луне длится практически 15 земных суток, такова и продолжительность ночи. Сутки равны периоду, за который спутник Земли делает один оборот относительно Солнца, или синодическому месяцу.
На спутнике нашей планеты нет ветра и осадков, также здесь отсутствует плавное перетекание дня в ночь (сумерки). Кроме того, Луна постоянно находится под угрозой падения метеоритов. О количестве их косвенно свидетельствует реголит, покрывающий поверхность. Это слой обломков и пыли толщиной до нескольких десятков метров. Состоит он из раздробленных, перемешанных и местами сплавленных останков метеоритов и разрушенных ими лунных пород.
При взгляде на небо можно увидеть неподвижно и всегда на одном и том же месте висящую Землю. Красивая, но практически никогда не меняющаяся картина объясняется синхронизацией вращения Луны вокруг нашей планеты и собственной оси. Это одно из самых чудесных зрелищ, которое довелось видеть космонавтам, впервые высадившимся на поверхности спутника Земли.
Знаменитая
Бывают периоды, когда Луна — это «звезда» не только научных конференций и изданий, но и всевозможных СМИ. Огромный интерес для большого числа людей представляют некоторые довольно редкие явления, связанные со спутником. Одно из них — это суперлуние. Оно происходит в те дни, когда ночное светило находится на самом маленьком расстоянии от планеты, причем в фазе полнолуния или новолуния. Ночное светило при этом становится визуально на 14% крупнее и на 30% ярче. Во второй половине 2015 года суперлуния можно будет наблюдать 29 августа, 28 сентября (в этот день суперлуние будет наиболее внушительным) и 27 октября.
Еще одно любопытное явление связано с периодическим попаданием ночного светила в земную тень. Спутник при этом не исчезает с неба, а приобретает красный цвет. Астрономическое событие получило название Кровавая Луна. Это явление довольно редкое, однако современным любителям космоса опять повезло. Кровавые Луны взойдут над Землей в 2015 году несколько раз. Последняя из них появится в сентябре и совпадет с полным затмением ночного светила. Такое точно стоит увидеть!
Ночное светило всегда притягивало к себе людей. Месяц и полная Луна — это центральные образы во многих поэтических очерках. По мере развития научных знаний и методов астрономии спутник нашей планеты стал интересовать не только астрологов и романтиков. Многие факты со времен первых попыток объяснения лунного «поведения» стали понятны, большое число тайн спутника было раскрыто. Однако ночное светило, как и все объекты космоса, не так просто, как может показаться.
Даже американская экспедиция не смогла ответить на все поставленные перед ней вопросы. В то же время с каждым днем ученые узнают о Луне что-то новое, хотя часто полученные данные порождают еще больше сомнений в существующих теориях. Так было с гипотезами происхождения Луны. Все три главные концепции, которые признавались в 60-70-х годах, были опровергнуты по результатам американской экспедиции. Вскоре лидирующей стала гипотеза гигантского столкновения. Вероятнее всего, в будущем нас ожидает множество удивительных открытий, связанных с ночным светилом.
Луна сама по себе уже уникальна тем, что это единственный сферический спутник на орбите . Считается, что причиной такой формы является то, что ее масса достаточно велика для равномерного притяжения материи по направлению к центру спутника.
Размер Луны составляет чуть более одной четвертой диаметра Земли (3475 км) и это тоже уникальное явление. Пока еще астрономам не удалось обнаружить у какой-либо планеты спутника с большими или хотя бы такими же размерами относительно размеров планеты.
Однако, не смотря на столь значительные для спутника размеры, масса Луны сравнительно невелика. Это же указывает и на низкую плотность спутника. Объяснение этого явления заключается в причине формирования Луны. У ученых есть версия, что в период зарождения Земли с нашей планетой столкнулось какое-то огромное космическое тело размером с . В результате такого столкновения на орбиту Земли было выброшено большое количество внешней мантии и коры. Постепенно объединяясь под действием гравитационных сил, материал сформировал спутник, который мы сегодня знаем как Луну. Учитывая, что внешняя мантия Земли намного менее плотная, чем внутренние слои, такая концепция позволяет в какой-то мере объяснить низкую плотность Луны.
Наблюдения с Земли позволяют рассмотреть многочисленные кратеры на поверхности Луны. Причина существования такого рельефа достаточно проста. В отличие от Земли, Луна не является геологически активным телом, у нее нет атмосферы, и не наблюдается вулканической активности. Именно поэтому поверхность Луны столетиями остается неизменной.
На приведенной ниже схеме выделены восемь различных фаз Луны: полная Луна, растущий месяц, первая четверть, растущая Луна, полнолуние, убывающая луна, третья четверть и спадающий месяц.
Структура Луны
Луна является дифференцированным космическим телом и по своей структуре подразделяется на кору, мантию и ядро. Несмотря на то, что Луна является вторым (после Ио) по плотности спутником в Солнечной системе, его внутреннее ядро считается очень небольшим по размерам, так как его диаметр составляет всего лишь порядка 700 километров, что является незначительным показателем относительно размеров спутника.
У внутреннего ядра оболочка насыщена железом и имеет радиус около 240 километров. Внешнее же ядро также в основной своей массе состоит из железа, только расплавленного, его толщина составляет примерно 300 километров.
Так же у лунного ядра существует частями расплавленный пограничный слой. Согласно расчетам планетологов, он образовался в результате процессов фракционной кристаллизации огромного магматического океана 4,5 млрд. лет назад. Толщина данного слоя составляет порядка 480 километров.
Как и Земли, мантия Луны состоит в основном из ультраосновных пород, который в отличие от тех, что содержатся в коре, содержат незначительные примеси окислов кремния и достаточно большое количество железа и магния. Оливин и пироксен являются главными породообразующими минералами.
Средняя толщина лунной коры составляет порядка 50 километров. Из-за периодических лунотрясений, вызванных гравитацией Земли, в ней могут появляться трещины.
Первый человек на Луне
На поверхности Луны посчастливилось погулять двенадцати представителям человечества. Начало положил Нил Армстронг в 1969 году в рамках миссии Apollo 11, а последним на текущий момент был Джин Сернан в 1972 году с миссией Apollo 17. С 1972 года полеты людей на Луну были прекращены, а изучение спутника Земли осталось в сфере автоматических космических аппаратов.
В ближайшем будущем человек может вновь посетить Луну. С этим связаны планы ведущих космических агентств, таких как NASA, Роскосмос и ЕКА. Возможно, уже в 2020-х годах на Луне появится первая космическая станция.
Первый шаг человека на Луне
“Это один маленький шаг для человека, но гигантский скачок для всего человечества” , — эту знаменитую фразу произнес Нил Армстронг спустившись на поверхность Луны.
У Луны нет темной стороны. Обе стороны Луны получают одно и то же количество солнечного света, но с учетом того, что Луна связана с Землей приливными силами, земляне всегда могут наблюдать только одну ее сторону. Эта сторона отражает солнечный свет и люди могут рассматривать ее даже невооруженным взглядом, тогда информация о так называемой «темной стороне» была получена при помощи космических аппаратов.
Отливы и приливы на Земле осуществляются именно при помощи Луны. Они возникают как результат ее гравитационного притяжения. Приливы происходят на той стороне Земли, которая в данный момент обращена к Луне, тогда как на другой стороне происходят отливы.
Каждый год Луна медленно удаляется от Земли, примерно на 3,8 сантиметров. По расчетам ученых данный процесс будет продолжаться еще 50 миллиардов лет.
Если бы вы находились на Луне, то весили бы намного меньше. Лунная гравитация гораздо слабее, чем гравитация Земли. Это связано с тем, что ее масса значительно меньше. То есть ваш вес на Луне составил бы всего лишь одну шестую (около 16,5%) от вашего земного веса.
В 50-е годы США планировало взорвать атомную бомбу на Луне. Секретный проект был разработан в разгар холодной войны и носил название «Проект A119». Основной целью такого неординарного плана было продемонстрировать СССР военное и космическое превосходство. К счастью, затея так и не была осуществлена.
У Луны нет атмосферы. Поверхность спутника Земли абсолютно не защищена от космических лучей, метеоритов, астероидов, комет и солнечных ветров. Вот почему на Луне наблюдают такие огромные колебания температуры, а вся ее поверхность покрыта кратерами. Отсутствие атмосферы также означает, на Луне невозможно услышать ни единого звука, а небо всегда черное.
На Луне происходят толчки. Гравитационное притяжение Земли приводит к небольшим лунотрясениям, которые происходят в нескольких километров под поверхностью и образуют небольшие разрывы и трещины. Считается, что Луна имеет расплавленное ядро как у Земли.
Луна является пятым по величине естественным спутником в Солнечной системе. Она намного меньше, чем главные спутники
