Альбедо луны меньше альбедо земли
Среднее альбедо видимой стороны (см. здесь) Луны равно 0,073. В зонах лунных морей (см. здесь) оно меньше, а материков (см. здесь) — больше, но в целом лунная поверхность (см. здесь) отражает чуть больше семи процентов света, и трудно себе представить, что серебристый на земном небе диск Луны на самом деле практически черный. Однако это кажущееся противоречие разрешается, если вспомнить, что Луна отражает мощнейший поток солнечного излучения и даже 0,073 его часть достаточно велика.
Атмосфера у Луны практически отсутствует. Однако на освещенной Солнцем стороне Луны, вблизи ее поверхности (см. здесь), зарегистрирован слабый слой газа. Он примерно в десять миллионов раз более разрежен, чем земная атмосфера. В составе этого газа присутствуют атомы, внедренные в реголит солнечным ветром: Н, Не, О, Ne , Ar , а также освобождаемые из лунной поверхности при взрывных ударах метеороидов и при бомбардировке реголита космическими лучами. В ночные часы концентрация газа снижается еще в десять тысяч раз из-за вымораживания подавляющей его части в реголите.
Луна обращена к Земле всегда одним и тем же полушарием, которое называется ее видимой стороной. Это обусловлено тем, что периоды обращения Луны вокруг Земли и вращения вокруг ее собственной оси совпадают. См. также — обратная сторона — здесь.
кратеры (от греч. krathraV — krateras — чаша для вина)
Кратерами называются кольцевые горы или валы, иногда с небольшой горкой в центре. Они обладают диаметрами от нескольких метров до 235 километров, который имеет кратер Гримальди. Высота кольцевых гор крупных кратеров колеблется от 300 до 7000 метров. Однако соотношение диаметров многих кратеров и высот их кольцевых валов таково, что наблюдатель, находящийся в центре кратера, не увидит этих окружающих его возвышенностей из-за того, что они скрыты за лунным горизонтом.
Мелкие кратеры образовались под действием бомбардировки метеороидами, крупные — под действием бомбардировки более крупными телами: астероидами или кометными ядрами и последующих вулканических процессов.
Относительно молодые кратеры подверглись меньшему разрушению и лучше сохранили первоначальную форму. От некоторых из них радиально расходятся хорошо видимые в полнолуние светлые лучи.
Всего на поверхности Луны насчитывается более трехсот тысяч кратеров с размерами больше километра.
либрация (от лат. libratio — качание)
Либрацией называются наблюдаемые с Земли небольшие покачивания Луны при ее движении по орбите. Они обусловлены геометрическими и динамическими причинами. Геометрические причины состоят в том, что вследствие эллиптичности своей орбиты (см. Орбита, эллиптическая) Луна, согласно второму закону Кеплера, обращается вокруг Земли с разной скоростью на различных ее участках. Поэтому из-за постоянной скорости вращения Луны вокруг собственной оси земной наблюдатель имеет возможность видеть то с востока, то с запада, часть невидимого с Земли при других условиях полушария. Из-за наклона оси суточного (см. Сутки) вращения Луны к плоскости ее орбиты появляется возможность “заглянуть” на ее противоположное полушарие также с севера и юга. Кроме того, Луна действительно испытывает и физические колебания, вызванные динамическими причинами. Все это позволяет наблюдать с Земли 0,6 лунной поверхности, а не 0,5, как было бы при отсутствии либрации.
масконы (от англ. mass concentration — концентрация масс)
Масконами называются находящиеся в составе литосферы Луны вблизи ее поверхности образования, вызывающие гравитационные (см. Поле физическое, гравитационное) аномалии. Они были обнаружены и локализованы по возмущениям в движениях искусственных спутников Луны. Чаще всего масконы расположены под лунными морями (см. здесь), имеющими округлую форму.
Их происхождение связывают с ударами крупных космических тел, в результате которых в лунной коре создавались гигантские, многокилометровой глубины выемки. Далее вступали в действие геологические процессы. Находящаяся ниже более плотная, чем кора, расплавленная мантия выдавливала вверх дно образовавшейся от удара геологической депрессии — выемки, образуя под ней линзу — выпуклость, состоящую из вещества поднявшейся мантии. Некоторая часть вещества мантии прорывалась в виде лавы на поверхность и заполняла оставшуюся часть этой депрессии. Таким образом, в некоторых местах лунной коры образовались районы, где ее плотность оказалась большей, чем в других областях.
Весьма вероятно, что масконы существуют на Марсе и Меркурии.
Материками называются светлые участки поверхности Луны. Их возраст – около 4,5 миллиардов лет. Они покрыты кратерами и горными системами с высотами, достигающими 7–8 километров. Материки образованы древнейшими лунными породами, на их поверхности нет следов изверженных пород и поэтому они сохранили все следы воздействий космических факторов: метеороидов, пыли, солнечного ветра, космических лучей.
Морями называются темные и ровные участки поверхности, почти не имеющие крупных кратеров (см. здесь). Естественно, при существующих на поверхности Луны физических условиях они не могут содержать ни капли жидкой воды. Эти участки образованы излившимися когда-то из недр Луны расплавленными горными породами — базальтами, скрывшими образованные ранее кратеры. Средний возраст морей – не более 3,5 миллиардов лет. Толщина этого базальтового слоя в разных местах колеблется от сотен метров до нескольких километров. В некоторых случаях кратеры не полностью скрыты лавой. Иногда же, находясь под ее слоем, кратеры проявляют себя при оседании покрывающих их молодых базальтов характерным их растрескиванием, повторяющим форму погребенных геологических структур. Такие образования называют реликтовыми кратерами.
На видимой стороне (см. здесь) Луны моря занимают около 1/3 площади поверхности, на обратной стороне (см. здесь) – всего несколько процентов. Причиной этому является то, что центр массы Луны не совпадает с ее геометрическим центром, а сдвинут в сторону той ее стороны, которая теперь всегда обращена к Земле. В прошлом скорость вращения Луны вокруг собственной оси была больше, но с течением времени она уменьшилась, и периоды ее вращения вокруг оси и обращения вокруг Земли уравнялись. Значительную роль в этом сыграла несимметричность расположения центра массы Луны. При этом видимая ныне с Земли сторона Луны подверглась большим приливным воздействиям (см. Приливы и отливы), т.е. на этой стороне чаще происходили прорывы расплавленных базальтов на поверхность.
Обратной стороной Луны называется невидимое с Земли ее полушарие. Это обусловлено тем, что периоды обращения Луны вокруг Земли и вращения вокруг собственной оси совпадают. Поэтому одно полушарие Луны всегда повернуто от Земли. См. также — видимая сторона — здесь.
Пепельным светом называют видимое с Земли слабое свечение неосвещенной Солнцем части Луны. Его природа связана с тем, что, подобно Луне на земном небе, Земля освещает ночную лунную поверхность.
С поверхности Луны видимая площадь земного диска в 13,5 раз больше лунного на земном небе, а альбедо Земли за счет ее светлого облачного слоя в 5,8 раза больше, чем у Луны. Поэтому Земля в “полноземелии” освещает лунную поверхность в 78,3 раза сильнее, чем Луна в “полнолунии” — земную. В связи с этим на земном небе нередко можно наблюдать, как тонкий серп освещенной поверхности Луны как бы обрамляет с одной стороны серую, подсвеченную ее ночную часть.
Наземные наблюдения пепельного света позволяют определить изменения альбедо Земли в дополнение к измерениям с помощью искусственных спутников. Эти изменения влияют на климат нашей планеты, т.к. при этом изменяется доля солнечной энергии, поглощенная атмосферой, океанами и материками, а, значит, меняется их температура. Долговременные наблюдения пепельного света свидетельствуют о том, что за последние пять лет альбедо Земли снизилось на 2,5%, т.е. глобальное потепление климата Земли действительно происходит.
Каменистая поверхность Луны покрыта слоем реголита и испещрена кратерами (см. здесь). Толщина лунного реголита достигает 4-5 м в районах лунных морей (см. здесь) и 10-20 м на материках (см. здесь). На различных своих участках поверхность обладает различными особенностями, но не имеет никаких признаков воздействия воды или ветра. В верхнем слое поверхности присутствуют атомы и молекулы, входящие в состав солнечного ветра и газов, выделяющихся при ударах метеороидов и бомбардировке космическими лучами. В последнее время в полярных районах, где температура никогда не превышает минус 220 0 С, из-за того, что здесь Солнце никогда не поднимается высоко над местным горизонтом, обнаружено заметное количество водяного льда. Общее его количество оценивается в несколько миллиардов тонн.
Существует четыре основные гипотезы о происхождении Луны.
Согласно гипотезе “отторжения” Луна выделилась из мантии Земли. Гипотеза “совместного происхождения” предполагает одновременное образование из протопланетного вещества Луны и Земли как двойной планеты. Существует гипотеза “захвата”, согласно которой Луна образовалась в другом месте Солнечной системы и была захвачена Землей. Наконец, происхождение Луны связывают с возможностью “слияния” в единое целое вращавшегося вокруг Земли кольца протопланетного вещества.
В последнее время наиболее популярной становится гипотеза, вобравшая в себя некоторые идеи уже перечисленных предположений. Она состоит в том, что в ранний период существования Земли произошло ее столкновение с космическим телом, обладающим массой не меньшей, чем у Марса. В это время в расплавленном теле Земли в основном уже закончилось разделение на тяжелые и легкие фракции. Поэтому фракции, содержащие железо и сопутствующие ему вещества: золото, платина и др., погрузились в глубину. Результатом столкновения, кроме прочего, стал выброс огромного количества вещества легких фракций в околоземное пространство. Через некоторое время из этого материала и сформировалась Луна. В пользу этой гипотезы говорит тот факт, что в исследованных образцах лунных пород достаточно мало, примерно в три раза меньше, чем на Земле или Венере, железа и сопутствующих ему веществ. Эта гипотеза получает все новые и новые дополнительные подтверждения. В частности, в ее пользу говорят параметры лунного ядра (см. здесь).
условия видимости на небе
Луна — второе по яркости после Солнца светило на небе. Невооруженным глазом (см. Приемник излучения, глаз) на лунном диске хорошо различаются темные моря (см. здесь) и светлые материки (см. здесь). Применение небольшого телескопа позволяет наблюдать прекрасную рельефную картину лунной поверхности с крупными кратерами (см. здесь). Луна перемещается по небу со средней скоростью 12 0 ,8 в сутки, что позволяет наблюдать в телескоп процесс покрытия ею звезд или других объектов. Измерения точного времени наступления таких событий уже перестали быть актуальными для коррекции теории ее движения, однако иногда используются астрофизиками для исследований фотометрического разреза тех или иных астрофизических объектов при постепенном закрытии их Луной.
фазы (от греч. fash — fase — стадия, этап, фаза)
Фазой Луны называется ее внешний вид, обусловленный условиями освещения солнечным светом ее видимой поверхности. См. также — Фазовый угол.
Из-за изменения положения Луны относительно Солнца при орбитальном движении вокруг Земли условия освещенности видимой стороны (см. здесь) Луны непрерывно меняются. Выделяют четыре частных случая фазы Луны. Часто именно они называются фазами Луны.
Новолуние наступает тогда, когда Луна обращена к Земле ночным полушарием и находится на небе вблизи Солнца. При некоторых условиях тень от Луны попадает на поверхность Земли, и в этом месте можно наблюдать затмение Солнца.
Первая четверть наступает тогда, когда Луна находится на 90 0 к востоку от Солнца и имеет вид полукруга, обращенного выпуклостью вправо, к Солнцу.
Полнолуние наступает тогда, когда Луна обращена к Земле освещенным полушарием. При некоторых условиях Луна может оказаться в тени Земли, и произойдет затмение Луны.
Последняя четверть наступает тогда, когда Луна находится на 90 0 к западу от Солнца и имеет вид полукруга, обращенного выпуклостью влево, к Солнцу.
Легко запомнить, как различать первую и последнюю фазы Луны. Если мысленно провести вертикальную линию вдоль ее терминатора и получится буква “Р” — “растущая Луна”, то Луна — в первой четверти; если вид Луны напоминает букву “С” — “стареющая Луна”, то Луна — в последней четверти. Приведенные выше описания первой и последней четвертей соответствуют северному полушарию Земли. В южном полушарии, естественно, все будет наоборот, как будто мы наблюдаем эти картины, находясь в положении “вниз головой”. В экваториальных районах в первой четверти Луна движется за Солнцем, в последней четверти — перед Солнцем, и ее терминатор параллелен горизонту.
Масса: 0,0123 массы Земли, диаметр: 0,273 диаметров Земли, или 3473,4 км, плотность: 3,34 г/см 3 , ускорение свободного падения 1,62 м/с 2 , температура поверхности: в подсолнечной точке +140 0 С, на ночной стороне от -150 0 до -170 0 С, периоды вращения вокруг собственной оси и обращения вокруг Земли совпадают и равны 27,32 суткам, среднее расстояние от Земли 384 000 км. Наклон плоскости лунной орбиты к земному экватору — 5,15 0 .
Обнаружено очень небольшое — радиусом 300-450 километров — ядро. Его масса составляет всего 2-4% от общей массы Луны. Это обстоятельство проливает свет на ее происхождение (см. здесь).
Источник
Спросите Итана: насколько яркой кажется Земля с Луны?
Первое изображение Земли, видимой с Луны, которое увидел человек. Заметьте, насколько Земля кажется яркой по сравнению с Луной.
Когда астронавты с «Аполло» летали к Луне, им открывались невиданные ранее человеком картины: вид на Землю с ближайшего нам мира. Практически все мы видели обратную картину – Луна, как её видно с поверхности Земли – лишь пара десятков человек (и спутников) видело, как Земля выглядит с поверхности Луны. В чём разница? Наш читатель желает знать:
Что будет ярче: полная луна или полная земля с луны? Останется ли эта яркость постоянной?
Если вы наблюдали Луну тёмной и ясной ночью, её яркость вам уже известна.
Полная Луна над деревьями достаточно туманной ночью показывает, насколько яркой кажется Луна с Земли
Полная Луна, отражающая солнечный свет с расстояния всего в 384000 км от Земли – самый яркий объект ночного неба. Она в 1500 раз ярче, чем следующий по яркости объект, Венера, и в 27000 раз ярче Сириуса – ярчайшей звезды в небе. Полная Луна освещает небо так, как способен это сделать большой город. Это серьёзный источник светового загрязнения, светящийся в 40 раз ярче всех остальных объектов ночного неба, вместе взятых.
Восходящая полная Луна над Чикаго, вид над озером Мичиган с кампуса Северо-западного университета
Но, какой бы яркой ни была Луна с Земли, полная Земля с Луны побивает её почти по всем параметрам. Земля примерно в 3,67 раз больше Луны по диаметру, что означает, что её сечение, то есть, видимый размер в небе, в 13 раз больше Луны. Также играет роль ещё один параметр: отражательная способность.
Полная Луна в 2010, отредактировано для демонстрации реальной отражательной способности
Луна и Земля яркие благодаря отражению солнечного света, и, хотя Луна выглядит в небе серой, она более близка к угольному цвету. Она кажется белой от большого количества отражённого света. Пепельная, каменистая поверхность Луны отражает гораздо меньше,, чем земля, зелёные деревья и трава на континентах Земли. И совсем уж теряется по сравнению с яркой отражательной способностью земной воды.
Луна и Земля в масштабе – как по размеру, так и по альбедо. Луна кажется более тусклой, ибо поглощает свет сильнее Земли
Но лучше всего отражают свет не тёмно-синие океаны, поглощающие больше света, чем остальная поверхность Земли и даже Луна – это делает вода в облаках, льду и неглубоких водоёмах рек и шельфов. В среднем Луна отражает только 11% падающего на неё света, а Земля – примерно 37%. Всё это вместе приводит к тому, что полная Земля, видимая с луны, примерно в 43 раза ярче, чем полная Луна, видимая с Земли. При больших полярных шапках и полном покрытии облаками – а также когда Солнце освещает пустыни – Земля бывает самой яркой, примерно в 55 раз ярче Луны.
Когда видно много облаков, южная полярная шапка и крупные пустыни, яркость Земли может превышать яркость Луны в 55 раз
Но интересные факты на этом не заканчиваются. Поскольку Луна привязана к Земле гравитацией, мы всегда видим одну её сторону. Земля же вращается вокруг своей оси, поэтому Луна в среднем видна в нашем небе 50% времени. Другие 50% времени Луна находится с другой стороны планеты. Но это с нашей точки зрения; с точки зрения человека на Луне, Земля находится в небе 100%, если смотреть с ближней части Луны, и 0% времени, если смотреть с обратной.
Маленькое исключение – крохотная полоска на Луне, с которой Земля иногда видна, а иногда – нет, благодаря качающемуся движению, вызванному эллипсом орбиты Луны: лунной либрации.
День и ночь на Луне содержат две земных недели каждый, и ближайшая сторона Луны – это лучшее место для наблюдения полной Земли, когда Солнце полностью освещает дальнюю часть Луны. В этот момент Земля кажется в 13 раз крупнее, в 3,4 раза лучше отражающей и в 43 раза ярче полной Луны, видимой с Земли. И хотя люди ещё не разу не видели этого собственными глазами – мы никогда не были на Луне в то время, когда на ближней стороне ночь – японский спутник Кагуя это видел.
Земля, встающая над частью Луны там, где Солнце едва попадает на лунную поверхность.
Даже когда Солнца не видно, поверхность Луны всё равно освещена благодаря отражённому Землёй свету. Он не такой яркий, как солнечный; примерно в 10000 раз тусклее. Но свет с земной поверхности, отражённый к Луне, всё же может освещать её. Поэтому на Луне в серповидной фазе можно разглядеть детали тёмной части – мы называем этот эффект освещения отражённым светом пепельным светом Луны [Earthshine].
Полумесяц через день после новолуния, заходящий на западе. Остаток диска всё равно освещён светом, отражённым Землёй, и падающим на поверхность Луны.
Чтобы Земля, видимая с Луны, была тусклее, чем полная Луна, видимая с Земли, у неё должно быть освещено менее 1/40 части поверхности. Это происходит в течение 12 часов каждый месяц, когда свет Земли, видимый с ближней стороны Луны, кажется тусклее полной Луны на Земле. Но на Луне есть одно явление, позволяющее испытать тьму, затмевающую любое подсвеченное Луной небо на Земле…
Заканчивающееся лунное затмение, как его видно с Луны, когда Солнце расположено за Землёй, и оба тела выглядят тёмными.
Лунное затмение! Когда часть Луны закрывается тенью Земли, Солнце и Земля с неё не видны, и можно видеть только кольцо подсвеченной земной атмосферы. Кроме этого оттуда видно только звёзды и планеты. Темнее этого только на дальней стороне Луны во время лунной ночи.
Без атмосферы, Земли и Венеры, ночь на дальней стороне Луны темнее любой тёмной ночи на Земле
Яркость полной Земли непостоянна, она меняется с вращением Земли, сменой сезонов и погоды. Земля – живая планета во всех смыслах. Луна кажется нам изменяющейся, но если бы она была такой же большой и разнообразной, как Земля, то изменения сезонов, полярных шапок, облачного покрытия, флоры и пустыней меняли бы её яркость ещё сильнее. Мы считаем Луну непостоянной, поскольку не видим с другой точки зрения. На самом деле Земля меняется гораздо чаще!
Итан Сигель – астрофизик, популяризатор науки, автор блога Starts With A Bang! Написал книги «За пределами галактики» [Beyond The Galaxy], и «Трекнология: наука Звёздного пути» [Treknology].
Источник