Луна является единственным естественным спутником Земли. И единственным внеземным телом, которое посетили люди — всего 12 человек на борту шести миссий «Аполлон». Это произошло в период с июля 1969 года по декабрь 1972 года. Также Луна была и является объектом работы многочисленных роботизированных зондов.
Спутник Земли — Луна
В результате работы «Аполлонов» и лунных программ СССР на Землю было доставлено 382 кг. лунной породы. Кроме того, на Земле найдено несколько лунных метеоритов. Большинство из этих образцов имеют возраст от 4,6 до 3 миллиардов лет. Но есть одно исключение — лунный метеорит, возраст которого оценивается в 2.8 миллиарда лет. Все они содержат ценную информацию о ранней истории Солнечной системы. Эти следы трудно найти на Земле из-за тектонической активности. А также присутствия сильной атмосферы в последние 3,8 миллиарда лет.
Луна необычайно велика по сравнению с размером своего «хозяина» (в этом отношении первенство только у Харона). Толщина ее коры в среднем составляет 68 километров. Она тоньше на ближней стороне к Земле, и имеет практически нулевую толщину под Mare Crisium (Море Кризисов). Ниже коры есть мантия и, вероятно, небольшое ядро. Оно имеет около 340 километров в радиусе и содержит около 2% лунной массы.
Центр массы Луны смещен от геометрического центра примерно на 2 километра в направлении к Земле.
Насколько велика Луна по сравнению с Землей?
Диаметр Луны составляет 3474 километра, а Земли — 12 800 километров. Это значит, что Земля имеет диаметр в 3,68 раза больше, чем у Луны. Площадь поверхности Земли примерно в 13 раз больше, чем у Луны (которая имеет примерно площадь поверхности Африки). Примерно 50 Лун могут поместиться внутри Земли. Масса Луны в 81 раз меньше, чем у Земли.
Происхождение Луны и ее ранняя история
Происхождение Луны остается предметом дебатов. До недавнего времени широко распространенное мнение заключалось в том, что она сформировалась более 4,5 миллиарда лет назад. Строительным материалом стали обломки, появившиеся при столкновении Земли с телом размерами, близкими к размерам Марса. Этот гипотетический объект ученые называют Theia.
В 2012 году эта теория была поставлена под сомнение в результате компьютерных расчетов, которые показали, что воздействие должно было произойти с участием гораздо большего и быстрее движущегося объекта. Только более крупный объект мог бы нанести Земле такой удар, который отделил бы часть нашей планеты, впоследствии образовавшую Луну из расплавленных обломков. При этом сценарии очень незначительно влияние, оказываемое ударяющим объектом на вещество Луны объясняет интересный факт — некоторые изотопные отношения (в частности, кислорода и титана) в материале лунной поверхности почти идентичны тем, что найдены в земных породах.
Лунные моря
Внешние слои Луны, первоначально расплавленные и содержащие глобальный «океан магмы», охлаждались с образованием пород в течении 4,5 млрд. лет. Их следы можно наблюдать сейчас в лунных нагорьях. Эти древние изверженные породы, известные как анортозиты, богаты силикатным минеральным плагиоклазом. Именно они придают лунным возвышенностям характерный светлый цвет.
После формирования Луны последовала интенсивная бомбардировка ее поверхности метеоритами. Она вызвала обширное разрушение и фрагментацию коры. Около 4 миллиардов лет назад Луна испытала ряд катаклизмов, которые образовали бассейны, называемые морями. Последующая вулканическая активность, произошедшая примерно от 4 до 2,5 миллиарда лет назад, затопила эти бассейны расплавленной лавой. С течением времени она охладилась и затвердела с образованием темного базальта. С того времени Луна мало изменилась, за исключением случайных воздействий на ее поверхность метеоритов или комет.
Геологическая активность на Луне
Луна имеет некоторую геологическую активность. Приборы, оставленные на лунной поверхности астронавтами «Аполлона», зафиксировали небольшие сейсмические события. Они известны как «лунотрясения». Происходят они на глубинах в несколько сотен километров. Возможно их вызывают приливные напряжения, возникающие из-за гравитационного притяжения Земли. Кроме того, поступало много сообщений о процессах, называемых переходными лунными явлениями. Наиболее необычное из них наблюдал Кен Маттингли, пилот командного модуля «Apollo-16», который сообщал о появлении вспышек света на обратной стороне Луны.
Концентрации массы, или масконы, связанные с морями, обусловлены наличием слоев плотной базальтовой лавы. Они были обнаружены в 1960-х годах 20 века. Масконы оказывали гравитационное воздействие на орбитальное движение лунных орбитальных зондов. Локальные магнитные области также обнаружены вокруг некоторых кратеров, хотя у Луны нет глобального магнитного поля.
Воздух и вода
Естественно и философы, и романтики, давно мечтали отправиться на Луну и найти там разумную жизнь. Но возможность лунной жизни (за исключением, возможно, определенных типов выносливых микробов) была опровергнута. Это случилось после осознания того, что Луна не имеет ни атмосферы, ни жидкой воды. Однако недавние наблюдения подтвердили существование значительных количеств льда в глубоких кратерах на лунных полюсах.
Гравитационное взаимодействие между Землей и Луной вызывает некоторые интересные эффекты. Наиболее очевидными из них являются приливы. Гравитационное притяжение Луны сильнее на стороне Земли, ближайшей к Луне. Поскольку Земля и ее океаны не являются абсолютно жесткими, они тянутся к Луне. С нашей точки зрения, мы видим два небольших «выпуклости». Одну в направлении Луны и одну прямо противоположную. Эффект проявляется гораздо сильнее в океанах, чем в твердой коре, поэтому изменение уровня воды выше. Поскольку Земля вращается намного быстрее, чем Луна движется по своей орбите, «выпуклости» движутся вокруг Земли примерно раз в сутки. Поэтому происходит два прилива в день.
Асимметричный характер этого гравитационного взаимодействия приводит к тому, что Луна вращается синхронно с Землей. То есть она блокируется в такой фазе своей орбиты, при которой одна и та же сторона всегда обращена к нам. Так же, как вращение Земли замедляется влиянием Луны, в далеком прошлом вращение Луны замедлялось действием Земли. Но в последнем случае эффект был намного сильнее. Когда скорость вращения Луны замедлилась, и стала соответствовать ее орбитальному периоду, у нее больше не стало крутящего момента. Была достигнута стабильная ситуация. То же самое произошло и с большинством других спутников в Солнечной системе.
Обратная сторона Луны
Луна немного колеблется (из-за ее не совсем круговой орбиты). Поэтому время от времени можно видеть небольшую часть ее поверхности на обратной стороне. Но большая часть обратной стороны была совершенно неизвестна до тех пор, пока зонд «Луна-3» не сфотографировал ее в 1959 году.
Лунная статистика
среднее расстояние от центра Земли
384 400 км (238 906 миль)
диаметр
3,476 км (2160 миль)
масса (Земля = 1)
0,0122
средняя плотность
3,34 г / см 3
поверхностная гравитация (Земля = 1)
0,165
вторая космическая скорость
2,38 км / с (8 568 км / ч,)
орбитальный период
27,3 дня
орбитальный эксцентриситет
0,055
наклон орбиты
5.1 °
осевой период
27,3 дня (гравитационный замок)
Максимум. температура поверхности
117oC (243oF)
минимум температура поверхности
-163oC (-261oC)
альбедо
0,07
Некоторые заметные особенности на Луне
Особенность
Описание
Бассейн Эйткен
Ударный бассейн в южной полярной области. При диаметре около 2500 километров, максимальной глубине более 12 километров и средней глубине около 10 километров, это самый большой и самый глубокий ударный бассейн в Солнечной системе
Апеннины
Горный хребет, который поднимается до 4572 метров на юго-восточном краю Mare Imbrium. Самый большой перепад высот на Луне, выше чем Гималайский фронт и равнины Индии и Непала. Место посадки Аполлона-15 было выбрано так, чтобы астронавты могли проехать от Лунного модуля к основанию Апеннинов во время двух экскурсий
Байи
Самый крупный кратер на окраине Луны с диаметром 295 километров и максимальной глубиной 3,96 километра. Очень эродированная структура
Коперник
Кратер шириной 93 километра, который является одним из наиболее заметных объектов на лунной поверхности. Возникший менее 1 миллиарда лет назад, является одним из самых молодых кратеров Луны. У него есть система ярких лучей, наиболее хорошо видимых при полной Луне
Море Дождей
Самый большой и самый молодой из гигантских бассейнов Луны. Астероидное столкновение, которое сформировало его около 3,9 миллиарда лет назад, практически привело к разрыву поверхности Луны; произошли выбросы магмы на большую часть поверхности Луны из появившихся глубоких трещин. Через эти трещины лава выливалась, наполняя большую часть бассейна и оставляя темную черту шириной 1300 километров, известную как Mare Imbrium
Море Восточное
Сформировавшись от 3,8 до 3,9 миллиарда лет назад, что показывает три концентрических кольца гор. Также очевидны сильные радиальные линии, создаваемые потоком выбросов
Кратер Тихо
Великолепный кратер шириной 85 километров, связанный с самой яркой и самой обширной системой лучей на Луне. В некоторых случаях лучи простираются на более чем 1500 километров; их яркость свидетельствует о том, что Тихо был сформирован сравнительно недавно. Возможно, в течение последних 3 миллиардов лет
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Источник
Луна – естественный спутник Земли
Луна — единственный естественный спутник планеты Земля. Это второй самый яркий объект в небосводе после Солнца. Так как Луна вращается по орбите кругом Земли с временем в один месяц, угол меж Землей, Луной и Солнцем меняется; мы видим этот эффект как цикл лунных фаз.
Хотя Луна и вертится вокруг собственной оси, она всегда обращена к Земле одной и той же стороной. Дело в том, что она производит один кругооборот вокруг собственной оси за то же время (27,3 дней), что и один оборот вокруг Земли. А так как направленность обоих вращений совпадает, его противоположную сторону с Земли узреть нереально.
При этом вращение Луны вокруг Земли по эллиптической орбите проистекает неравномерно, с Земли имеется возможность видеть 59% лунной поверхности.
Первым космическим аппаратом, достигшим поверхности Луны, является «Луна-2». Он был запущен в СССР 12 сентября 1959 года.
Впервые нога человека ступила на Луну 20 июля 1969 года. Это были американские астронавты «Аполлона-11».
Еще до того, как стали проводиться космические исследования, астрономы уже заявляли о необычности Луны.
Ее плотность меньше плотности любой планеты земной группы (Земли, Марса, Венеры, Меркурия) — всего лишь в 3,3 раза больше плотности воды. Даже этот факт является свидетельством необычных условий образования спутника.
По пробам грунта с ее поверхности был установлен химический состав, а также возраст Луны (самые старые образцы – 4,1 млрд. лет), и это обстоятельство еще больше запутало представление землян о происхождении данного небесного тела.
В настоящее время большинство ученых считают, что Луна сформировалась в результате столкновения крупного небесного тела с Землей.
Луна по сравнению со спутниками других планет
Несмотря на не столь выдающиеся в сравнении с другими спутниками Солнечной системы размеры, Луна является самым крупным по отношению к своей планете –Земле – спутником.
Луна является достаточно большим спутником. По размерам ее превосходят лишь такие спутники других планет, как Ио, Каллисто, Ганимед, Титан. Таким образом, размер Луны позволяет занимать этому небесному телу среди 91 спутника всей Солнечной системы пятое место.
Орбита Луны
Перигей (ближайшая к Земле точка орбиты): 363 104 километра (изменяется в пределах 356 400 – 370 400 километров).
Апогей (самая далекая от Земли точка орбиты): 405 696 километров (изменяется в пределах 404 000 – 406 700 километров).
Средняя скорость движения Луны по орбите составляет около 1,023 километра в секунду.
Лунавращается вокруг Земли по эллиптической орбите с периодом 27,3 суток, постепенно удаляясь от нее вследствие приливного ускорения на 38 миллиметров в год, то есть ее орбита представляет собой медленно раскручивающуюся спираль.
Физические характеристики Луны
Температура поверхности Луны колеблется от −173 °C ночью до +127 °C в подсолнечной точке. Температура пород на глубине 1 метр постоянна и равна −35 °C.
Средний радиус Луны составляет 1737,1 километра, то есть примерно 0,273 радиуса Земли.
Площадь поверхности Луны составляет 3,793 х 107 квадратных километров.
Средняя плотность Луны составляет 3,3464 грамм на кубический сантиметр.
Ускорение свободного падения на Луне равно 1,62 метра на секунду в квадрате (0,165 g).
Масса Луны равна 7,3477 х 1022 килограмм.
Система Земля – Луна
Разумеется, не совсем верно говорить о движении Луны вокруг Земли. Точнее, оба эти тела обращаются вокруг их общего центра массы, лежащего ниже поверхности Земли. Анализ колебаний Земли показал, что масса Луны в 81 раз меньше массы Земли.
Гравитационное притяжение Луны вызывает приливы и отливы на Земле.
Приливные движения в результате трения замедляют вращение Земли, увеличивая продолжительность земных суток на 0,001 с за столетие.
Поскольку момент импульса системы Земля – Луна сохраняется, замедление вращения Земли приводит к медленному удалению Луны от Земли. Однако в нынешнюю эпоху расстояние между Землей и Луной уменьшается на 2,5 см в год из-за сложного взаимодействия Солнца и планет с Землей.
Луна всегда обращена к Земле одной стороной.
Детальный анализ ее гравитационного поля показал, что Луна деформирована в направлении Земли, но искажение ее формы слишком велико для современного приливного эффекта. Это искажение считают «замороженным приливом», оставшимся с тех пор, когда Луна была ближе к Земле и испытывала с ее стороны более сильное приливное влияние, чем сейчас. Но эта выпуклость может представлять собой и неоднородность внутреннего строения Луны.
Лунная иллюзия
Рядом с горизонтом Луна по размерам кажется гораздо больше, нежели высоко на небосводе. Это оптический обман.
Согласно психологическим опытам, в подсознании наблюдателя формируется собственное представление о размерах объекта под воздействием восприятия величины соседствующих объектов. Чем выше в небе, тем Луна воспринимается меньше, поскольку находится в большом пустом пространстве. Но ближе к горизонту ее размеры легко сравнимы с расстоянием от Луны до горизонта, ввиду чего неосознанно усиливается впечатление о лунном размере.
Изменения видимой формы Луны
Поскольку Луна — сферическое тело, при её освещении сбоку возникает «серп». Освещённая сторона луны всегда указывает в сторону Солнца, даже если оно скрыто за горизонтом.
Продолжительность полной смены фаз Луны (так называемый синодический месяц) непостоянна из-за эллиптичности лунной орбиты. Средний синодический месяц составляет 29 суток 12 часов 44 минуты 2,82 секунды.
В фазах Луны, близких к новолунию (в начале первой четверти и в конце последней четверти), при очень узком серпе, неосвещённая часть образует т. н. пепельный свет Луны — видимое свечение неосвещённой прямым солнечным светом поверхности характерного пепельного цвета.
Луна проходит следующие фазы освещения:
новолуние — состояние, когда Луна не видна.
молодая луна — первое появление Луны на небе после новолуния в виде узкого серпа.
первая четверть — состояние, когда освещена половина Луны.
прибывающая луна
полнолуние — состояние, когда освещена вся Луна целиком.
убывающая луна
последняя четверть — состояние, когда снова освещена половина Луны.
Обычно на каждый календарный месяц выпадает по одному полнолунию, но так как фазы Луны сменяются немного быстрее, чем 12 раз в году, иногда случаются и вторые полнолуния за месяц, называемые голубой луной.
Мнемоническое правило определения фаз Луны
Чтобы отличить первую четверть от последней, наблюдатель, находящийся в северном полушарии, может использовать следующие мнемонические правила. Если лунный серп в небе похож на букву «С», то это — луна «Стареющая» или «Сходящая», то есть это последняя четверть. Если же он повёрнут в обратную сторону, то, мысленно приставив к нему палочку, можно получить букву «Р» — луна «Растущая», то есть это первая четверть.
Растущий месяц обычно наблюдается вечером, а стареющий — утром.
Следует заметить, что вблизи экватора месяц всегда виден «лёжа на боку», и данный способ не подходит для определения фазы.
В южном полушарии ориентация серпа в соответствующих фазах противоположная: растущий месяц (от новолуния до полнолуния) похож на букву «С», а убывающий (от полнолуния до новолуния) похож на букву «D» без палочки.
Если по направлению движения луны передний край освещённый — луна растущая, затенённый — убывающая.
Разница между Луной и Землей
Хотя между Землей и Луной около 400 тысяч километров, они тесно связаны и способны влиять друг на друга. Луна взаимодействует со всей земной природой, активизируя, к примеру, морские приливы и отливы. Тем не менее, у двух этих небесных тел довольно много отличий друг от друга.
Сравнение
Земля в 81 раз больше Луны по массе. Радиус Луны примерно в три с половиной раза меньше радиуса Земли.
Сравнение размеров Луны, Земли и Марса
Землю окружает геосфера – газовая оболочка с различными примесями. На Луне атмосфера практически отсутствует, нет кислорода, нет ветра. Поэтому днем поверхность Луны от палящего Солнца нагревается до 120°C, а ночью может остыть до –160°C.
Днем на Земле светло, ночью – темно. На Луне даже днем небо всегда черное и безоблачное: при ярком Солнце небо усыпано звездами. С Земли небо кажется голубым: такой цвет ему придает воздух. Солнечные лучи рассеиваются, и звезды днем не видны.
Земля отражает солнечный свет примерно раз в 50 сильнее, чем Луна.
Большая часть Земли занята морями и океанами, меньшая – материками и островами. Поверхность Луны состоит из гористой местности и лунных морей (огромных кратеров с застывшей лавой).
Лунные горы, вероятнее всего, сформировались после столкновения с поверхностью огромных метеоритов, в то время как горы на Земле – результат тектонических процессов.
Луну покрывает смесь скалистых обломков и мелкой пыли, так называемый реголит, толщиной до нескольких десятков метров.
На Луне, в отличие от Земли, нет вулканической активности и практически нет воды (кроме небольших запасов льда). Земная поверхность постоянно подвергается воздействию воды и ветра, поверхность Луны не размывается и не выветривается.
Магнитное поле Луны очень слабое, а сила тяжести в шесть раз меньше в сравнении с Землей.
Химический состав и Земли, и Луны различен. К примеру, Земля содержит достаточно большое количество железа, в то время как на Луне его практически нет.
Выводы
Земля в 81 раз тяжелее Луны.
Радиус Луны в среднем в 3,5 раза меньше радиуса Земли.
На Земле есть атмосфера, кислород, вода, а значит, и органическая жизнь. На Луне всего этого нет.
Днем на Земле светло, можно видеть голубое небо, ночью же – темно. На Луне небо всегда черное, безоблачное.
Земля отражает солнечный свет примерно раз в 50 сильнее, чем Луна.
Поверхность Земли занята материками, океанами, морями и островами. На поверхности Луны сформированы горы и лунные моря (гигантские кратеры).
На Луне сила тяжести в шесть раз меньше в сравнении с Землей.
У Земли есть магнитное (геомагнитное) поле, в то время как у Луны оно почти отсутствует
Химический состав двух астрономических объектов различен.
