Луна это обратная сторона солнца

Темная сторона Луны никогда не освещается Солнцем

7 октября 1959 года советская автоматическая межпланетная станция «Луна-3» передала на Землю первые в мире снимки невидимой стороны Луны.

Качество изображений было неважным, но ученых радовал сам факт того, что им удалось увидеть обратную сторону Луны. Ведь до этого момента людям казалось, что им никогда не суждено увидеть то, что находится за краем лунного диска.

Как известно, Луна всегда обращена к нам одним своим полушарием, а ее обратная сторона навсегда скрыта от наших глаз. Это связано с равенством периодов обращения Луны вокруг Земли и вокруг собственной оси. А привело к этому равенству близкое расположение Земли и Луны — гравитационное поле нашей планеты сначала замедлило вращение спутника, а потом и вовсе его остановило.

В связи с этим весьма распространен и устойчив миф о том, что невидимая с Земли сторона Луны никогда не освещается Солнцем. Однако на самом деле все далеко не так: абсолютно вся поверхность нашего спутника получает свою порцию солнечного света, и порцию, надо заметить, изрядную. Но обо всем по порядку.

Как и любое космическое тело, наш спутник участвует сразу в нескольких движениях, но лишь два из них играют главную роль. Это вращение Луны вокруг Земли и вращение вокруг собственной оси. И тут есть интересная особенность: лунный год (период обращения вокруг Земли) равен лунным суткам (периоду обращения вокруг оси). Протяженность года и суток на Луне составляет 29,5 земных суток. Таким образом, ночь и день на нашем спутнике длятся почти по 15 суток.

Движение Луны по орбите мы можем наблюдать по изменениям ее фаз. Луна не излучает света — она видна благодаря отраженному солнечному свету, падающему на ее поверхность. С течением времени внешний вид Луны меняется: то ее совсем не видно, то она представляет собой тонкий серп, то месяц, то полный диск. Все зависит от того, как Луна расположена относительно Земли и Солнца.

Важно запомнить простую вещь: любое сферическое тело (а Луна как раз представляет собой шар) всегда освещается Солнцем одинаково. В каком бы положении ни находилась Луна, Солнце освещает почти точно половину ее поверхности, то есть целое полушарие. Понять и проверить это легко: достаточно взять небольшой мячик и поднести его к лампе. В каком бы месте и на каком бы расстоянии от лампы ни располагался мячик, он будет освещен точно наполовину.

То же самое происходит и с Луной. Если мы видим тонкий серп, это значит, что невидимая нам часть Луны освещена почти полностью. Если Луна предстает перед нами в виде месяца, то ее обратная сторона также освещена ровно наполовину. И понятно, что во время полнолуния невидимая часть нашего спутника погружена во тьму, а во время новолуния обратная сторона сияет под солнечными лучами.

Кстати, это легко проверить на простом опыте. Для этого можно взять два мячика: один поставить на стол, чтобы он был неподвижен, — он будет изображать Землю. Второй мячик необходимо двигать вокруг первого, но делать это так, чтобы он одной стороной все время был обращен к Земле—это, как нетрудно догадаться, Луна. На опыте легко убедиться, что лампой-Солнцем будут освещены абсолютно все части изображающего Луну мячика.

Необходимо сказать о том, что каждый отдельно взятый участок лунной поверхности освещается Солнцем в течение почти 15 земных суток и еще столько же времени этот клочок пребывает в кромешной тьме. За день лунная поверхность успевает раскалиться до +115 °С и более, а за ночь — остыть до -170, а местами и до -240 °С! Так что лунная поверхность не только освещается Солнцем, на ней царят по-настоящему экстремальные условия, которые на Земле достижимы только в лабораториях.

Источник

Что такое «темная сторона Луны»? Она действительно темная?

Если коротко, «темная сторона Луны» — это некорректное название, ошибка. Хоть и звучит круто. Но это ошибка. Если предположить, что люди говорят не об одном из альбомов Pink Floyd, под «темной стороной Луны» имеется в виду ее дальняя сторона — которая, несмотря на то, что всегда смотрит от Земли, на самом деле видит столько же солнечного света, сколько и смотрящая на Землю сторона. Возможно, вы уже знали об этом. Но знаете ли вы, что некоторые регионы тайной обратной стороны Луны периодически показываются нам? Или что некоторые лунные регионы на самом деле окутаны вечной тьмой?

Темная сторона Луны на самом деле не темная

Чтобы понять почему так, сначала нужно понять, почему одна сторона Луны направлена от Земли. Для тех, кто живет на Земле, естественный спутник нашей планеты никогда не будет вращаться. Но на самом деле он вращается постоянно — просто его вращение вокруг своей оси и вокруг планеты происходит с одной скоростью: раз в 27 дней или около того. Когда космическое тело вращается вокруг своего родителя и его оси с одинаковой скоростью, астрономы говорят, что оно «приливно заблокировано».

Наша Луна не была такой с рождения. Астрономы считают, что, как и многие другие естественные спутники, поначалу она вращалась с совершенно другой скоростью. В случае с Луной, когда-то она вращалась быстрее вокруг своей оси. Но со временем гравитация нашей планеты оказала большее влияние на выпуклости лунной поверхности и заставила синхронизировать ее вращение с периодом обращения. Это явление на самом деле довольно распространенное: многие спутники Сатурна и Юпитера приливно связаны с родительской планетой.

Приливное блокирование — вот почему мы не знали, как выглядит дальняя сторона Луны до 1959 года, пока советский зонд «Луна-3» не сделал первые снимки усеянного кратерами ландшафта. С тех пор мы сделали несколько хороших снимков: в 1968 году астронавты на борту миссии «Аполлон-8» стали первыми людьми, которые увидели дальнюю сторону Луны своими глазами. Зонд Lunar Reconnaissance Orbiter составил полную карту лунной поверхности в высоком разрешении, начав в 2009 году. Буквально на днях Китай стал первой страной, осуществившей мягкую посадку космического аппарата и развернувшей ровер на скрытой стороне Луны.

Но давайте будем честны: нам не нужен космический аппарат, чтобы увидеть дальнюю сторону Луны. В то время как вы можете видеть только 50% лунного диска в отдельно взятый момент времени, пятна ее поверхности постоянно приоткрываются внимательному наблюдателю. Фактически, в течение лунного цикла до 59% поверхности Луны становится видимым наблюдателям на Земле — при условии, что они знают, что искать.

Посмотрите на эту визуализацию NASA. Она была сделана с использованием спутниковых снимков, полученных Lunar Reconnaissance Orbiter. Фазовые изменения, с которыми вы, без сомнения, знакомы отражают смещения положений Луны относительно Солнца и Земли. По мере смещения Луны темнота находит и отходит от лицевой стороны, которая приливно заблокирована с нашей планетой. Эта анимация, которая объединяет два с половиной лунных цикла в одну 13-секундную гифку, иллюстрирует кое-что о Луне, чего вы, возможно, раньше не замечали: она раскачивается.

Астрономы называют эти раскачивания либрациями, и они вызваны ориентацией оси Луны и эллиптической формой ее орбиты. Наклон ее оси относительно Земли заставляет Луну выглядеть так, будто она медленно и нежно кланяется, позволяя наблюдателям мимолетно разглядеть ее северный и южный полюса. Точно так же эксцентричность орбиты Луны делает ее лицевую часть слегка дрожащей, позволяя землянам всматриваться в ее восточные и западные края, которые принадлежат «темной стороне».

Наклон оси Луны приводит к еще одному интересному явлению: некоторые участки лунной поверхности действительно находятся в вечной темноте.

Изображение в начале статьи — это карта освещения южного полюса Луны. Это составное изображение, собранные из более чем 1700 фотографий, полученных Lunar Reconnaissance Orbiter за шесть месяцев. Области полюса, которые не видели света в то время, выглядят черными; те, которые видели свет, выглядят белыми; серые — что-то между. Черный круг в центре изображения — это кратер Шеклтона, ударный кратер длиной 20 километров с ободком, который отбрасывает длинную вечную тень на его внутреннюю часть.

Все это говорит о том, что «темной стороны Луны» технически не существует, но «кратеры вечной тьмы» (согласитесь, звучит даже круче) — определенно существуют.

А вы знали об этом? Расскажите в нашем чате в Телеграме.

Источник

Обратная сторона Луны

Луна всегда повёрнута к Земле одной стороной — это связано с тем что за около 4,5 млрд лет существования системы Земля-Луна наш естественный спутник подвергся эффекту приливного захвата.

Причина деления Луны на видимую и обратную стороны

Площадь невидимой с Земли части составляет 41%, так как ещё 9% поверхности Луны мы можем видеть с определённым периодом благодаря лунной прецессии.

Такое воздействие в системе из нескольких небесных тел, когда более массивное тело так воздействует на более лёгкое посредством своих приливных сил, что лёгкое тело постепенно замедляет (или ускоряет) скорость своего вращения вокруг собственной оси сравнивая его частоту с частотой вращения вокруг тяжёлого тела. Лёгкое тело также влияет на более тяжёлое, но этот эффект оказывает меньше пропорционально различий в массе. Так скажем Луна своим гравитационным воздействием постепенно замедляет вращение Земли вокруг своей оси, удлиняя тем самым земные сутки на 1 секунду примерно за 3 тысячи лет, но при этом до приливного захвата Земли Луной требуется ещё несколько миллиардов лет, хотя Луна была захвачена уже довольно давно.

Если Луне всё-таки удастся осуществить гравитационный захват Земли (а для этого потребуется чтобы Солнце, превратившееся к тому времени в красного гиганта, нам в этом не мешало), тогда Луну можно будет наблюдать только с восточного или западного полушария Земли — в зависимости от того в какой момент остановится вращение. При гравитационном воздействии Луны на Землю выделяется энергия в виде морских и океанских приливов/отливов которые вызывают постепенную потерю Луной кинетической энергии, что вызывает её удаление от нас на 38 мм в год. С гравитационным захватом Земли на ней прекратятся приливы и отливы, а Луна практически перестанет от нас удаляться — так как единственным источником потери энергии Луной станут гравитационные волны, мощность излучения которых от системы Земля-Луна весьма мала (около 0,2 мкВт).

История исследования обратной стороны Луны

Испокон веков людей привлекали неизведанные уголки Земли:

Гравюра Фламмариона 1888 года изображающая средневекового пилигрима добравшегося до края Земли и заглянувшего за небесный свод.

И хотя экспедиция Магеллана ещё в 1522 году доказала, что никакого края Земли не существует, а с достижением Эдмундом Хиллари и Тенцингом Норгеем 29 мая 1953 года вершины Эвереста — на Земле почти не осталось белых пятен, но практически вся Солнечная система для нас оставалась загадкой до полёта Спутника-1 4 октября 1957 года, когда началась космическая эра. Таким образом взоры исследователей с Земли направились на Солнечную систему и ближайшей целью в ней стала Луна, а наиболее привлекательным местом на ней — была её обратная сторона, которая всегда скрыта от земного наблюдателя.

Первый снимок обратной стороны Луны

Первые снимки обратной стороны Луны сделала станция Луна-3, которая была запущена 4 октября 1959 года — ровно спустя два года после запуска Спутника-1. Станции потребовалось 3 дня чтобы добраться до Луны, а затем начался ещё более сложный этап — Луне-3 требовалось сфотографировать поверхность, точную отражающую способность которой достоверно не мог предсказать никто. Поэтому электронные камеры (только начинающие своё развитие) отпадали, оставалась только фотоплёнка. Для того чтобы точно получить качественные снимки, фотографирование происходило двумя объективами с фокусным расстоянием в 200 и 500 мм и выдержкой от 1/200 до 1/800 секунды с шагом 1/200. За 40 минут съёмки было сделано 29 снимков, покрывающих 70% всей поверхности обратной стороны Луны, после проявки они передавались на Землю с помощью камеры бегущего луча.

Макет станции из музея космонавтики в Москве

Всего на Землю удалось передать 17 фотографий, 6 из которых в дальнейшем были обнародованы. Также 6 ноября 1960 года был опубликован «Атлас обратной стороны Луны» в который вошло 500 отдельных деталей лунной поверхности (Международным астрономическим союзом названия деталей поверхности обратной стороны Луны были утверждены 22 августа 1961 года). Специально для этой станции была произведена фототелевизионная система «Енисей» делавшая снимки и передававшая их на Землю, а также система «Чайка», осуществлявшая ориентацию по Солнечному и Лунному датчику, что сделало Луну-3 первым в мире ориентированным по 3 осям аппаратом.

Обратная сторона Луны. Снимок полученный станцией Зонд-3

По программе съёмок обратной стороны Луны было запущенно ещё два аппарата, но оба они не смогли выйти на орбиту Земли. Получить снимки обратной стороны Луны лучшего качества удалось только станции Зонд-3, которая была запущена 18 июля 1965 года. Переданные этой станцией 25 снимков имели разрешение в 860×1100 пикселей и были гораздо качественнее, что позволило составить новый атлас, покрывающий уже 95% лунной поверхности и имеющий 4000 деталей.

Беспилотная часть лунной программы США в этот момент была практически полностью направлена на обеспечение пилотируемых полётов (посадки которых были назначены на видимую часть Луны). Так что достижения США по изучению обратной стороны Луны в первой половине 60-х были не велики. Например, попадание в эту область Луны Рейнджера-4, который должен был сделать её снимки. Но из-за отказа радиоаппаратуры главным достижением этой миссии стало только то, что впервые в мире объект, созданный человеком достиг поверхности обратной стороны Луны. Полноценную съёмку данной области удалось сделать только пятому аппарату из программы «Лунар орбитер» запущенному в конце 1967 года — тогда, когда места будущих посадок «Аполлонов» были уже отсняты и учёным был дан карт-бланш на съёмки тех областей Луны, которые их более всего интересовали.

Топографическая карта Луны, видимой (слева) и обратной стороны (справа). Синим цветом на карте изображаются низменности, красным цветом изображены возвышенности.

Кратер Циолковский (на обратной стороне Луны) был предложен учёными как возможное место посадки Аполллона-18, а после отмены этой миссии — как место для посадки Аполллона-17. И хотя эту позицию также отстаивал единственный учёный побывавший на Луне (как раз в ходе этого последнего полёта Аполлона-17) геолог Харрисон Шмитт — это место для посадки посчитали слишком опасным и отказались от него в пользу долины Таурус-Литтров (которая возможно принесла учёным даже больший сюрприз, раскрыв следы вулканической деятельности).

Особенности строения и достопримечательности

Карта обратной стороны Луны

Обратная сторона Луны имеет более плотную концентрацию кратеров, чем видимая сторона. Так как Земля покрывает только 0,1% от неба на видимой стороне Луны, то версия с защитой Землёй видимой стороны считается маловероятной. На данный момент основной версией такого положения считается то, что гравитационное воздействие Земли вызывало в прошлом более активные геологические процессы на видимой стороне Луны, нежели на обратной. Вытекавшая в таких процессах лава закрывала собой кратеры на видимой стороне Луны, в то время как кратеры на обратной стороне остались практически не тронутыми.

Будущие исследования и возможность использования

На данный момент обратная сторона Луны представляет интерес как место для размещения радиотелескопов (так как толща Луны при этом будет экранировать паразитный сигнал, идущий от Земли) и в качестве места для добычи гелия-3 (так как видимая сторона частично экранируется Землёй от экспонирования солнечному ветру). На данный момент до поверхности обратной стороны Луны не добрался ни один человек или автоматический аппарат в рабочем состоянии, но по планам космической программы Китая уже до конца 2018 года на обратную сторону Луны должна приземлиться автоматическая межпланетная станция «Чанъэ-4» с вторым китайским луноходом.

Миссия NASA по возврату образцов в представлении художника

Однако наибольший интерес к Луне на данный момент проявляется в плане изучения её самой. Так китайская станция «Чанъэ-5» должна доставить образцы с горы Румкера которая имеет вулканическое происхождение. Также в Китае и США сейчас готовятся миссии по доставке образцов с южного полюса Луны, где по данным зонда «Чандраян-1» были обнаружены залежи воды. США в качестве места посадки своего аппарата указывает самый большой кратер на поверхности Луны — бассейн Южный полюс-Эйткен, находящийся в южной области обратной стороны Луны. Загадки происхождения Луны и её ресурсы продолжают ожидать человечество.