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
Действительно ли обратная сторона Луны темная?
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.
Источник
Невесомость, полет монетки и темная сторона Луны: 6 популярных околонаучных заблуждений
Dmitry Sudakov
Несмотря на огромное количество источников информации, мы не всегда бываем уверены в очевидных фактах. «Теории и практики» выбрали несколько популярных околонаучных заблуждений — про силу трения, гравитацию и другие физические явления.
Заблуждение: Все мы наблюдали, как космонавты на орбите, например на МКС, плавают в воздухе, как рыбы в воде. Это происходит потому, что они находятся в состоянии невесомости. Но почему на орбите возникает такое состояние? «Потому что в космосе нет гравитации», — напрашивается ответ.
На самом деле: Если бы гравитации не было, Земля, например, не могла бы удерживать поблизости Луну. Да и вообще, строгие расчеты показывают, что сила притяжения Земли на орбите лишь на 10% меньше той, что мы испытываем на Земле. То есть, если бы можно было бы построить вышку высотой 300-400 км (именно на такой высоте находится МКС) и сбросить оттуда камень, он полетел бы вниз точно так же как если сбросить его с балкона на машину с надоедливой сигнализацией. В чем же дело?
Причина в том, что космонавты на орбите находятся в состоянии непрерывного падения на Землю и точно так же на Землю падает и МКС. Но в связи с тем, что станция (а с ней и космонавты) движется горизонтально над поверхностью Земли, она все время «промахивается», совершая, таким образом, круг над ней — орбиту. Скорость, с которой нужно двигаться, чтобы таким образом «промахиваться», называется первой космической и составляет для Земли порядка 7,9 км/с.
Заблуждение: Многим кажется, что обратная сторона Луны называется темной, потому что ее никогда не освещает Солнце. Заблуждение появилось потому, что Луна все время повернута к Земле лишь одной своей стороной — поэтому велик соблазн сказать, что противоположная сторона не бывает освещена никогда.
На самом деле: Луна освещается Солнцем так же равномерно, как и Земля. Хотя продолжительность лунных суток и составляет более 29 дней, так что встреча рассвета на Луне — удовольствие из небыстрых.
Заблуждение: Мы привыкли считать, что вода бесцветна, а синей она нам кажется лишь потому, что отражает синеву неба. Но это не совсем так.
На самом деле: Действительно, синева морей и озер в солнечный день так ярка в том числе и потому, что в воде отражается цвет неба. Но это не единственная причина. Если мы посмотрим на глубокий бассейн в помещении с белыми стенами и потолком, облицованный белоснежным кафелем, мы заметим, что и тут вода имеет бирюзовый оттенок, хотя синий цвет в оформлении помещения вообще не присутствует. Хлор, добавляемый в воду для бассейнов, также не влияет на ее цвет.
Причина в том, что вода сильнее поглощает волны красной части видимого спектра (при том, что она вообще довольно слабо поглощает видимый спектр белого света — поэтому она и кажется нам прозрачной и бесцветной) и принимает цвет наименее поглощаемой части спектра — синей. Но этот эффект заметен только при значительных объемах воды.
Заблуждение: Многие наблюдали падающие звезды, некоторые видели падение метеоритов и все мы знаем, что космический корабль, возвращаясь на Землю, нагревается. Основной причиной большинство людей назовет трение: объекты разогреваются от трения о воздух, а поскольку скорость их чрезвычайно высока, разогретые объекты начинают светиться.
На самом деле: Основная причина того, что входящие в атмосферу космические корабли или метеоры нагреваются — действительно, их большая скорость. Однако к трению сам процесс практически не имеет отношения.
Дело в том, что, входя в атмосферу с огромной скоростью, метеор сжимает воздух, который находится перед ним. Это сжатие происходит с такой скоростью, что тепло, получаемое в результате этого, не успевает распространиться вовне. Процесс такого сжатия называется адиабатическим. Таким образом, то свечение, которое мы видим— это свечение не самого раскаленного объекта, а разогретого газа перед ним. Но, разумеется, от этого разогревается и сам объект — в большей степени, чем из-за силы трения.
Заблуждение: Среди детей довольно часто можно услышать утверждение, что если сбросить монетку с небоскреба (раньше любили приводить в качестве примера Empire State Building как эталона высокого здания) и она упадет на голову человеку, она пробьет ему череп — вплоть до летального исхода. В это до сих пор верят многие взрослые люди. Действительно, легко представить, как монетка, падая с огромной высоты, набирает все большую и большую скорость и, в конце концов, врезается в голову прохожего, с легкостью пробивает ему череп и разрушает мозг. Картина вполне подходящая для slow-motion эффектов в фильмах, тем не менее, сильно отличается от реальности.
На самом деле: Даже если предположить, что монетке не приходится преодолевать сопротивление воздуха, нетрудно вычислить, что скорость, достигнутая ей к концу пути при падении с крыши Empire State Building (381 метр), составит порядка 310 км/ч, что в 3,5 раза медленнее, чем скорость пули, вылетающей из пистолета Макарова. Даже в этих условиях мелкая монетка, скорее всего, не причинит существенного вреда человеку. Если же вспомнить о сопротивлении воздуха, ситуация становится еще менее трагической. Дело в том, что даже при отсутствии ветра сопротивление воздуха в момент уравновесит силу тяготения, и монетка перестанет ускоряться и будет падать с примерно постоянной скоростью. Эта скорость называется конечной или равновесной и для монетки составит порядка 50-80 км/ч. С учетом небольшого веса монетки, она не сможет причинить человеку серьезного ущерба, уж тем более, убить.
Заблуждение: В школах так много говорят о том, что по сути своей алмаз представляет собой то же самое, что и графит или уголь, что волей-неволей возникает мысль о том, что именно так алмазы и возникают: глубоко в недрах земли под чудовищным давлением уголь превращается в столь ценимые женщинами драгоценные камни.
На самом деле: Как считают ученые, алмазы преимущественно формируются в мантии Земли, на глубине около 150-200 км, когда атомы углерода при давлении в несколько десятков тысяч атмосфер складываются в кристаллическую решетку. Ближе к поверхности алмазы попали в результате взрывов газа в недрах Земли, когда образовывались кимберлитовые трубки, откуда их и добывают. Уголь же зарождался на существенно меньшей глубине: самый качественный уголь, антрацит, формировался на глубине около 6 км.
Источник