Особенности строения оболочки луны кратко

Литосфера. Планетарной особенностью глубинной структуры Луны является ее разделение на мощную жесткую, холодную внешнюю сферу и разогретую, частично расплавленную и пластичную внутреннюю область. Внешняя оболочка Луны названа по аналогии с Землей литосферой — здесь сравнимые с Землей термодинамические условия: давление 35–40 кбар и температура порядка 1200 °C (ниже температуры плавления базальтов). Однако достигаются эти условия на глубинах (800–900 км), во много раз превышающих мощность литосферы Земли — 50–70 км под океанами, 100–200 км под континентами (рис. 11). В. целом литосфера Луны — это литосфера Земли, типертрофированная по мощности, жесткости и сейсмической добротности. Она так жестка, что миллиарды лет удерживает масконы, и так добротна, что волны от слабых лунотрясений «просвечивают» ее насквозь.

Рис. 11. Структура Земли и Луны в шкале давлений

В лунной литосфере выделяется несколько слоев: кора, верхняя мантия (до 200–300 км), средняя мантия (до 500–600 км), переходный слой (до 800–900 км). Верхняя (мантия сложена очень плотными компактными кристаллическими породами ультраосновного состава. Сейсмическая добротность как по продольным, так и по поперечным волнам, а также вязкость вещества на 2–3 порядка превосходит соответствующие параметры в литосфере Земли. В отличие от Земли, где скорости сейсмических волн в литосфере в среднем растут. На Луне они растут только в коре, а в верхней мантии остаются постоянными или слегка ослабевают. Это объясняется тем, что влияние температур (до 500–600 °C) превосходит эффект давления (15 тыс. атм, что соответствует низам земной коры платформенных областей).

Из 250-километровой толщи оливинов верхней мантии, как это следует из теоретических геохимических расчетов, могла выплавиться полевошпатовая кора мощностью 50–60 км.

В средней мантии Луны происходит скачкообразное уменьшение скорости продольных, и в особенности поперечных волн. За счет этого резко увеличивается упругий параметр — коэффициент Пуассона. Высокий коэффициент Пуассона означает уменьшение компактности пород, приближение их к аморфному состоянию. Его значение для средней мантии (0,35) такое, как в лунном реголите, а также глиноподобных веществах. Эта особенность средней мантии Луны позволяет некоторым сейсмологам полагать, что здесь находится первозданное метеоритное вещество, которое никогда полностью не переплавлялось.

В средней мантии до глубины 500–600 км продолжает все более заметно уменьшаться скорость поперечных волн, а также сейсмическая добротность. Давление здесь 25 кбар (как на границе кора — мантия в горных районах Земли) и температура 1000–1100 °C (как в районе Байкальского рифта).

Гидростатистическая неуравновешенность фигуры и смещение центра масс свидетельствуют о существовании горизонтальной неоднородности структуры Луны, прежде всего в ее литосфере. Аномалии силы тяжести над круглыми морями Луны могут быть вызваны блоками вещества повышенной плотности, залегающими в верхней мантии Луны.

Горизонтальная неоднородность плотностей приводит к возникновению напряжений, которые и вызывают тектонические лунотрясения на глубинах 25 — 300 км. Эти напряжения (100–200 кг/см 2 ) в десятки раз меньше горизонтальных сил, определяющих тектоническую активность литосферы Земли, поэтому тектонические лунотрясения столь слабы по сравнению с землетрясениями.

Еще большие неоднородности намечаются в низах средней мантии. Этот слой, по существу, можно выделить как особый слой перехода от литосферы к центральной зоне Луны. Здесь, в интервале глубин от 600 до 800–900 км, сохраняется высокий коэффициент Пуассона и происходит резкое изменение физических свойств вещества Луны: на 2 порядка уменьшается электрическое сопротивление, в 3 раза уменьшается добротность для продольных волн и в 100 — 1000 раз — вязкость. Переход от литосферы к центральной зоне происходит постепенно. Поэтому на записях лунотрясений отсутствуют фазы волн, отраженных от подошвы литосферы.

К переходной зоне приурочены очаги приливных лунотрясений. Большой разброс глубин очагов и их концентрация в двух узких «сейсмических швах» планетарного размера подчеркивают сложный характер перехода от литосферы к астеносфере Луны и неоднородность строения этой зоны. Повторяемость формы записи и малая энергия приливных лунотрясений увязываются с представлением о том, что средняя мантия Луны состоит из однородных блоков относительно небольшого размера.

В свете новых знаний о глубинном строении Луны картина подготовки лунотрясений выглядит так. Под действием сил притяжения Земли и Солнца в Луне возникают большие перепады приливных напряжений. Они концентрируются на контакте жесткой внешней и разогретой внутренней зон Луны. Этому способствует сложный, контрастный рельеф переходной зоны. Возможно, положение эпицентров лунотрясений отражает направление конвективных потоков вещества в астеносфере.

В моменты увеличения притяжения Луны Землей и Солнцем в переходную зону импульсами впрыскиваются горячие флюиды и газы. Они образуют своего рода «смазку», которая в дальнейшем облегчает движения блоков по разрыву в момент лунотрясения. Размеры очагов, интервалы между сотрясениями и их энергия неплохо согласуются в рамках теории, описывающей процесс землетрясения как быстрое «вспарывание» трещин в ослабленных зонах. На Луне разрывы происходят в пределах однородных блоков плохо сцементированного материала. Поэтому от толчка к толчку так хорошо сохраняется форма колебаний в волнах из каждого очага. Из-за малых размеров блоков сотрясения не получаются большими. А их «расписание» полностью регулируется гравитационной «указкой» Земли и Солнца. Не успевают напряжения накопиться, как поступают очередные импульс напряжений и «смазка» из астеносферы — происходит слабое лунотрясение. Приливные силы Земли заставляют Луну сотрясаться часто и слабо, не давая ей накопить силы для мощного толчка.

Астеносфера и проблема ядра Луны. Внутренняя зона Луны обнаружена по резкому ослаблению энергии поперечных волн на глубинах более 800–900 км. Это соответствует уменьшению сейсмической добротности поперечных волн до величины 100–200 и продольных волн — до 500. Эффектом отсутствия поперечных волн внутренняя зона Луны напоминает внешнее ядро Земли, которое на основании этого кардинального факта считается эффективно жидким (известно, что поперечные волны не распространяются в воде). Однако она названа «астеносферой», потому что в ней давление (более 35 тыс. атм) и вязкость (1020–1021 пуаз) такие же, как в астеносфере Земли на глубинах 100–150 км. По-видимому, астеносфера Луны частично расплавлена, капли базальта в перидотите[7] плавятся при соответствующем давлении при температуре 1450–1550 °C. В астеносфере Земли также имеет место частичное плавление зерен базальта, однако поперечные волны через нее проходят, хотя скорость их падает, и энергия ослабевает. Эта разная реакция на распространение поперечных волн объясняется существенно разной мощностью астеносферы в Земле и Луне и их различной ролью в тектонической жизни этих небесных тел. Астеносфера Земли имеет толщину 100–200 км, что составляет 1 /₃₀ — 1 /₆₀ часть ее радиуса; астеносфера Луны в 10 раз мощнее, она занимает половину лунного радиуса. А если учесть, что глубже лунной астеносферы нет твердого сейсмически добротного материала, как на Земле, то оказывается, что поперечные волны в Луне долго движутся в неблагоприятных условиях, поэтому они не могут «пробиться» сквозь центральную зону на, противоположную сторону Луны.

В астеносфере Луны, как и Земли, возможны конвективные потоки частично расплавленного вещества, однако их скорость (0,1 см/год) и действие существенно иные. Они не в состоянии расколоть или передвинуть глыбы литосферного монолита, их силы хватает лишь на то, чтобы произвести в нижние горизонты литосферы инъекции разогретого вещества, на которые планета откликается слабыми сейсмическими «щелчками».

Перидотит — ультраосновная горная порода, богатая окислами железа и магния и обедненная кремнием. Состоит в основном из минералов оливина и пироксена.

Источник

Описание Луны

Луна – небесное тело, расположенное ближе всех к Земле, которое является его естественным спутником и ярчайшим, после Солнца объектом. Кроме того, это еще и единственный объект солнечной системы, на который ступала нога человека.
Луна привлекала к себе внимание во все времена. Люди веками смотрели на нее, любуясь лунными кратерами, пытаясь изучить ее происхождение и законы. Луна вращается в том же направлении, что и большинство небесных тел. Вокруг Земли она двигается со скоростью около 1 км/с. Так как, там отсутствует атмосфера, на Луне нет ни воды, ни воздуха, ни погоды. А температура имеет довольно большой разброс: от –120 °С до +110 °С. Сила притяжении меньше Земной в 6 раз (1,62 м/с2). Еще в 1610 году, Галилео Галилей в телескопическое оборудование, наблюдал за лунной поверхностью и обнаруживал различные впадины и кратеры.

Поверхность Луны

Протяженные темноватые пятна или как их называют «Лунные моря», занимают около 40 % видимого лунного рельефа. В былые времена, атаки метеоритов и астероидов на лунную поверхность, были обычным делом. Возможно даже, что Луна принимала на себя все удары небесных тел, которые предназначались нашей Земле! Но она, как своеобразный щит, отражала все нападения. Возможно именно Луне, нам следует сказать спасибо за то, что жизнь на нашей планете, не исчезла, от падения какого-нибудь, метеорита или астероида. Сейчас, частота столкновений небесных тел с Луной практически равна нулю, но кратеры, которые мы можем наблюдать на поверхности Луны навсегда остались, как своеобразное напоминание о заслугах нашего верного спутника.

Строение Луны

Масса спутника Земли в 81 раз меньше нашей планеты. Для исследования лунного строения, использовались различные методы, в том числе и сейсмические. Верхний слой лунной поверхности, представлен корой, толщина которой достигает 60 км. Кора состоит из горной породы базальт. В морских и материковых районах, его состав имеет существенные отличия. Мантия – расположенная под лунной корой, делится на верхнюю – 250 км, среднюю – 500 км и нижнюю – 1000 км. До этого уровня вещество недр находится в твердом состоянии, и представляет собой холодную и мощную литосферу, с незатухающими сейсмическими колебаниями. Приближаясь к концу границы нижней мантии, температура возрастает, приближаясь к температуре плавления, поэтому сейсмические волны быстро поглощаются. Эта часть спутника представляет собой лунную астеносферу, в центре которой находиться жидкое ядро, состоящее из сульфида железа, радиусом 350 км. Температура в нем, колеблется от 1300К до 1900К, при массе не более 2% от массы всей Луны.

Фазы Луны

Известно, что Луна повернута к Земле, только одной стороной, поэтому все давно мечтают узнать: какие же тайны скрывает обратная сторона Луны. Сама по себе, Луна не светится. Просто солнечные лучи, отражаясь от Земли, освещают разные ее части. В связи с этим объясняются и фазы Луны. Она повернута к нам темной стороной и двигается по орбите между Солнцем и Землей. Каждый месяц наступает новолуние. На следующий день на западном небе появляется яркий серп «обновленной» Луны. На остальную часть Луны, свет, отраженный от Земли практически не попадает. Через неделю, можно наблюдать половину диска Луны. Через 22 дня, наблюдается и последняя четверть. А на 30 сутки опять наступает новолуние.

Характеристики Луны

• Масса: 0,0123 массы Земли, то есть 7,35*1022кг
• Диаметр на экваторе: 0,273 диаметра Земли, то есть 3476 км
• Наклон оси: 1,55°
• Плотность: 3346,4 кг/м3
• Температура поверхности: –54 °C
• Расстояние от спутника до планеты: 384400 км
• Скорость движения вокруг планеты: 1,02 км/с
• Эксцентриситет орбиты: e = 0,055
• Наклон орбиты к эклиптике: i = 5,1°
• Ускорение свободного падения: g = 1,62 м/с2

Источник

Поверхность Луны

Несмотря на то, что Луна располагается в непосредственной близости (по меркам космических тел) от Земли и вращается вокруг неё, облик спутника сильно отличается от поверхности нашей планеты. А когда был изобретён первый телескоп, человечество начало проявлять активный интерес к этому небесному телу. На поверхность Луны даже ступала нога человека, и на Землю было доставлено несколько образцов лунного грунта.

Строение Луны

Внутреннее строение космического тела напоминает устройство Земли:

Внутреннее ядро сферической формы (230 км) – в основном содержит оксиды, гидроксиды, соли железа.
Внешнее жидкое ядро (от 230 до 325 км) – имеет ряд отличительных особенностей химического состава в сравнении с внутренним ядром. И здесь также много железа.
Граница, отделяющая внешнее ядро от мантии – этот слой находится в частично расплавленном виде и сформирован в ходе кристаллизации магмы внутри Луны, что произошло чуть больше 4 млрд лет назад.
Трёхслойная мантия.
Кора.

Средняя толщина внешней оболочки Луны – 50 км. При этом та часть, которая всегда обращена к Земле (необъяснимое явление) тоньше, чем обратная сторона спутника в пределах от 12 до 18 км. Есть участки, где кора и вовсе отсутствует – её заменяет верхняя мантия.

Лунная почва

Иначе этот слой поверхности зовётся реголитом. Лунный грунт образован вследствие падения инородных космических камней на протяжении нескольких миллиардов лет. А ведь земной спутник лишён атмосферного слоя, который бы сдерживал такую атаку. Ещё стоит учитывать и разные виды излучений, чего также не избежать в силу отсутствия у Луны магнитного поля.

Астероиды и части от хвостов комет ударялись о поверхность Луны, обращались в пыль или крошись на мелкие кусочки. И за столь долгий промежуток времени всё это стало насыпью, которая накрыла собой весь спутник Земли. Лунный грунт от земной горной породы отличается тем, что там отсутствует связанная влага.

В разных регионах лунной поверхности наблюдаются отличные оттенки. Это объясняется разницей химического состава конкретной местности. В почве лунных морей содержится много железа и магния. На материках же преобладает двуокись кремния с алюминием.

Материки с морями

На соседнем с Землёй шарике присутствует 2 типа рельефа:

Округлые и тёмные участки имеют гладкую поверхность – это точно какое-то море.
Зоны со светлым оттенком, где можно разглядеть возвышенности, а также горы – явное воплощение материков.

«Морские» поверхности составляют примерно третью часть от видимой с Земли стороны. Стоит заметить, что словом «море» именуется базальтовая лава, а не то что обычно есть на Земле. Высота этих образований на 2,5 км ниже соседних материков. И в отличие от последних они моложе по возрасту.

Океан Бурь – это самое большое геологическое образование с габаритами 2 400х2 000 км в поперечнике. Причём это не единственная «водная гладь», поверхность Луны включает другие объекты:

моря – крупные зоны;
заливы – граничат с морями, вдаваясь в материки;
озёра – компактные образования, которые не имеют связей с морями;
болота – низины, которые более светлого оттенка, нежели моря.

Некоторые образования по ряду факторов были исключены из своей категории, что ранее была присвоена. Главной причиной является тот факт, что объект представляет собой часть крупного «водного» образования.

Исключения

Море Желания – данное образование обнаружено из фотографий, сделанных в 1959 году, но позднее анализ показал, что это не одна низменность, а набор кратеров. Также есть ровный участок. Впоследствии он обрёл другое название Море Мечты.

Новое «морская гладь» открыта в 1913 г. Но проведённые в середине 1960 г. исследования доказали, что это только часть от кратера Жолио.

Море Струве открыто в 1935 г., а спустя 41 год оно стало Озером Надежды. Новое название объясняется небольшими размерами.

Юго-Западное море на самом деле это Бассейн Южный полюс или Эйткен.

То, что когда-то звалось болотом Туманов, исключено в силу того, что габариты образования и его особенности не позволяют дать этому объекту отдельное название.

Также на Луне обнаружено большое количество куполообразных образований, сформированных в результате выбросов лавы. По внешнему виду эти объекты напоминают вентиляционные диффузоры. Они имеют склоны, а их диаметр варьируется от 8 до 12 км.

Масконы

Это скопление астероидов, которые остались погруженными в поверхность космического тела. Их плотность превышает показатели Луны и по этой причине наблюдаются гравитационные возмущения.

Кратеры

В результате продолжительной бомбардировки лунная поверхность усыпана многочисленными кратерами. Их насчитывается несколько десятков тысяч. Эти образования могут иметь разные виды – от небольших «ямок» до огромных обрывов. Габариты самого большого кратера – 2,5 тысячи км в диаметре, глубина – 13 000 м. Это упомянутое образование Эйткен, что раньше считалось морем. Находится в южном регионе обратной стороны небесного тела. Но поскольку эта поверхность Луны незаметна с Земли, виден только край.

Есть ли на Луне вода?

Специалисты из НАСА, которые занимаются изучением земного спутника посредством зондов, смогли отыскать в кратерах на северном полюсе большое скопление замершей воды. При этом в сорока образованиях замечены ледяные пласты толщиной как минимум 2 метра.

Источник