Что такое Луна?
Луна — единственный естественный спутник Земли и пятый по величине спутник в Солнечной системе. Это холодное каменное тело шарообразной формы с радиусом в 3,7 раза меньше земного. Среднее расстояние между Луной и Землей составляет 384 403 километра, а диаметр спутника — 3 476 километров.
Луна повернута к нам только одной своей стороной из-за синхронного вращения или так называемого приливного захвата. Период её обращения вокруг Земли совпадает с периодом вращения вокруг собственной оси, поэтому с Земли всегда видна только одна сторона спутника.
Сформировалась Луна около 4,5 миллиардов лет назад, примерно через 30-50 миллионов лет после образования Солнечной системы. Она является единственным внеземным астрономическим объектом, на котором побывал человек.
Физические характеристики и условия
На Луне отсутствуют атмосфера и жидкая вода. Днём её поверхность раскаляется до +122 градусов Цельсия, а ночью охлаждается до -169 градусов. Такие экстремальные перепады температуры вызваны отсутствием атмосферы, которая могла бы сохранять тепло.
Атмосфера Луны очень тонкая и незначительная по сравнению с земной. Её источниками являются выброс газов при радиоактивном распаде в коре и мантии, а также бомбардировка микрометеоритами и солнечным ветром. Были обнаружены такие элементы, как натрий, калий, аргон-40, гелий-4 и радон-222.
Сила тяжести на Луне в шесть раз меньше земной, что делает её поверхность потенциально привлекательной для космических запусков — взлетать с Луны гораздо проще, чем с Земли.
Магнитное поле Луны очень слабое по сравнению с земным. Учёные предполагают, что в начале истории Луны существовало активное геодинамо, но затем оно исчезло из-за небольшого размера лунного ядра.
Поверхность и геологический состав
Поверхность Луны не серебристая, как кажется с Земли, а имеет цвет мокрого асфальта, почти угольный. Под лучами Солнца лунный грунт напоминает пепел, но в полутени открывается его тёмная сторона.
Луна покрыта десятками тысяч кратеров диаметром более 1 километра. Большинству из них сотни миллионов лет, и они прекрасно сохранились из-за отсутствия атмосферы или геологической активности. Самый большой кратер на Луне — Бассейн Южный полюс — Эйткен, расположенный на обратной стороне спутника. Его диаметр составляет около 2 240 километров, а глубина — 13 километров.
Тёмные лунные равнины называются лунными морями. Древние астрономы считали их реальными водоёмами, но по сути это огромные поля застывшей базальтовой лавы, образовавшиеся в результате ударов астероидов. Лунные моря находятся почти полностью на видимой стороне Луны, тогда как на обратной стороне их очень мало. Наиболее яркие места на поверхности называются землями или континентами.
Непосредственно на поверхности Луны находится слой пыли, называемый реголитом. Эта мелкодисперсная пыль состоит из обломков пород, минералов и стекла, измельчённых солнечным ветром в микроскопические острые иглы. Реголит наэлектризован и легко прилипает к любым поверхностям. Его размер колеблется от 3 до 5 метров в морях и от 10 до 20 метров на суше. Долгосрочное пребывание на Луне может быть опасно для жизни человека из-за реголита — его частицы вызывают мутации в клетках.
Лунная кора состоит из множества элементов, включая уран, торий, калий, кислород, кремний, магний, железо, титан, кальций, алюминий и водород. Толщина коры составляет 60 километров на ближней стороне и 100 километров на дальней стороне.
Более 4,5 миллиардов лет назад поверхность Луны была покрыта океаном расплавленной магмы. Общий химический состав Луны подобен земному, за исключением летучих веществ и железа.
Фазы Луны и орбитальное движение
Луна совершает полный оборот вокруг Земли за 29,5 суток. За один час она перемещается относительно звёзд примерно на 0,5° или на один видимый диаметр. Китайские астрономы в VII веке до нашей эры вычислили этот период между фазами Луны.
При своём движении в Солнечной системе Земля и Луна вращаются вокруг своего общего центра масс (барицентра), который находится примерно в 4 700 километрах от центра Земли на глубине около 1 650 километров в направлении Луны.
Различные участки лунной поверхности освещаются в зависимости от взаимного положения Земли, Луны и Солнца, что приводит к наблюдению лунных фаз с поверхности Земли. Основные фазы включают новолуние, растущий серп, первую четверть, растущую луну, полнолуние, убывающую луну, последнюю четверть и убывающий серп.
Гравитационное притяжение, которое Луна оказывает на Землю, вызывает океанские приливы, синхронизированные с положением Луны относительно Земли. В результате приливных сил часть импульса вращения Земли постепенно передаётся орбитальному импульсу Луны — Луна ежегодно удаляется от Земли в среднем на 38 миллиметров, а земные сутки удлиняются на 15 микросекунд каждый год.
Происхождение Луны: гипотезы и теории
Современная наука выдвигает несколько гипотез относительно того, как образовался естественный спутник Земли. Считается, что это произошло примерно 4,527 миллиарда лет назад.
Наиболее широко распространена теория гигантского столкновения, согласно которой Луна образовалась в результате столкновения молодой полурасплавленной Земли с протопланетой размером примерно с Марс, которую именуют Тейей. Эта гипотеза объясняет, почему Луна бедна железом и летучими элементами, а её геологический состав напоминает земной.
Другие гипотезы предполагают, что материя Луны была вырвана от земной коры из-за центробежных сил, или что Луна имела совместное происхождение с Землей из первичного диска Солнечной системы. Однако эти теории не могут объяснить некоторые особенности состава Луны.
Приливные силы Земли деформировали Луну, когда она ещё была расплавленной, в форму эллипсоида, большая ось которого была направлена к Земле.
История исследований Луны
Человечество всегда интересовалось Луной. Пифагор в VI веке до нашей эры сообразил, что сама по себе она не светится, а отражает солнечный свет. Во II веке до нашей эры Гиппарх исследовал движение Луны по звёздному небу, определив наклон лунной орбиты, размеры Луны и расстояние от Земли.
В 1609 году Галилео Галилей сделал один из первых снимков Луны с помощью телескопа и отметил, что она не гладкая, а имеет множество кратеров. В XVII веке Джованни Баттиста Риччоли и Франческо Мария Гримальди нарисовали карту Луны и назвали некоторые кратеры — многие из этих названий используются до сих пор.
С началом космической эры познания человечества о Луне значительно увеличились. Первым космическим аппаратом, достигшим Луны, стала советская станция «Луна-2» 13 сентября 1959 года. Первые фотографии невидимой с Земли обратной стороны были сделаны станцией «Луна-3» в том же году.
В 1969 году астронавт Нил Армстронг стал первым человеком, ступившим на Луну в рамках миссии «Аполлон-11». Вместе с ним на поверхность спутника высадился Базз Олдрин. Они воткнули в лунный грунт американский флаг в юго-западном районе Моря Спокойствия.
Программа «Аполлон» завершилась в декабре 1972 года. Всего на поверхности Луны побывали 12 землян, которые в общей сложности проехали по спутнику 35 километров. США доставили на Землю 380 килограммов лунного грунта, СССР — 324 грамма.
После окончания программы «Аполлон» масштабные исследования Луны людьми прекратились из-за экономических причин, хотя впоследствии на Луну для исследовательских целей было отправлено несколько посадочных и орбитальных аппаратов.
Вода на Луне и перспективы освоения
Луну, особенно сразу после рождения Солнечной системы, бомбардировало множество комет и метеоритов, многие из которых были богаты водой. Солнечная энергия расщепляет молекулы воды на атомарный водород и кислород, которые покидают Луну и улетают в межпланетное пространство.
Однако недавние исследования показали, что в лунной коре содержится некоторое количество воды. Согласно измерениям, проведённым прибором «Клементина», в некоторых лунных кратерах, которые постоянно находятся в тени, содержится замёрзшая вода. Около 14 000 квадратных километров поверхности спутника могут находиться в постоянной тени. Считается, что общее количество воды на Луне составляет порядка 1 кубического километра.
Обнаруженные водяной лёд и молекулярный водород вселили в учёных надежду на использование Луны в качестве перевалочного пункта для полётов в дальний космос. Водород можно использовать как топливо для ракет, не привозя его с Земли лишним грузом.
На Луне полно пещер, где можно укрыться от радиации и избавиться от мелкодисперсной пыли. Именно там планируется строить базы в будущем.
Культурное значение Луны
Луна заняла значительное место в человеческой культуре. О ней слагали мифы все народы мира, наделяя её женскими чертами (хотя древние египтяне, скандинавы и шумеры представляли Луну в мужском обличии). Ей приписывали магические свойства, способные пробуждать в человеке потусторонние силы — отсюда легенды об оборотнях и ведьмах.
Писатели-фантасты населяли Луну людьми и инопланетными существами, разбивали её на обломки и уничтожали ими Землю. Жюль Верн был одним из первых писателей, кто обозначил в своих романах инженерные способы достичь Луны — в 1860-х годах. Именно романы Жюля Верна впечатлили Константина Циолковского и Сергея Королёва.
Луна является самым видимым и ярким объектом на небе и продолжает вызывать живой интерес у художников, писателей и учёных всего мира, вдохновляя их на новые открытия.
Заключение
Луна — это не просто пыльный камешек, прибившийся к Земле в компанию. Это уникальный космический объект, который играет важную роль в жизни нашей планеты: влияет на океанские приливы, стабилизирует наклон земной оси и освещает ночное небо.
Несмотря на то, что со времён последней высадки человека на Луну прошло более 50 лет, интерес к нашему естественному спутнику не угасает. Космические агентства планируют создание лунных баз, которые станут перевалочным пунктом для дальних космических миссий. Луна остаётся объектом пристального внимания науки и продолжает хранить множество загадок, которые человечеству ещё предстоит разгадать.
Leave a Reply