Astronet Астронет: В. А. Арнетт/ГАИШ Девять планет
http://variable-stars.ru/db/msg/1170734/luna.html
Девять планет

Луна

Луна

Луна единственный естественный спутник Земли: 
        орбита:    384,400 км от Земли
        диаметр:      3476 км
        масса:     7.35e22
Сейчас называется Луна у римлян, Селена (Selene) и Артемида (Artemis) у греков, а также множество других различных имен в других мифологиях.

Естественно, Луна известна с доисторических времен. Это второй по яркости объект на нашем небе после Солнца. Так как Луна делает один оборот вокруг Земли за один месяц, угол между Землей, Луной и Солнцем меняется; мы видим это, как цикл Лунных фаз. Время между зарождением новой луны 29.5 дней (709 часов), незначительные различия в Лунном орбитальном периоде (измеренном относительно звезд) обусловлены тем, что Земля проходит значительные расстояния по своей орбите вокруг Солнца за это время.

Благодаря своему размеру и строению, Луна иногда классифицировалась как "планета" земной группы вместе с Меркурием, Венерой, Землей и Марсом.

Впервые Луну посетил Советский космический аппарат Луна 2 в 1959 году. Это единственное внеземное тело, которое посещал человек. Первое прилунение было 20 июля 1969 года (вы помните где вы тогда были?); последнее - в декабре 1972 года. Луна также единственное тело, с которого на Землю были доставлены образцы грунта. Летом 1994 года подробная карта Луны была сделана маленьким космическим аппаратом Клементина (Clementine), а затем еще раз в 1999 году -- Lunar Prospector'ом.

Гравитационные силы между Землей и Луной являются причиной некоторых интересных эффектов. Наиболее известные из них приливы (и отливы). Гравитационное притяжение Луны сильнее на той стороне Земли, которая ближе к Луне, и соответственно слабее на противоположной стороне. Поскольку поверхность Земли, и особенно океаны, не являются совершенно твердыми они вытягиваются вдоль линий соединяющей соединяющей центы Земли и Луны. Наблюдатель на поверхности Земли увидит два маленьких горба, один в направлении Луны, а второй - в противоположную стороны. Этот эффект более силен на воде, чем на твердой поверхности Земли, поэтому вода поднимается значительно выше. А так как Земля вращается значительно быстрее, чем Луна движется по своей орбите, эти горбы движутся вслед за ней вокруг Земли, делая примерно один оборот в день, и производят два прилива за день. (Это описание крайне упрощено, на самом деле приливы, особенно вблизи морских берегов, ведут себя гораздо более сложно).

Но Земля не полностью состоит из жидкости. Из-за трения и вращения Земли горбы слегка отстают от направления на Луну. Это означает, что сила, действующая между Землей и Луной направлена не точно вдоль линии между их центрами, что приводит к возникновению момента сил, который тормозит вращение Земли и ускоряет движение Луны (что приводит к ее удалению от нас). Этот процесс является причиной передачи энергии вращения от Земли к Луне, замедляя вращение Земли примерно на 1.5 миллисекунды в столетие и увеличивая размер орбиты Луны примерно на 3.8 сантиметров в год. (Противоположные эффекты происходят у спутников с необычными орбитами, с такими как Фобос и Тритон).

Асимметричная природа таких гравитационных взаимодействий также отвечает за то, что Луна вращается синхронно с Землей, т.е. так вращается и движется по орбите, что к Земле всегда обращена одна и та же ее сторона. Так же как сейчас вращение Земли становится медленнее под влиянием Луны, в далеком прошлом вращение Луны замедлялось под действием приливных сил Земли, только в этом случае эффект был гораздо сильнее. Когда скорость вращения Луны замедлилась настолько, что сравнялась с ее орбитальным периодом (так, что приливной горб на поверхности Луны всегда обращен к Земле) нецентральные силы действовавшие на нее почти исчезли, т.е. Луна достигла устойчивой ситуации. Подобные вещи происходили с большинством спутников в солнечной системе. В конце концов, вращение Земли замедлится до равенства с периодом обращения Луны, также как это случилось с Плутоном и Хароном.

На самом деле Луна немножко покачивающейся из-за того, что ее орбита слегка некруговая. Поэтому несколько градусов ее обратной стороны время от времени можно увидеть. Но основная часть обратной стороны (слева) была полностью неизвестна до полета Советского космического аппарата Луна 3, сфотографировавшего ее в 1959 году. (Замечание: не существует "темной стороны" Луны; все ее части освещаются солнечным светом в течение половины оборота -- за исключением некоторых глубоких кратеров вблизи полюсов.)

На Луне нет атмосферы. Но данные, полученные с Клементины (Clementine) позволяют предположить, что в некоторых глубоких кратерах, расположенных недалеко от южного полюса Луны, которые постоянно находятся в тени, может быть водяной лед. Эти данные были подтверждены исследованиями Lunar Prospector. Вероятно, лед имеется также и на северном полюсе. Это очень хорошо, так как Цена будущих лунных исследований будет намного меньше!

Толщина лунной коры в среднем 68 км и варьируется от 0 под Морем Кризисов (Mare Crisium) до 107 км в кратере Королева на обратной стороне Луны. Под корой находится мантия и, возможно, маленькое ядро (примерно 340 км радиусом и массой около 2% от массы Луны). Однако, в отличии от Земной мантии, лунная только только частично расплавлена. Удивительно, но центр масс Луны сдвинут относительно ее геометрического центра почти на 2 км по направлению к Земле. Кроме того Лунная кора тоньше на обращенной к нам стороне.

Существуют две основных типа Лунной поверхности: исппещренные кратерами и очень старые горы (highlands) и относительно гладкие и более молодые моря (maria). Моря (которые занимают примерно 16% поверхности Луны) это огромные ударные кратеры, которые позже были залиты расплавленной лавой. Большая часть поверхности покрыта реголитом -- смесью мелкой пыли и каменных осколков, оставшихся после столкновений с метеорами. По неизвестным причинам большая часть морей находятся на видимой стороне Луны.

Большинство кратеров, на видимой стороне названы именами известных в истории науки людей, таких как Тихо (Tycho), Коперник (Copernicus) и Птолемей (Ptolemaeus). Детали поверхности обратной стороны названы современными именами Apollo, Гагарин и Королев (большинство названий русские, так как первые изображения обратной стороны были получены космическим аппаратом Луна 3). Кроме хорошо известным деталей на видимой стороне на Луне также есть огромный кратер Южный Полюс-Эйткен (South Pole-Aitken), расположенный на обратной стороне, самый большой ударный бассейн в солнечной системе, 2250 км в диаметре и 12 км глубиной, и кратер Ориенталь (Orientale) на западном краю лимба (если смотреть с Земли; показан в центре изображения слева) -- великолепный экземпляр многокольцевого кратера.

Программами Apollo и Луна на Землю было доставлено 382 кг лунного грунта. Это позволило более детально изучить Луну. Эти образцы особенно важны тем, что они могут быть датированы. Даже сегодня, 20 лет спустя после последнего прилунения, ученые все еще исследуют эти драгоценные образцы.

Большинство пород на поверхности Луны имеют возраст между 4.6 и 3 миллиардами лет. Это случайно совпадает с возрастом самых старых земных камней (среди которых вообще редко встречаются породы старше 3 миллиардов лет). Поэтому на Луне мы находим свидетельства о ранних периодах развития Солнечной Системы, которых нет на Земле.

До исследования доставленных Аполлонами образцов грунта у исследователей не было согласия в вопросе о происхождении Луны. Существовали три различные теории: одновременного формирования (co-accretion), которая утверждала, что Луна и Земля сформировались в одно и тоже время из Прото-Солнечной Туманности; теория расщепления (fission), согласно которой Луна отделилась от Земли; и теория захвата (capture), по мнению которой Луна сформировалась где-то еще и была захвачена Землей. Ни одна из этих теорий не объясняет всех известных фактов. Но новая детальная информация, полученная при исследовании образцов пород с Луны, легла в основу новой столкновительной (impact) теории: что Земля столкнулась с очень большим объектом (с Марс или больше) и из выброшенного при этом материала сформировалась Луна. Здесь еще требуется много работы, чтобы объяснить некоторые детали, но столкновительная теория сегодня широко распространена.

У Луны нет глобального магнитного поля, но некоторые породы ее поверхности проявляют остаточный магнетизм. Это дает основания предположить, что в более ранние периоды истории Луны такое магнитное поле могло существовать.

Без атмосферы и без магнитного поля, поверхность Луны напрямую подвергается воздействию солнечного ветра. За более чем 4 миллиарда лет существования Солнца огромное число ионов водорода, принесенных солнечным ветром, внедрилось в лунный реголит. Таким образом образцы реголита, доставленные Аполлонам, позволили исследовать и солнечный ветер. Этот лунный водород когда-нибуть может быть использован, как ракетное топливо.

Подробнее о Луне

Нерешенные Вопросы

Экспресс к Марсу

Contents ... Земля ... Луна ... Марс ... Data Astronet
Оригинальный сайт Девять Планет;   автор Вильям А. Арнетт; последнее обновление: 27 марта 2000 года

Rambler's Top100 Яндекс цитирования