Прекрасная селена: наша ближайшая соседка

      Комментарии к записи Прекрасная селена: наша ближайшая соседка отключены

Прекрасная селена: наша ближайшая соседка

    В случае если у тебя спрошено будет: что нужнее, солнце либо месяц? — ответствуй: месяц. Потому что солнце светит днем, в то время, когда и без того светло, а месяц — ночью. (Козьма Прутков) Имена земные и лунные Слева — карта Иоганна Гевелиуса (1647), что именовал подробности лунной поверхности в соответствии с земными географическими заглавиями. Справа — более привычная нам карта Джованни Риччиоли (1651) отливы и Приливы Как раз Луна есть главной причиной образования приливных явлений на Земле.
    В зависимости от фазы Луны прилив возможно квадратурным (самый низкий) и сигизийным (самый высокий). Обстоятельство — во обоюдном положении Почвы, Солнца и Луны

Зачатки научного понимания природы Луны сформировались задолго до изобретения телескопа. Еще древнегреческие мыслители видели в ней шарообразное тело, обращающееся около Почвы и светящее отраженным солнечным светом. В третьем веке до нэ великий астролог Аристарх Самосский вычислил, что расстояние между Землёй и Луной образовывает 60 земных радиусов (итог Аристарха был страно правильным — в действительности оно колеблется между 55 и 63 радиусами).

В чёрных областях лунного диска греки видели водоемы, а в ярких — сушу. Оттуда и отправилась традиция именовать морями лунные территории, владеющие мельчайшей отражательной свойством.

Галилео Галилей, первым направивший в небеса зрительную трубу, составил и первый отчет о телескопических наблюдениях Луны, что представил в размещённой в 1610 году книге Siderius Nuncius. 32-кратное повышение его инструмента разрешило установить, что поверхность отечественного спутника покрыта горами и испещрена углублениями. Галилей воздержался от их наименования, но в середине XVII века это начали делать другие астрологи.

Как раз в те времена появилась традиция именовать лунные кратеры в честь известных ученых, оставляя за морями право на возвышенно-поэтические титулы. Ее заложили астрологи Джованни Баттиста Риччиоли и Франческо Гримальди, чья лунная карта была размещена в 1651 году. Как раз тогда показались кратеры Негромко, Гиппарха, Коперника и Архимеда, море Спокойствия и море Дождей.

По мере прогресса телескопостроения совершенствовалась и лунная картография. Наивысшим достижением на этом пути стала публикация «Фотографического лунного атласа», что в 1960-х годах подготовили эксперты Аризонского университета и американских ВВС.

Серебристый лик

В десятнадцатом веке на помощь науке о Луне пришла физика. Около двухсот лет назад Франсуа Араго увидел, что лунному свету свойственна не сильный линейная поляризация, которую он приписал влиянию лунной атмосферы. на данный момент мы знаем, что воздуха в том месте нет совсем, так что это объяснение в корне неверно.

Львиная часть лунной поверхности покрыта мелко измельченными породами, разбитыми бесчисленными ударами маленьких метеоритов. Данный толстый слой, именуемый реголитом, поляризует отраженный солнечный свет.

Наличие реголита растолковывает еще одну неповторимую изюминку лунного блеска. Фотометрические измерения говорят о том, что яркость полной Луны превышает яркость половинной вовсе не в два раза, а в одиннадцать раз! Из этого следует, что отражательная свойство лунного вещества быстро возрастает, в случае если угол падения солнечных лучей приближается к вертикали.

Обстоятельство этого результата содержится в том, что частицы реголита испещрены множеством трещин, в которых теряется большая часть падающего света. Это поглощение минимально, в случае если наблюдатель наблюдает со стороны, откуда падает луч, что именно и происходит в полнолуние. При радиолокационном сканировании Луны данный эффект отсутствует, потому, что протяженность волны радарного луча большое количество больше величины трещин.

Раз уж об этом зашла обращение, направляться упомянуть еще одно любопытное явление. Реголит поглощает больше 90% солнечного света, так что в конечном итоге он тёмный, как уголь. Но он очень сильно рассеивает все, что не удалось поглотить, почему мы можем наслаждаться серебристым сиянием Луны, прославленным легионами поэтов.

Лунные кратеры

В XVIII столетии астрологи достигли больших удач в описании перемещения Луны, но познание специфики лунного рельефа и в первую очередь наличия множества кратеров пришло значительно позднее. Продолжительное время фантазия исследователей не шла дальше примитивных земных аналогий — по большей части в духе теории вулканизма. Это конечно, потому, что лунные кратеры в поле зрения телескопа похожи на вулканические кальдеры.

Только в первой половине 20-ых годов XIX века германский астролог Франц фон Груйтуйзен додумался, что они имеют метеоритное происхождение. Догадка была блестящей, но объяснение выяснилось неверным. Груйтуйзен утверждал, что метеориты проминают лунный грунт и уходят в глубину.

Потому, что большая часть этих тел падает отнюдь не вертикально, львиная часть кратеров помой-му обязана иметь эллиптические очертания, а в действительности они круглые.

Метеоритная модель продолжительное время существовала в качестве смелой идеи без экспериментального обоснования, и ее разделяли только немногие ученые (направляться подчернуть, что в первой половине 20-ых годов двадцатого века ее решительно поддержал германский геолог Альфред Вегенер, папа теории дрейфа континентов). Она была совсем доказана только в середине прошлого века.

Преобладание круглых кратеров отыскало объяснение, в то время, когда ученые осознали, что метеориты при ударе о поверхность Луны взрываются и пробивают лунные породы ударной волной. Опыты продемонстрировали, что в таких условиях кратеры остаются круглыми, в случае если угол падения не превышает 80−85?.

Первые шаги

В будущем году исполнится 50 лет с того времени, как Луну стали исследовать посредством космических аппаратов. Пионером в этом деле был СССР. Первых три лунника запустили с Байконура в сентябре, декабрь и октябрь 1958 года, но они были утеряны из-за аварий ракет-носителей.

Во второй половине 50-ых годов двадцатого века ушли в космос еще четыре автоматические станции, запрограммированные на твёрдую посадку (практически падение) на Луну. Одна из них опять-таки погибла при взрыве ракеты, но остальным повезло больше. «Луна-1» проскочила мимо цели, но превратилась в первоначальный в мире неестественный спутник Солнца. «Луна-2» врезалась в лунный реголит 13 сентября, а «Луна-3» месяцем спустя послала на Землю снимки обратной стороны Луны.

Первым американским аппаратом, сфотографировавшим перед падением на Луну ее поверхность, был зонд Ranger-7, выполнивший эту задачу 31 июля 1964 года. А первая мягкая посадка на поверхность отечественного спутника была осуществлена опять-таки советской станцией «Луна-9» 3 февраля 1966 года (на три месяца раньше, чем это сделал американский Surveyor-1). Наконец, в апреле 1966 года «Луна-10» стала первым лунным спутником и до прекращения связи успела накрутить 460 витков.

Наивысшими достижениями в истории лунной космонавтики стали экспедиции американских судов Apollo-11, Apollo-12 (1969 год) и Apollo-14, 15, 16 и 17 (1971−1972), из-за которых на Землю было доставлено около 400 кг породы, забранной с различных участков видимой стороны Луны. СССР в 1970—1976 годах отправил к Луне и на Луну еще десять станций. Одна из них погибла при запуске, и еще три не смогли осуществить собственные программы. «Луны» с номерами 16, 20 и 24 возвратились на Землю с примерами минералов, «Луна-17» и «Луна-21» доставили по назначению два самоходных аппарата-лунохода, «Луна-22» совершила серию изучений на окололунной орбите.

Вторая волна

В общем итоге в 1958—1976 годах США и СССР осуществили 58 лунных миссий, успешных и неудачных. А позже лунная программа погрузилась в продолжительную спячку. Через много лет ее прервала Япония, в январе 1990 года выведя на околоземную орбиту 197-кг станцию Hiten

(в переводе с японского «Летающий ангел»), которая запустила к Луне маленькой аппарат Hagoromo. Быть может, он достиг цели, но из-за поломки радиопередатчика не смог об этом сказать. Тогда в центре управления решили послать к Луне саму станцию, причем по весьма умному многомесячному маршруту, так именуемому низкоэнергетическому трансферу, созданному американским экспертом по небесной механике Эдуардом Белбрано (для разгона по стандартному пути не хватало топлива).

Hiten сошел с круговой орбиты около Почвы 24 апреля 1991 года и в первых числах Октября превратился в спутник Луны. Особенных научных результатов эта миссия не принесла, потому что на борту станции был только счетчик космических частиц, что не зарегистрировал ничего занимательного. По команде с Почвы 10 апреля 1993 года «Летающий ангел» врезался в Луну.

США возобновили лунные полеты спустя 22 года по окончании завершения программы Apollo. 25 января 1994 года к Луне с авиабазы Ванденберг отправился 227-кг зонд Clementine с лазерным альтиметром, детектором заряженных частиц и пятью камерами, трудящимися в различных диапазонах ИК-, видимого и УФ-света. 20 февраля он вышел на окололунную орбиту, сделал 330 витков и послал на Землю 2,5 млн оцифрованных снимков.

3 мая зонд свели с орбиты для рандеву с астероидом 1620 Географос, но маневр не удался, и он ушел навеки кружиться около Солнца.

Данный американский лунник совершил детальное картирование всей поверхности Луны и (что стало большой сенсацией) собрал эти, каковые говорили о наличии льдов в глубоких кратерах вблизи южного полюса. Через четыре года его преемник Lunar Prospector посредством нейтронного спектрометра помой-му увидел ледяные залежи вблизи обоих полюсов. Но эти результаты допускают разные интерпретации, посему вопрос о существовании лунного льда до сих пор остается открытым.

Новейшие изучения

Три последние лунные миссии осуществили уже в отечественном веке. 27 сентября 2003 года Космическое агентство ЕС послало к Луне экспериментальный корабль SMART-1 с плазменным маршевым двигателем, трудящимся на ксеноне. Как и Hiten, он двигался по низкоэнергетической трансферной траектории и в последних числах Ноября 2004 года вышел на очень сильно вытянутую полярную окололунную орбиту.

Оттуда он рассмотрел много увлекательного, в частности понял, что вблизи полюсов повышена концентрация очень редкого на Луне водорода и что кое-какие полярные территории практически неизменно освещены Солнцем, чего никто не ожидал. 3 сентября 2006 года SMART-1 совершил запрограммированное суицид тем же самым методом, что и японский сотрудник.

А последние два зонда и по сей день трудятся на благо науки. 14 сентября 2007 года с японского космодрома на острове Танегашима стартовал практически двухтонный корабль Kaguya. Кроме камеры приборов и высокого 14 разрешения он нес 53-кг лунный мини-спутник Ouna и 12 октября отстрелил его с окололунной орбиты. На протяжении работы над данной статьей оба аппарата функционировали штатно (лунного льда Kaguya пока не отыскал).

И наконец, 24 октября китайская ракета «Великий поход-3А» стартовала с 2350-кг орбитальной станцией Chang e 1, которая на данный момент также крутится около Луны. Данными, взятыми с ее помощью, китайские астрологи ни с кем пока не делятся. В текущем году в путь должны уйти и новые лунники. Индия собирается отправить на полярную окололунную орбиту автоматическую станцию Chandrayaan-1, несущую с дюжина устройств и маленький зонд-импактор.

NASA рассчитывает запустить еще два аппарата, Lunar Reconnaissance Orbiter и Lunar CRater Observation and Sensing Satellite.

Необычный спутник

Почва с ее спутником в нашей системе смотрится очень экзотично. Неясно, к примеру, из-за чего Луна всего в 81 раз легче Почвы. Титан, самый большой из спутников Сатурна, по массе уступает планете-хозяйке практически в 5000 раз, другие же подобные показатели еще меньше.

К тому же момент импульса совокупности Земля-Луна превосходит момент импульса каждый пары «планета-спутник». И наконец, путь Луны не лежит ни в плоскости эклиптики, ни в экваториальной плоскости Почвы, тогда как лунная ось практически перпендикулярна плоскости эклиптики. Все это выглядит достаточно необычно.

Необыкновенна и лунная орбита. Это не эллипс, как направляться из законов Кеплера, а медлительно раскручивающаяся спираль. В начале XIX века это предсказал великий французский математик Пьер Симон Лаплас. Рассуждал он просто. Лунные приливы тормозят вращение Почвы, но полный угловой момент всей пары сохраняется. Следовательно, Луна обязана увеличивать собственный момент, непрерывно уходя на более высокие орбиты.

Механика этого процесса в далеком прошлом растолкована. Приливные волны изменяют распределение весов на земном шаре, в следствии чего у земного притяжения Луны появляется компонента, направленная по касательной к лунной траектории. Благодаря того же приливного трения вращение Луны синхронизировано с ее обращением около Почвы и лунный сутки примерно равен земному месяцу (исходя из этого Луна неизменно обращена к Почва одним полушарием).

Эта синхронизация, вероятнее, случилась во времена, в то время, когда Луна всецело либо частично была в расплавленном состоянии. Скорость радиального смещения Луны была измерена посредством лазерной локации, она образовывает приблизительно четыре сантиметра в год. Из этого следует, что в далеком прошлом Луна размешалась намного ближе к Почва.

Каждая реалистичная теория происхождения Луны обязана растолковать и это событие.

Откуда взялась Луна

    Самая новая модель образования Луны — модель нецентрального мегаимпакта

До недавнего прошлого все эти теории возможно было подразделить на три семейства. Во второй половине 70-ых годов XIX века британский астролог Джордж Дарвин (сын Чарльза Дарвина) высказал догадку, в соответствии с которой практически сразу после рождения отечественной планеты солнечные приливы оторвали от полужидкой Почвы изрядный кусок и бросили его в пространство. Модель отрыва со временем была развита в нескольких вариантах, но ни один из них не смог растолковать соотношение весов 1:81, которое существует в конечном итоге.

А по окончании полетов «Аполлонов» данной догадке подставили ножку и геохимики. В случае если Луна оторвалась от земной мантии, то из-за чего в ее породах находятся более высокие концентрации титана и других тугоплавких элементов?

Вторая несколько — теории захвата. Первую модель для того чтобы рода внес предложение в 1909 году очень эксцентричный (он не просто отвергал теорию относительности, но вычислял ее глубоко безнравственной!) американский астролог Томас Джефферсон Джексон Си. Он считал Луну блуждающим планетоидом, плененным земным тяготением.

Эта мысль просуществовала в разных предположениях до середины XX века. Ее похоронили результаты вычислений, доказавшие, что Почва ни при каких мыслимых событиях не имела возможности погасить скорость Луны до таковой степени, чтобы свести ее с околосолнечной траектории. Третья несколько — модели двоичной аккреции. В первый раз такую теорию выдвинула в 1960-е годы Евгения Рускол, а позднее — и американские планетологи.

Эта теория говорит, что в активной фазе роста Почвы около нее из вещества протопланетного облака появился рой небольших небольших тел и частиц, что достаточно скоро сгустился и положил начало Луне. Эти модели хорошо интерпретируют многие различия в химическом составе Луны и Земли (к примеру, недостаток лунного железа), растолковывая их переработкой формирования и спецификой роя его вещества при последующих множественных столкновениях. Но в рамки этих моделей не хорошо укладывается недостаток лунного водорода и других летучих элементов.

Лунные недра

В соответствии с современным представлениям, Луна имеет довольно узкую кору — около 60 км на стороне, обращенной к Почва, до 150 км — на противоположной. Такая отличие появилась за счет приливных сил, действовавших миллионы лет, эти же силы синхронизировали вращение Луны около собственной оси с ее вращением около Почвы — за счет этого Луна неизменно обращена к Почва одной стороной. Под корой находится жёсткая литосфера — верхняя часть лунной мантии толщиной около 1000 км.

Еще глубже лежит 400-км нижняя часть мантии — довольно мягкая и тёплая астеносфера. И наконец, в центре, возможно, находится 350-км ядро (существование его пока не доказано)

Новые модели

    Модель нецентрального мегаимпакта

В последние десятилетия на первое место вышла принципиально новая модель нецентрального мегаимпакта. Она была в первый раз сформулирована в середине 1970-х Уильямом Хартманом и Дональдом Дэвисом, но настоящий успех завоевала на конференции по проблемам происхождения Луны в гавайском городе Каилуа-Кона в первой половине 80-ых годов XX века. В соответствии с данной теории, Луна появилась в следствии косого удара, нанесенного по новорожденной Почва (правильнее, еще прото-Почва) второй юной планетой с в десять раз меньшей массой.

Данный удар очень сильно раскрутил Почву (вот вам и объяснение очень громадного момента импульса!) и выбил в пространство очень горячее испарившееся вещество, которое со временем остыло и сконденсировалось. Потому, что выкинутая материя была позаимствована из мантий прото-Земли и планеты-импактора, в ней выяснилось мало железа, которое успело сконцентрироваться в незатронутых ударом ядрах обеих планет.

Модель мегаимпакта позволяет растолковать больше изюминок совокупности Земля-Луна, нежели ее соперники. Однако, согласно точки зрения одного из самых авторитетных американских экспертов по лунной геологии Пола Спудиса, в этом кроется и ее слабость. Дело в том, что, изменяя параметры данной модели (к примеру, варьируя характеристики импактора), возможно растолковать фактически все что угодно. Это указывает, что модель легко подтвердить, но тяжело опровергнуть.

Ученые к таким всеобъясняющим концепциям в большинстве случаев относятся с недоверием. Иначе, доктор наук планетологии Гавайского университета Джефри Тейлор (к слову, организатор конференции в Каилуа-Кона) в беседе с «ПМ» выделил, что фальсификация модели мегаимпакта в полной мере вероятна, лишь для этого нужно собрать более полные сведения о составе лунных пород.

Луна кратко

Возраст Луны надежно выяснен радиоизотопным способом и фактически сходится с земным — около четырех с половиной миллиардов лет. Уже упоминалось, что лунная поверхность складывается из «земель» и «морей». Последних куда больше, они занимают 84% лунной площади.

Посредством космических аппаратов установлено, что «моря» (каковые по до тех пор пока малоизвестной причине полностью сосредоточены на видимой стороне Луны) являются огромные ударные кратеры, заполненные базальтами, сформировавшимися при охлаждении прорвавшейся из глубин магмы. «Почвы» расположены выше «морей» и покрыты бессчётными горными хребтами. Из-за полного отсутствия воздуха поверхность Луны днем разогревается в среднем до 107?С, а ночью в большинстве случаев остывает до минус 153?.

Строение Луны большое количество несложнее земного. Она покрыта достаточно узкой корой, средняя толщина которой образовывает около 70 километров. Приблизительно на три четверти кора состоит всего из трех элементов — кислорода, алюминия и кремния. Она покоится на частично расплавленной мантии, под которой может пребывать железо-сернистое ядро радиусом 350−400 километров, существование которого, но, пока не доказано.

В отличие от Почвы, Луна лишена планетарного двухполюсного магнитного поля, но ее породы хранят не сильный остаточный магнетизм.

На лунных «почвах» имеется несметное количество в далеком прошлом погасших вулканов. Имеется все основания вычислять, что когда-то Луна была одета океаном лавы как минимум пятисоткилометровой глубины, что со временем остыл и кристаллизовался. Луна проявляла очень высокую тектоническую и вулканическую активность в течение первых 600 млн лет собственного существования.

Эту активность усиливали и метеоритные бомбардировки, интенсивность которых существенно снизилась, в то время, когда возраст Луны достиг 800 млн лет. К этому времени лунные катаклизмы внутреннего происхождения также пошли на спад и еще через 300 млн лет фактически закончились. Действительно, вулканические извержения все-таки еще происходили — как полагают, в последний раз около 800 млн лет назад (но, это только предположение).

С того времени Луну без шуток колеблют только удары больших метеоритов (каковые смогут пробить кору и привести к выбросу лавы из мантии) и Солнца и приливные силы Земли.

Статья размещена в издании «Популярная механика» (№67, май 2008).

Фильм План Б смотреть онлайн


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: