Луна
Луна — единственный естественный спутник Земли и ближайшее к ней крупное небесное тело. Она обращается вокруг нашей планеты на среднем расстоянии около 384 тысяч километров. Её притяжение участвует в образовании океанских приливов, а на каменистой поверхности сохранились следы ударов и вулканической деятельности за миллиарды лет.[2]
Размеры и физические характеристики
Диаметр Луны составляет около 3475 км — немногим больше четверти земного. Длина её экватора достигает примерно 10 920 км: по воображаемой дороге вокруг спутника автомобиль со скоростью 100 км/ч ехал бы около четырёх с половиной суток без остановок.[4][1]
Масса Луны равна примерно 7,35 × 1022 кг, а средняя плотность — 3,34 г/см³, заметно меньше земной. Притяжение у поверхности примерно в шесть раз слабее, чем на Земле. Человек массой 72 кг сохранял бы ту же массу, но давил бы на опору приблизительно с такой же силой, как 12-килограммовый груз на Земле.[4]
Орбита и вращение
Луна движется вокруг Земли по вытянутой орбите со средней скоростью около 1 км/с. Один оборот относительно далёких звёзд занимает 27,3 земных суток. Расстояние между центрами Земли и Луны меняется, поэтому её видимый размер на небе также непостоянен.[1]
Период вращения Луны вокруг оси совпадает с периодом обращения вокруг Земли. Такое синхронное вращение удерживает примерно одно и то же полушарие обращённым к нашей планете. Небольшие кажущиеся покачивания — либрации — позволяют со временем видеть участки за краем привычного лунного диска.[5]
Луна постепенно удаляется от Земли — сейчас примерно на 3,8 см в год. Это связано с приливным взаимодействием: вращение Земли замедляется, а часть его углового момента передаётся орбитальному движению спутника.[6]
Фазы и затмения
Луна светит отражённым солнечным светом. В ходе её движения меняется доля освещённого полушария, которую видно с Земли: новолуние сменяется серпом, первой четвертью, полнолунием и последующим убыванием. Полный цикл фаз занимает около 29,5 суток. Он длиннее оборота относительно звёзд, поскольку за это время Земля вместе с Луной продвигается по орбите вокруг Солнца.[5]
Обратная сторона Луны тоже получает солнечный свет. Почти в каждой её точке день и ночь последовательно сменяют друг друга, как и на видимом полушарии.[5]
Солнечное затмение происходит, когда Луна закрывает Солнце для наблюдателя на Земле. При лунном затмении спутник проходит через земную тень. Эти события происходят не каждый месяц: лунная орбита наклонена к плоскости земной орбиты, и чаще всего Луна проходит выше или ниже линии точного выстраивания трёх тел.[7]
Поверхность и рельеф
Тёмные участки лунного диска — моря: обширные равнины, сложенные застывшей базальтовой лавой. Они получили названия задолго до того, как стало известно их происхождение. Более светлые возвышенности состоят преимущественно из древних пород, богатых полевым шпатом.[3]
Поверхность покрыта реголитом — рыхлой смесью пыли, обломков пород и стекловатых частиц. Он образуется при разрушении и перемешивании грунта ударами метеороидов. На Луне нет дождей и рек, которые размывали бы рельеф, поэтому многие кратеры сохраняются чрезвычайно долго.[8][9]
Один из заметных кратеров видимого полушария — Тихо, диаметром около 85 км. От него расходятся светлые лучи выброшенного вещества. Возраст кратера оценивают приблизительно в 110 млн лет — он значительно моложе многих окружающих участков поверхности.[9]
Внутреннее строение и лунотрясения
Луна имеет кору, мантию и небольшое металлическое ядро. Мантия состоит преимущественно из силикатных пород. Данные о вращении, гравитации и распространении сейсмических волн указывают на твёрдую внутреннюю и жидкую внешнюю части ядра.[3]
Недра Луны остаются сейсмически активными. Глубокие лунотрясения связаны с приливными деформациями под действием Земли. Более близкие к поверхности толчки могут возникать при смещении разломов, а также при ударах метеороидов и температурном расширении пород.[10]
По мере остывания Луна медленно сжимается. Её хрупкая кора при этом растрескивается, образуя уступы и разломы сжатия. Сопоставление снимков Lunar Reconnaissance Orbiter с сейсмическими данными показывает, что некоторые такие структуры могут оставаться активными.[11]
Температура и экзосфера
На освещённых участках поверхность может нагреваться примерно до 127 °C, а в течение ночи охлаждаться до около −173 °C. У Луны нет плотной атмосферы, которая эффективно переносила бы тепло и сглаживала эти перепады. Окружающая её крайне разреженная газовая оболочка называется экзосферой.[2]
Особые условия существуют у полюсов. В глубине некоторых кратеров есть участки, постоянно закрытые от прямого солнечного света: их дно остаётся намного холоднее обычной ночной поверхности.[12]
Вода на Луне
На Луне обнаружен водяной лёд, в том числе в постоянно затенённых полярных областях. В 2009 году миссия LCROSS исследовала вещество, выброшенное при искусственном ударе в кратере Кабеус около южного полюса. Наблюдения выявили воду в поднятом с поверхности материале.[13]
В 2020 году обсерватория SOFIA подтвердила присутствие молекулярной воды и на освещённой поверхности, в районе кратера Клавий. Речь идёт о малых количествах воды, связанных с лунным грунтом, а не об открытых водоёмах.[14]
Происхождение
Луна сформировалась около 4,5 млрд лет назад. Ведущая группа гипотез связывает её возникновение с мощным столкновением молодой Земли с другим крупным телом. Выброшенное на орбиту вещество затем объединилось в спутник. В распространённом варианте этой модели ударившее тело, условно названное Тейей, имело размеры, сравнимые с Марсом.[15]
Молодая Луна была сильно разогрета. При остывании её магматического океана лёгкие минералы поднимались к поверхности и участвовали в образовании ранней коры. Состав лунных пород и их сходство с земными служат важными свидетельствами при проверке моделей происхождения спутника.[15]
Исследование космическими аппаратами
В 1959 году «Луна-1» первой пролетела около спутника Земли. В 1966 году «Луна-9» впервые совершила мягкую посадку и передала изображения с поверхности.[16]
20 июля 1969 года лунный модуль «Аполлона-11» с Нилом Армстронгом и Баззом Олдрином совершил посадку в Море Спокойствия. Майкл Коллинз оставался на окололунной орбите. Эта экспедиция стала первой высадкой людей на другом небесном теле.[17]
Европейский аппарат SMART-1 исследовал Луну с орбиты в 2004–2006 годах, изучая поверхность и её состав.[18] Американский Lunar Reconnaissance Orbiter, запущенный в 2009 году, создал подробные карты рельефа, освещения и температуры поверхности.[19]
23 августа 2023 года индийская миссия Chandrayaan-3 выполнила мягкую посадку в южных высоких широтах Луны. Посадочный аппарат и луноход исследовали свойства и состав грунта.[20]
25 июня 2024 года китайская миссия «Чанъэ-6» впервые доставила на Землю образцы с обратной стороны Луны. Эти породы расширили возможности сравнения двух полушарий спутника и исследования его ранней истории.[21]
См. также
Источники
- ↑ 1,00 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,10 1,11 1,12 1,13 1,14 1,15 1,16 Moon Fact Sheet // NASA, National Space Science Data Center.
- ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 Moon Facts // NASA Science.
- ↑ 3,0 3,1 3,2 Moon Composition // NASA Science.
- ↑ 4,0 4,1 Planetary Fact Sheet — Metric // NASA, National Space Science Data Center.
- ↑ 5,0 5,1 5,2 Moon Phases // NASA Science.
- ↑ Tides // NASA Science.
- ↑ Eclipses and the Moon // NASA Science.
- ↑ What Is Lunar Regolith? The Moon's Surface Explained // NASA Science.
- ↑ 9,0 9,1 Moon Craters // NASA Science.
- ↑ Moonquakes // NASA Science.
- ↑ Shrinking Moon Causing Moonquakes and Faults Near Lunar South Pole // NASA. 25 января 2024.
- ↑ Moon Water and Ices // NASA Science.
- ↑ LCROSS // NASA Science.
- ↑ NASA's SOFIA Discovers Water on Sunlit Surface of Moon // NASA. 26 октября 2020.
- ↑ 15,0 15,1 Moon Formation // NASA Science.
- ↑ Moon Exploration // NASA Science.
- ↑ Apollo 11 // NASA.
- ↑ SMART-1 overview // ESA.
- ↑ Lunar Reconnaissance Orbiter // NASA Science.
- ↑ Release of Chandrayaan-3 science data to the Scientific Community // ISRO. 2024.
- ↑ 嫦娥六号任务圆满成功 实现世界首次月球背面采样返回 — «Чанъэ-6»: первая доставка образцов с обратной стороны Луны // CNSA. 25 июня 2024.