Надо Знать

добавить знаний



Луна (спутник)


Moon apollo12.jpg

План:


Введение

Луна

Moon apollo12.jpg
Луна

Данные об открытии
Дата открытия
Открыватель (и)
Планета Земля
Номер 1
Орбитальные характеристики
Большая полуось 384 399 км
Перицентр 363 104 км
Апоцентр 405 696 км
Орбитальный период 27,321 582 суток
Эксцентриситет орбиты 0,0549
Физические характеристики
Средний радиус 1 737,10 км
Площадь поверхности 3,793 10 7 км
Объем 2,1958 10 10 км
Масса 7,3477 22 октября кг
Плотность 3,3464 г / см
Вторая космическая скорость 1,022 км / с
Альбедо 0,12
Температура поверхности 220л.с. (на экваторе) К
Атмосфера
Остальные обозначения

Луна - единственный естественный спутник планеты Земля. Это второй по яркости объект на земном небосводе после Солнца и пятый по величине естественный спутник планет Солнечной системы. Также является первым и единственным внеземным объектом естественного происхождения, на котором побывал человек. Среднее расстояние между центрами Земли и Луны - 384 467 км [ ].


1. Планетарные характеристики

  • Радиус = 1738 км
  • Большая полуось орбиты = 384 400 км
  • Орбитальный период = 27,321 661 суток
  • Эксцентриситет орбиты = 0,0549
  • Наклон орбиты к экватора = 5,16
  • Температура поверхности = от -160 до +120 C
  • Время = 708 часов
  • Среднее расстояние от Земли = 384 400 км (в перигее - 356 400 км, в апогее - 406 800 км) [1]

Месяц привлекал внимание людей с доисторических времен. Это второй по яркости объект на небосводе после Солнца. Поскольку Луна обращается вокруг Земли с периодом около месяца, угол между Землей, Луной и Солнцем изменяется; мы наблюдаем это явление как цикл лунных фаз. Период времени между последовательными новыми месяцы составляет 29,5 дней (709 часов).


2. Орбита

С давних времен люди пытались описать и объяснить движение Луны, используя все более точные теории.

Основой современных расчетов является теория Брауна. Созданная на рубеже XIX-XX веков, она объясняла движение Луны с точностью измерительных приборов того времени. При этом в расчете использовалось более 1400 членов (коэффициентов и аргументов при тригонометрических функциях).

Современная наука может рассчитывать движение Луны и проверять расчеты на практике с еще более высокой точностью. Так, для расчета позиции Луны с точностью измерений лазерной локации применяются выражения с десятками тысяч членов и не существует предела количества членов в выражении, если потребуется еще более высокая точность.

В первом приближении можно считать, что Луна движется по эллиптической орбите с эксцентриситетом 0,0549 и большой полуоси 384 399 км. Реальное движение Луны довольно сложно, при его расчете необходимо учитывать множество факторов, например, сплюснутости Земли и сильное влияние Солнца, которое притягивает Луну в 2,2 раза сильнее, чем Земля. Более точно движение Луны вокруг Земли можно представить как сочетание нескольких движений:

  • вращение вокруг Земли по эллиптической орбите с периодом 27,32166 суток, это так называемый сидерический месяц (т.е. движение измеренная относительно звезд);
  • поворот плоскости лунной орбиты, ее узлов (точек пересечения орбиты с эклиптикой) с периодом 18,6 лет. Движение прецессионное, т.е. долготы узлов уменьшаются;
  • поворот большой оси лунной орбиты ( линии апсид) с периодом 8,8 лет (происходит в противоположном направлении, чем указанный выше движение узлов, т.е. долгота перигея увеличивается);
  • периодическая смена наклона лунной орбиты по отношению к эклиптике от 4 59ьдо 5 19 ';
  • периодическая смена размеров лунной орбиты: перигея от 356,41 Мм до 369,96 Мм, апогея от 404,18 Мм до 406,74 Мм;
  • постепенное удаление Луны от Земли в результате приливного ускорения (примерно на 4 см в год), при этом непериодическая составляющая ее орбиты представляет собой медленно розкрчуему спираль.

Хотя Луна и вращается вокруг своей оси, он всегда обращен к Земле одним и тем же боком. Дело в том, что Луна делает один оборот вокруг своей оси за то же время (27,3 суток), что и один оборот вокруг Земли. А поскольку направления обоих вращений совпадают, противоположную сторону Луны с Земли увидеть невозможно. Правда, поскольку вращение Луны вокруг Земли эллиптической орбите происходит несколько неравномерно, вследствие либрации с Земли можно наблюдать более половины (около 59%) лунной поверхности.


3. Либрации

Между вращением Луны вокруг собственной оси и ее обращением вокруг Земли существует различие: вокруг Земли Луна обращается с переменной угловой скоростью вследствие эксцентриситета лунной орбиты (второй закон Кеплера) - вблизи перигея движется быстрее, близ апогея медленнее. Однако вращение спутника вокруг собственной оси равномерно. Это позволяет увидеть с Земли западный и восточный край обратной стороны Луны. Это явление называется оптической либрацией по долготе.

В связи с наклоном оси вращения Луны к плоскости земной орбиты с Земли можно увидеть северный и южный край обратной стороны Луны (оптическая Либрация по широте). Вместе эти либрации позволяют наблюдать около 59% лунной поверхности. Явление оптической либрации было открыто Галилео Галилеем 1635 года, когда был осужден инквизицией.

Также существует физическая либрации, обусловленная колебанием спутника вокруг положения равновесия в связи со смещенным центром тяжести, а также в связи с действием приливных сил со стороны Земли. Эта физическая Либрация имеет величину 0,02 по долготе с периодом 1 год и 0,04 по широте с периодом 6 лет.

Время, необходимое свету на преодоление расстояния между Землей и Луной



4. Название

Древние римляне называли Луну Луной ( лат. Luna ) От индоевропейского корня louksnā - светлая, зарево. Отсюда греч. λύχνος - Светильник. [2] Греки называли спутник Земли Селеной ( греч. Σελήνη ), Древние египтяне - Ях (иях).


5. Фазы Луны

Луна не является самосветящиеся тела, как и все планеты. Наблюдать его можно только в том, что он отражает свет Солнца. Луна всегда освещается Солнцем только с одной стороны, но земной наблюдатель в разное время видит освещенную половину под разными углами. Луна меняет свою видимую форму, и эти изменения называют фазами. Фазы зависят от относительного расположения Земли, Луны и Солнца.

Новолуние - фаза, когда луна находится между Землей и Солнцем. В настоящее время он невидим для земного наблюдателя.

Полнолуние - противоположная точка орбиты Луны, в которой его освещена Солнцем полушарие видимая земному наблюдателю полностью.

Промежуточные фазы - положение Луны между новолунием и полнолунием, когда земной наблюдатель видит большую или меньшую часть освещенной полушарии, их называют четвертями.


6. Гравитационное взаимодействие. Приливы и отливы

Подробнее в статье Приток

Гравитационные силы между Землей и Луной вызывают некоторые интересные эффекты. Самый известный из них - морские приливы и отливы. Гравитационное притяжение Луны сильнее на той стороне Земли, который обращено к Луне, и слабее - на противоположной стороне. Поэтому поверхность Земли, особенно океаны, вытянутая в направлении Луны. Если бы мы посмотрели на Землю со стороны, мы увидели бы две выпуклости, одна из которых направлена ​​в сторону Луны, а другая - в противоположную сторону. Этот эффект намного сильнее в океанской воде, чем в твердой коре, поэтому выпуклость воды больше. А поскольку Земля вращается намного быстрее, чем Луна перемещается по своей орбите, движение выпуклостей вокруг Земли создает два приливы в день.


7. Исследование Луны

Полнолуние
Миссия Аполлон-15. Лунный ровер. Американская Космическая программа "Аполлон"
Миссия Аполлон.

Изобретение телескопов позволило различать мелкие детали рельефа Луны. Первую лунную карту составил Риччиоли 1651 года, он же дал название крупнейшим кратерам. Вслед за ним картографию Луны делали Ньютон и Гершель, карта стала более подробной, поскольку улучшилась техника наблюдения.

С началом космической эры объем знаний о Луне значительно увеличился. Стал известен состав лунного грунта, ученые даже получили его образцы, составлена ​​карта обратной стороны.

Впервые Луну посетил советский космический корабль Луна-2 13 сентября 1959 года.

Впервые астрономам удалось заглянуть на обратную сторону Луны 1959 года, когда советская станция Луна-3 пролетела над ним и сфотографировала невидимую с Земли часть поверхности. Обратная сторона Луны представляет собой идеальное место для астрономической обсерватории. Расположенным здесь оптическим телескопам не пришлось бы пробиваться сквозь плотную земную атмосферу. А для радиотелескопов Луна стал бы естественным щитом из твердых горных пород толщиной 3500 км, который надежно прикрыл бы от любых радиопомех с Земли.

В начале 1960-х годов было очевидно, что в освоении космоса США отстает от СССР. Джон Кеннеди объявил, что высадка человека на Луну состоится до 1970 года. Для подготовки к пилотируемому полету NASA выполнило несколько космических программ: "Рейнджер" - фотографирование поверхности, "Сервейор" (1966-1968) - мягкая посадка и съемки местности и Лунар Орбитер" (1966-1967) - детальное изображение поверхности Луны.

Собственно программа пилотируемого полета на Луну называлась Космическая программа "Аполлон". Луна - единственное внеземное тело, на котором побывала человек. Первая посадка произошла 20 июля 1969 года; последняя - в ​​декабре 1972 года. Луна является также единственным небесным телом, образцы которого были доставлены на Землю [ Источник? ].

СССР ответил отправкой на Луну двух радиоуправляемых самоходных аппаратов - "Луноход-1" в ноябре 1970 года и "Луноход-2" в январе 1973.

После окончания советской космической программы "Луна" и американской Космическая программа "Аполлон" исследования Луны с помощью космических аппаратов были практически прекращены. Но в начале XXI века Китай опубликовал свою программу освоения Луны, включающую кроме доставки лунохода ( 2011 года) и отправки грунта на Землю ( 2012), еще и строительство населенных лунных баз ( 2030). Считается, что это заставило остальные космические державы снова развернуть лунные программы. Так, например, ЕКА 28 сентября 2003 запустило свой ​​первый лунный зонд "Смарт-1", а Джордж Буш 14 января 2004 объявил, что в планы США входит создание новых пилотируемых космических кораблей, способных доставить людей на Луну, с целью заложить к 2020 году первые лунные базы.

Сегодня исследователям доступно 382 кг лунного грунта, собранного во время осуществления проекта "Аполлон" (1969-1972 гг) и около 300 г грунта, доставленного советскими автоматическими станциями Луна-16, Луна-20 и Луна-24. Этот грунт представляет собой около 2200 различных образцов из девяти мест Луны. Около 45 кг образцов NASA бесплатно передало ряда научно-исследовательских организаций в США и других странах. Образцы для исследования может получить любая научная организация, которая составит обоснованную заявку.

В начале XXI века. программы исследования Луны активизировались. О своих планах создать орбитальную окололунную станцию ​​объявили несколько стран, включая США, Китай, Индия, Россия, Япония. Международный космический консорциум планирует сделать это к 2010 г. Эксперты прогнозируют, что в 2012 г. наступит время массового запуска автоматизированных луноходов, а к 2015 г. будет создан подробную карту полезных ископаемых Луны [ Источник? ]. В 2020 г. планируется направить на Луну пилотируемую экспедицию и начать строительство обитаемой лунной базы, которая будет не только осваивать Луну, но и обеспечивать облегчение полетов на Марс и другие планеты Солнечной системы.

Мисяць.JPG

8. Селенология

Раздел науки, изучающий строение и химически-минералогический состав Луны называют селенологиею [3]. Благодаря размеру и составу Луны иногда считают, что он принадлежит к планетам земной группы наряду с Меркурием, Венерой, Землей и Марсом. Элементный и минералогический состав лунных пород близок к земным [1]. Поэтому изучая строение Луны, можно многое узнать о строении и развитии Земли.

Толщина коры Луны в среднем составляет 68 км, изменяясь от 0 км под лунным морем Кризисов до 107 км в северной части кратера Королева на обратной стороне. Под корой находится мантия и, возможно, небольшое ядро ​​из сернистого железа (радиусом приблизительно 340 км и массой, составляющей 2% массы Луны). В отличие от мантии Земли, мантия Луны только частично расплавленная. Интересно, что центр масс Луны располагается примерно в 2 км от геометрического центра в направлении Земли. На обратной стороне Луны кора тоньше [ Источник? ].

Материковые месячные районы составлен преимущественно анортозиты, реже - норито и дацитами. Лунные моря состоят преимущественно из базальтов. "Морские" лунные базальты отличаются от земных значительно повышенным содержанием титана и железа и пониженным - щелочных металлов ( натрия, калия). Материковые базальты (норито) отличаются от морских повышенным содержанием Аl 2 О 3, у них низкое содержание FeO и TiO 2. Возраст материковых лунных пород 4,0-4,5 млрд. лет. Возраст морских базальтов - 3,3-3,8 млрд. лет, что свидетельствует о вторичности их образования [1].

Измерение скорости спутников "Лунар Орбитер" позволили создать гравитационную карту Луны. С ее помощью впервые обнаружены такие объекты, как масконы [4] (от масс и кон центрация) - это массы вещества повышенной плотности. Гравитационные аномалии, обусловленные масконы, на Луне во много раз больше, чем на Земле.

Луна не имеет магнитного поля. Но некоторые из горных пород на его поверхности проявляют остаточный магнетизм, что указывает на то, что, возможно, в истории Луны было магнитное поле.

Не имея ни атмосферы, ни магнитного поля, поверхность Луны подвергается непосредственному воздействию солнечного ветра. В течение 4 миллиардов лет водородные ионы из солнечного ветра бомбардировали реголит Луны. Таким образом, образцы реголита, доставленные Аполлоном, оказались очень ценными для исследования солнечного ветра. Этот лунный водород также может быть использовано прежде как ракетное топливо [ Источник? ].


8.1. Сейсмология

Оставленные на Луне сейсмографы показали наличие сейсмической активности. Из-за отсутствия воды колебания лунной поверхности продолжительны по времени, могут длиться более часа.

Лунотрясения можно разделить на четыре группы:

  • приточные - случаются дважды в месяц, вызваны воздействием приливных сил Солнца и Земли
  • тектонические - нерегулярные, вызваны передвижением грунта Луны
  • метеоритные - из-за падения метеоритов,
  • термальные - через резкий нагрев лунной поверхности с восходом Солнца.

9. Селенография

Раздел науки, изучающий строение поверхности Луны, называют Селенографии [5].
Поверхность Луны можно разделить на два типа: очень старая горная местность с большим количеством кратеров (месячные материки) и относительно гладкие и молодежи лунные моря. Лунные моря, которые составляют примерно 16% всей поверхности Луны, - это огромные кратеры, возникшие в результате столкновений с небесными телами, которые были позже затоплены жидкой лавой. Большую часть поверхности покрыта реголитом - смесью тонкой пыли и скалистых обломков, образовавшихся столкновениями с метеоритами. З незрозумілої причини місячні моря сконцентровано на зверненому до Землі боці.

Більшість кратерів на оберненому до Землі боці Місяця названо іменами відомих осіб історії науки, таких як Тихо Браге, Коперник і Птолемей. Особливості ландшафту на зворотному боці мають більш сучасні назви на кшалт Аполлон, Гагарін і Корольов - здебільшого це російські назви, оскільки перші знімки зворотнього боку зроблено радянським кораблем Луна-3. На додачу до цих особливостей на зворотному боці Місяця є величезний басейн кратерів розміром 2250 км у діаметрі та 12 км завглибшки. Цей найбільший у Сонячній системі [ Джерело? ] басейн є чудовим прикладом багато-кільцевого кратера, який утворився внаслідок зіткнення. Він розташований у західній частині видимого боку (його видно з Землі).

Також виділяють [ Джерело? ] другорядні деталі місячного рельєфу - бані, хребти, долини і тріщини, котрі називаються місячними борознами (риллами).


9.1. Внутрішня структура

Місяць - диференційоване тіло, вона має геохімічну різну кору, мантію і ядро. Оболонка внутрішнього ядра багата залізом, вона має радіус 240 км, рідке зовнішнє ядро ​​складається в основному з рідкого заліза з радіусом приблизно 300-330 кілометрів. Навколо ядра знаходиться частково розплавлений прикордонний шар з радіусом близько 480-500 кілометрів. Ця структура, як вважають, з'явилося в результаті фракційної кристалізації з глобального океану магми незабаром після утворення Місяця 4,5 мільярда років тому. Місячна кора має в середньому товщину ~50 км.

Місяць другий супутник по щільності в Сонячній системі після Іо. Проте, внутрішнє ядро ​​Місяця мале, його радіус близько 350 км, це тільки ~ 20% від розміру Місяця, на відміну від ~ 50% у більшості інших землеподібних тіл. Складається місячне ядро ​​із заліза, легованого невеликою кількістю сірки і нікелю.


9.2. Карта Місяця

Місячний ландшафт своєрідний і унікальний. Місяць весь покритий кратерами різного розміру - від сотень кілометрів до пари міліметрів. Довгий час вчені не могли заглянути на зворотний бік Місяця, це стало можливо з розвитком технологій. Зараз вчені вже створили дуже докладні карти обох поверхонь Місяця. Детальні місячні картки складають для того, щоб в найближчому майбутньому підготуватися для висадки людини на Місяць, вдалого розташування місячних баз, телескопів, транспорту, пошуку корисних копалин тощо

У колишньому СРСР було створено "Повну карту Місяця" у масштабі 1:5 000 000 та глобус Місяця у масштабі 1:10 000 000. Для окремих ділянок є великомасштабні карти масштабом від 1:1 000 000 до 1:40, створені в СРСР та США [5]. 2011 року в Інтернеті було опубліковано наразі найдокладнішу фотографію зворотнього боку Місяця [6]. Зображення було складене з безлічі світлин, отриманих зондом NASA під назвою LRO.


10. Походження Місяця

Перші теорії утворення Місяця передбачали, що він утворився зі первинної газо-пилової хмари разом із Землею (як подвійна планета). Однак головним питанням такої теорії є пояснення значного збіднення залізом та спорідненими з ним елементами. Виходячи з середньої густини 3,34 г/см Місяць містить лише близько 5% залізонікелевої фази. Це значно менше, ніж вміст заліза у вуглецевих хондритах (28%), які вважаються залишками первинної протопланетної хмари, та менше, ніж у складі Землі (37%) чи інших планет земної групи (середня густина Меркурія - 5,94 г/см, Венери - 5,54 г/см, Марса - 3,94 г/см) [7].

Інші вчені пропонували теорії, за якими Місяць утворився в якихось інших місцях сонячної системи, збіднених залізом, і був захоплений Землею пізніше. Однак захоплення такого великого космічного тіла як Місяць із далекої орбіти видається вкрай малоймовірним. Переконливо пояснити значне збіднення Місяця на залізо (порівняно зі складом первинної протопланетної хмари) теж не вдається. Крім того, місячні базальти дуже подібні за складом до земних базальтів серединно-океанічних хребтів. Ізотопний склад кисню в них свідчить про споріднене походження Землі та Місяця (і відрізняється від хондритів).

Тому час від часу виникали гіпотези про відокремлення Місяця від Землі. Зокрема, таку теорію пропонував Дж. Дарвін (син Ч. Дарвіна).

Останнім часом набули популярності теорії, за якими Місяць утворився внаслідок зіткнення із Протоземлею іншої протопланети приблизно марсіанського розміру [8]. Імовірним місцем її утворення могла бути одна з троянських точок Лагранжа на земній орбіті. Цей планетоїд назвали Тейя [ Джерело? ]. Однак подібні теорії не пояснюють деякі особливості хімічного складу Місяця та його порід. Зокрема, з ізотопного складу місячних порід випливає, що на відміну від Землі, Місяцем втрачено майже весь первинний свинець, а той, що наразі входить до складу місячних порід, має радіогенне походження (тобто, утворився внаслідок радіоактивного розпаду урану та торію). Крім того, теорія не пояснює існуючий розподіл моменту імпульсу у системі Земля - Місяць [8].


11. Міжнародно-правові проблеми освоєння Місяця

Більшість правових питань освоєння Місяця було розв'язано 1967 року:

" Космічний простір і небесні тіла відкриті для дослідження і використання всіма державами на основі рівності і згідно з міжнародним правом.
Космічний простір і небесні тіла не підлягають національному привласненню ні шляхом проголошення на них суверенітету, ні шляхом використання або окупації, ні будь-якими іншими засобами.
"

- "Договір про принципи діяльності держав по дослідженню і використанню космічного простору, включаючи Місяць та інші небесні тіла". 27.01.1967 . http://zakon.rada.gov.ua/cgi-bin/laws/main.cgi?nreg=995_480 .


Примечания

  1. а б в Луна - www.franko.lviv.ua/publish/astro/bukvy/m1.pdf / / Астрономический энциклопедический словарь - www.franko.lviv.ua / publish / astro / Под общей редакцией И. А. Климишин и А. А. Корсунь. - Львов: ЛНУ-ГАО НАНУ, 2003. - С. 298-300. - ISBN 966-613-263-X, УДК 52 (031)
  2. (Рус.) М. Фасмер, этимологическим словарь русского языка, т. II, стр. 533.
  3. Селенология - www.franko.lviv.ua / publish / astro / bukvy / s.pdf / / Астрономический энциклопедический словарь - www.franko.lviv.ua / publish / astro / Под общей редакцией И. А. Климишин и А. А. Корсунь. - Львов: ЛНУ-ГАО НАНУ, 2003. - С. 419. - ISBN 966-613-263-X, УДК 52 (031)
  4. Масконы - www.franko.lviv.ua/publish/astro/bukvy/m1.pdf / / Астрономический энциклопедический словарь - www.franko.lviv.ua / publish / astro / Под общей редакцией И. А. Климишин и А. А. Корсунь. - Львов: ЛНУ-ГАО НАНУ, 2003. - С. 274. - ISBN 966-613-263-X, УДК 52 (031)
  5. а б Селенография - www.franko.lviv.ua / publish / astro / bukvy / s.pdf / / Астрономический энциклопедический словарь - www.franko.lviv.ua / publish / astro / Под общей редакцией И. А. Климишин и А. А. Корсунь. - Львов: ЛНУ-ГАО НАНУ, 2003. - С. 419. - ISBN 966-613-263-X, УДК 52 (031)
  6. "В Интернете опубликовали Наиболее обстоятельно Фотография обратной стороны Луны" - holosua.com. 25 марта 2011 .
  7. О.Г.Сорохтин, С.А.Ушаков Глава 3. Происхождение ЗЕМЛИ И ЕЕ ДОГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ИСТОРИЯ - www.evolbiol.ru/sorohtin07.pdf / / Развитие Земли - www.evolbiol.ru / sorohtin.htm. - М.: МГУ, 2002. - С. 60. (Рус.)
  8. а б О.Г.Сорохтин, С.А.Ушаков Глава 3. Происхождение ЗЕМЛИ И ЕЕ ДОГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ИСТОРИЯ - www.evolbiol.ru/sorohtin07.pdf / / Развитие Земли - www.evolbiol.ru / sorohtin.htm. - М.: МГУ, 2002. - С. 67. (Рус.)

См.. также

Литература


код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам