У 1609 році, після винаходу телескопа, людство зуміло вперше докладно розглянути свій космічний супутник. З того часу Місяць - це найбільш вивчене космічне тіло, а також перше, на якому зуміла побувати людина.
Перше, з чим належить розібратися - чим є наш супутник? Відповідь несподівана: хоча Місяць і вважається супутником, технічно він є такою ж повноцінною планетою, як і Земля. У неї великі розміри - 3476 кілометрів у поперечнику на екваторі - і маса 7,347×10 22 кілограм; Місяць лише небагатьом поступається найменшій планеті Сонячної Системи. Все це робить її повноцінним учасником гравітаційної системи Місяць-Земля.
Відомий і інший такий тандем у Сонячній системі та Харон. Хоча вся маса нашого супутника становить трохи більше сотої частини маси Землі, Місяць не звертається навколо самої Землі - вони мають загальний центр маси. А близькість до нас супутника породжує ще один цікавий ефект, приливне захоплення. Через нього Місяць завжди повернуто до Землі однією і тією ж стороною.
Більше того, зсередини Місяць влаштовано як повноцінну планету - вона має кору, мантію і навіть ядро, а в далекому минулому на ній існували вулкани. Проте від стародавніх ландшафтів уже нічого не залишилося – протягом чотирьох з половиною мільярдів років історії Місяця на нього падали мільйони тонн метеоритів та астероїдів, які збродили його, залишивши кратери. Деякі удари були настільки сильні, що прорвали її кору до самої мантії. Котловани від таких зіткнень утворили місячні моря, темні плями на Місяці, які легко помітні. Більше того, вони є виключно на видимому боці. Чому? Про це ми розповімо далі.
Серед космічних тіл, Місяць впливає на Землю найсильніше - крім, хіба, Сонця. Місячні припливи, які регулярно піднімають рівень води у світовому океані - найбільш очевидний, але не найсильніший вплив супутника. Так, поступово віддаляючись від Землі, Місяць сповільнює обертання планети – сонячний день виріс із початкових 5 до сучасних 24-х годин. А ще супутник є природним бар'єром проти сотень метеоритів та астероїдів, перехоплюючи їх на підльоті до Землі.
І поза сумнівом, Місяць – це ласий об'єкт для астрономів: як любителів, так і професіоналів. Хоча відстань до Місяця виміряна з точністю до метра за допомогою лазерних технологій, а зразки ґрунту з неї неодноразово привозили на Землю, там все ще залишається місце для відкриттів. Наприклад, вчені полюють за місячними аномаліями - таємничими спалахами та сяйвами на поверхні Місяця, не всім з яких є пояснення. Виявляється, наш супутник приховує набагато більше, ніж видно на поверхні – давайте ж розберемося у таємницях Місяця разом!
Топографічна карта Місяця
Характеристики Місяця
Науковому вивченню Місяця сьогодні понад 2200 років. Рух супутника на небосхилі Землі, фази і відстань від нього до Землі були докладно описані ще давніми греками - а внутрішню будову Місяця та її історія досліджуються космічними апаратами. Проте століття роботи філософів, а потім фізиків та математиків дали дуже точні дані про те, як виглядає і рухається наш Місяць, і чому вона саме така. Всі відомості про супутник можна розділити на кілька категорій, що взаємовипливають одна з одної.
Орбітальні характеристики Місяця
Як рухається Місяць навколо Землі? Якби наша планета була нерухомою, супутник обертався б майже ідеальним колом, час від часу трохи наближаючись і віддаляючись від планети. Але ж і сама Земля навколо Сонця – Місяцю доводиться постійно «наздоганяти» планету. А ще наша Земля не єдине тіло, з яким наш супутник взаємодіє. Сонце, що у 390 разів далі Землі від Місяця, масивніше Землі в 333 тисячі разів. І навіть з урахуванням закону зворотних квадратів, за яким інтенсивність будь-якого джерела енергії різко падає при віддаленні, Сонце притягує Місяць у 2,2 рази сильніший за Землю!
Тому кінцева траєкторія руху нашого супутника нагадує спіраль та ще й непросту. Ось місячної орбіти коливається, сам Місяць періодично наближається і віддаляється, а глобальних масштабах і зовсім відлітає від Землі. Ці ж коливання призводять до того, що видима сторона Місяця - це не одна й та сама півкуля супутника, але різні його частини, які поперемінно повертаються до Землі через «похитування» супутника на орбіті. Ці переміщення Місяця довготою і широтою називаються лібраціями, і дозволяють зазирнути за зворотний бік нашого супутника задовго до першого обльоту космічними апаратами. Зі сходу на захід Місяць провертається на 7,5 градуса, а з півночі на південь - на 6,5. Тому з Землі легко можна побачити обидва полюси Місяця.
Конкретні орбітальні характеристики Місяця корисні не тільки астрономам і космонавтам - наприклад, фотографами особливо цінується супермісяць: фаза Місяця, в якій вона досягає максимального розміру. Це повня, під час якої Місяць перебуває в перигеї. Наведемо основні параметри нашого супутника:
- Орбіта Місяця - еліптична, її відхилення від ідеального кола становить близько 0,049. Зважаючи на коливання орбіт, мінімальна відстань супутника до Землі (перигей) залишає 362 тисячі кілометрів, а максимальна (апогей) - 405 тисяч кілометрів.
- Загальний центр маси Землі та Місяця знаходиться за 4,5 тисячі кілометрів від центру Землі.
- Сидеричний місяць - повне проходження Місяця своєю орбітою - проходить за 27,3 дні. Однак для повного обороту навколо Землі та зміни місячних фаз потрібно на 2,2 дні більше - адже за той час, що Місяць йде своєю орбітою, Земля пролітає тринадцяту частину власної орбіти навколо Сонця!
- Місяць знаходиться в приливному захопленні Землі - він обертається навколо своєї осі з тією ж швидкістю, що й навколо Землі. Через це Місяць постійно повернуто до Землі однією і тією ж стороною. Такий стан характерний для супутників, які знаходяться дуже близько до планети.
- Ніч і день на Місяці дуже довгі – по половині земного місяця.
- У ті періоди, коли Місяць виходить з-за земної кулі, її видно на небі - тінь нашої планети поступово сповзає з супутника, дозволяючи висвітлювати його Сонцю, а потім закриває його. Зміни освітленості Місяця, видимі із Землі, називаються її . Під час молодика супутника не видно на небі, у фазі молодого Місяця з'являється її тонкий серп, що нагадує завиток букви «Р», у першій чверті Місяць освітлений рівно наполовину, а під час повного місяця його помітно найкраще. Подальші фази - друга чверть і старий місяць - відбуваються у зворотному порядку.
Цікавий факт: оскільки місячний місяць коротший за календарний, іноді за один місяць може бути два повні - друге називається «блакитним місяцем». Вона така ж яскрава, як і звичайне повне - Землю вона освітлює на 0,25 люкс (наприклад, звичайне освітлення всередині будинку становить 50 люкс). Сама Земля висвітлює Місяць у 64 рази сильніше – цілих 16 люксів. Зрозуміло, весь світ не власне, а відбите сонячне.
- Орбіта Місяця нахилена до площини орбіти Землі та регулярно її перетинає. Нахилення супутника постійно змінюється, варіюючи між 4,5° і 5,3°. На зміну способу Місяця йде понад 18 років.
- Місяць рухається навколо Землі зі швидкістю 1,02 км/с. Це набагато менше швидкості руху Землі навколо Сонця – 29,7 км/с. Максимальна швидкість космічного апарату, досягнута зондом на дослідження Сонця «Геліос-Б», становила 66 кілометрів на секунду.
Фізичні параметри Місяця та його склад
Для того щоб зрозуміти, наскільки великий Місяць і з чого він складається, людям знадобилося чимало часу. Лише 1753 року вчений Р. Бошкович зумів довести, що в Місяця немає істотної атмосфери, як і рідких морів - при покритті Місяцем зірки зникають миттєво, коли наявність дало можливість спостерігати їх поступове «загасання». Ще 200 років знадобилося на те, щоб радянська станція «Місяць-13» у 1966 році виміряла механічні властивості поверхні Місяця. А про зворотний бік Місяця взагалі не було нічого не відомо аж до 1959 року, поки апарат «Місяць-3» не зумів зробити перші його знімки.
Команда космічного корабля "Аполлон-11" доставила перші зразки на поверхню 1969 року. Також вони стали першими людьми, які побували на Місяці – до 1972 року на ньому приземлилося 6 кораблів і висадилися 12 астронавтів. Достовірності цих польотів часто сумнівалися - проте багато пунктів критиків виходили з їхньої необізнаності в космічній справі. Американський прапор, який за запевненнями конспірологів «не міг майоріти в безповітряному просторі Місяця», насправді твердий та статичний – його спеціально зміцнили твердими нитками. Це було зроблено спеціально для того, щоб зробити красиві знімки - полотно, що провисло, не настільки видовищне.
Багато спотворення кольорів і форм рельєфу у відбиття на шоломах скафандрів, в яких шукали фальсифікат, були обумовлені золотим напиленням на склі, що захищає від ультрафіолетового. Радянські космонавти, які дивилися трансляцію висадки астронавтів у реальному часі, також підтвердили достовірність того, що відбувається. А хто зможе обдурити експерта у своїй справі?
А повні геологічні та топографічні карти нашого супутника складаються до сьогодні. У 2009 році космічна станція LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter, Місячний Орбітальний Зонд) не тільки доставила найдетальніші знімки Місяця в історії, але й довела наявність на ній великої кількості замерзлої води. Він же поставив крапку у дискусії про те, чи були люди на Місяці, знявши сліди діяльності команди «Аполлон» із низької орбіти Місяця. Апарат був укомплектований обладнанням із кількох країн світу, у тому числі й із Росії.
Так як до дослідження Місяця підключаються нові космічні держави на кшталт Китаю та приватні компанії, свіжі дані надходять щодня. Ми зібрали основні параметри нашого супутника:
- Площа поверхні Місяця займає 37,9 х10 6 квадратних кілометрів – близько 0,07% від усієї площі Землі. Неймовірно, але це лише на 20% перевищує площу всіх заселених людиною місцевостей на нашій планеті!
- Середня густина Місяця 3,4 г/см 3 . Вона на 40% менша за щільність Землі - насамперед через те, що супутник позбавлений багатьох важких елементів на кшталт заліза, якими багата наша планета. Крім того, 2% маси Місяця припадає на реголіт - дрібну крихту каменю, створену космічною ерозією та ударами метеоритів, щільність якої нижча за звичайну породу. Його товща в окремих місцях сягає десятків метрів!
- Всі знають, що Місяць набагато менший за Землю, що позначається на його гравітації. Прискорення вільного падіння у ньому становить 1,63 м/с 2 - всього 16,5 відсотків від усієї сили тяжіння Землі. Стрибки астронавтів на Місяці були дуже високими незважаючи навіть на те, що їхні скафандри важили 35,4 кілограми – майже як лицарські обладунки! При цьому вони ще стримувалися: падіння за умов вакууму було досить небезпечним. Нижче – відео стрибків астронавта з прямої трансляції.
- Місячні моря охоплюють близько 17% всього Місяця - в основному його видимий бік, який майже на третину вкритий ними. Вони є слідами ударів особливо важких метеоритів, які буквально зірвали із супутника його кору. У цих місцях від мантії Місяця поверхня відокремлює лише тонкий, півкілометровий шар застиглої лави – базальту. Оскільки ближче до центру будь-якого великого космічного тіла концентрація твердих речовин зростає, у місячних морях більше металу, ніж будь-де по Місяцю.
- Основна форма рельєфу Місяця - це кратери та інші похідні від ударів та ударними хвилями, которастероїдів. Місячні гори і цирки були побудовані величезними змінювали структуру поверхні Місяця до невпізнання. Особливо сильна їхня роль була на початку історії Місяця, коли той був ще рідким - падіння піднімали цілі хвилі розплавленого каменю. Це стало причиною утворення місячних морів: звернена до Землі сторона була сильніше розпечена через концентрацію у ній важких речовин, через що астероїди впливали неї сильніше, ніж прохолодну зворотний бік. Причиною такого нерівномірного розподілу речовини стало тяжіння Землі, особливо сильне на початку історії Місяця, коли той був ближчим.
- Крім кратерів, гір і морів, у місяці існують печери і тріщини - вцілілі свідки тих часів, коли надра Місяця були також розпечені, як і , і на ній діяли вулкани. У цих печерах часто є водні льоди, як і в кратерів на полюсах, через що їх часто розглядають як місця для майбутніх місячних баз.
- Справжній колір поверхні Місяця дуже темний, ближче до чорного. По всьому ж Місяцю трапляються різні кольори - від бірюзово-блакитного до майже помаранчевого. Світло-сірий відтінок Місяця із Землі та на знімках обумовлений високою освітленістю Місяця Сонцем. Через темний колір, поверхня супутника відображає лише 12% від усіх променів, що падають від нашого світила. Якби Місяць світліший - і під час повнінь було б світло як удень.
Як сформувався Місяць?
Дослідження мінералів Місяця та його історія – одна з найважчих для вчених дисциплін. Поверхня Місяця відкрита для космічних променів, а тепло біля поверхні нічому затримувати - тому супутник вдень розжарюється до 105 ° C, а вночі остигає до -150 ° C. Двотижнева тривалість дня і ночі посилює вплив на поверхню - і в результаті мінерали Місяця змінюються до невпізнання з часом. Проте вдалося дещо з'ясувати.
Сьогодні вважається, що Місяць - це продукт зіткнення великого зародка планети, Тейї, із Землею, який стався мільярди років тому, коли наша планета була повністю розплавленою. Частина планети, що зіткнулася з нами (а вона була розміром з ), була поглинена - але її ядро разом з частиною поверхневої матерії Землі було викинуто за інерцією на орбіту, де і залишалося у вигляді Місяця.
Це доводить вже згадуваний вище дефіцит заліза та інших металів на Місяці - на той час, коли Тейя, вирвала шматок земної речовини, більшість важких елементів нашої планети було притягнуто гравітацією всередину, до ядра. Це зіткнення відбилося на подальшому розвитку Землі - вона почала обертатися швидше, а ось її обертання нахилилася, через що стала можливою зміна сезонів.
Далі Місяць розвивався як звичайна планета – у неї сформувалося залізне ядро, мантія, кора, літосферні плити і навіть своя атмосфера. Однак мала маса та бідний на важкі елементи склад призвів до того, що надра нашого супутника швидко охолонули, а атмосфера – випарувалася від високої температури та відсутності магнітного поля. Однак деякі процеси всередині все ще відбуваються - через рухи в літосфері Місяця іноді відбуваються місяцетруси. Вони представляють одну з головних небезпек для майбутніх колонізаторів Місяця: їх розмах доходить до 5 з половиною балів за шкалою Ріхтера, а тривають вони довше земних - немає океану, здатного увібрати в себе імпульс руху земних надр.
Основні хімічні елементи на Місяці – це кремній, алюміній, кальцій та магній. Мінерали, які утворюють ці елементи, схожі із земними і навіть зустрічаються на нашій планеті. Однак головна відмінність мінералів Місяця – це відсутність впливу води та кисню, що виробляється живими істотами, висока частка метеоритних домішок та сліди впливу космічного випромінювання. Озоновий шар Землі сформувався досить давно, а атмосфера спалює більшу частину маси падаючих метеоритів, дозволяючи воді та газам повільно, але впевнено змінювати вигляд нашої планети.
Майбутнє Місяця
Місяць – це перше космічне тіло після Марса, яке претендує на першочергову колонізацію людиною. У певному сенсі Місяць вже освоєно - СРСР та США залишили на супутнику державні регалії, а орбітальні радіотелескопи ховаються за зворотним боком Місяця від Землі, генератора багатьох перешкод в ефірі. Однак, що чекає наш супутник у майбутньому?
Головний процес, про який вже неодноразово згадувалося у статті - це віддалення Місяця за рахунок припливного прискорення. Воно відбувається досить повільно – супутник відлітає не більше ніж на 0,5 сантиметри на рік. Однак важливе тут зовсім інше. Дистанціюючись від Землі, Місяць уповільнює її обертання. Рано чи пізно може настати момент, коли доба на Землі триватиме стільки ж, скільки місячний місяць - 29-30 днів.
Однак видалення Місяця матиме свою межу. Після його досягнення, Місяць почне витками наближатися до Землі - причому набагато швидше, ніж віддалявся. Цілком врізатися їй, однак, не вдасться. За 12–20 тисяч кілометрів від Землі починається її порожнина Роша – гравітаційна межа, при якій супутник будь-якої планети може зберігати тверду форму. Тому Місяць на підльоті буде розірваний на мільйони маленьких фрагментів. Частина з них впаде на Землю, влаштувавши бомбардування в тисячі разів потужніше за ядерну, а інші утворюють навколо планети кільце на кшталт . Однак воно буде не таким яскравим - кільця газових гігантів складаються з льоду, який у рази яскравіший за темні породи Місяця - їх не завжди буде видно на небі. Кільце Землі створить проблему астрономам майбутнього - якщо, звичайно, на той час на планеті хтось залишиться.
Колонізація Місяця
Проте все це станеться за мільярди років. А до того часу людство розглядає Місяць як перший потенційний об'єкт для космічної колонізації. Однак що саме мається на увазі під «засвоєнням Місяця»? Нині ми разом переглянемо найближчі перспективи.
Багато хто представляє колонізацію космосу подібно до колонізації Землі часів Нового Століття - пошук цінних ресурсів, їх видобуток, а потім доставка назад додому. Однак це не застосовується до космосу - у найближчі пару сотень років доставка кілограма золота навіть з найближчого астероїда обходитиметься дорожче, ніж його видобуток із найскладніших і найнебезпечніших для роботи шахт. Також Місяць навряд чи виступить «дачним сектором Землі» у найближчому майбутньому – хоча там і є великі родовища цінних ресурсів, там важко вирощуватиме їжу.
Натомість наш супутник цілком може стати базою для подальшого освоєння космосу в перспективних напрямках – наприклад того ж Марса. Головна проблема космонавтики на сьогоднішній день - це обмеження ваги космічних апаратів. Для запуску доводиться будувати монструозні конструкції, яким потрібні тонни палива – адже треба подолати не лише тяжіння Землі, а й атмосферу! А якщо це міжпланетний корабель, то його треба ще й заправити. Це серйозно обмежує конструкторів, змушуючи їх віддавати перевагу економічність функціональності.
Місяць підходить для стартового майданчика космічних кораблів набагато краще. Відсутність атмосфери та низька швидкість для подолання тяжіння Місяця – 2,38 км/c проти 11,2 км/с Землі – роблять запуски набагато простіше. А поклади корисних копалин супутника дозволяють заощадити на вазі палива – камені на шиї космонавтики, що займає значну частку маси будь-якого апарату. Якщо розгорнути виробництво ракетного палива на Місяці, можна буде запускати великі та складні космічні кораблі, зібрані з деталей, доставлених із Землі. Та й складання на Місяці буде набагато простіше, ніж на навколоземній орбіті - і набагато надійніше.
Існуючі на сьогоднішній день технології дозволяють якщо не повністю, то частково здійснити цей проект. Однак будь-які кроки в цю сторону потребують ризику. Вкладення величезних грошей вимагатимуть дослідження щодо корисних копалин, і навіть розробка, доставка і тестування модулів майбутніх місячних баз. А одна передбачувана вартість запуску навіть початкових елементів здатна розорити цілу наддержаву!
Тому колонізація Місяця - це предмет не стільки роботи вчених та інженерів, скільки людей усього світу для досягнення такої цінної єдності. Бо у єдності людства криється справжня сила Землі.
> > > Розміри Місяця
Якого розміру Місяць- супутник Землі. Опис маси, щільності та сили тяжіння, реальний та видимий розмір, супермісяць, ілюзія Місяця та порівняння із Землею на фото.
Місяць – найяскравіший об'єкт на небі (після Сонця). Земному спостерігачеві вона здається гігантською, але це лише тому, що розташована ближче за інші об'єкти. За розмірами займає 27% земного (співвідношення 1:4). Якщо порівнювати з іншими супутниками, то наш крупно на 5-му місці.
Середній місячний радіус займає 1737,5 км. Помножене надвоє значення буде діаметром (3475 км). Екваторіальне коло – 10917 км.
Площа Місяця – 38 мільйонів км 2 (це менше за будь-яку загальну площу континенту).
Маса, щільність та сила тяжіння
- Маса – 7.35 х 1022 кг (1.2% земної). Тобто Земля перевищує місячну масу у 81 раз.
- Щільність – 3.34 г/см3 (60% земної). За цим критерієм наш супутник посідає друге місце, програючи місяцю Сатурна Іо (3.53 г/см3).
- Сила тяжіння наростає лише до 17% земної, тому 100 кг там перетворяться на 7.6 кг. Саме тому космонавти можуть так високо стрибати на місячній поверхні.
Супермісяць
Місяць обертається навколо Землі не по колу, а еліпсу, тому іноді знаходиться набагато ближче. Найбільш наближену відстань називають перигеєм. Коли цей момент збігається з повним місяцем, ми отримуємо супермісяць (на 14% більше і на 30% яскравіше звичайної). Вона повторюється кожні 414 днів.
Ілюзія горизонту
Існує оптичний ефект, через який видимі розмір Місяця здається ще більшим. Це відбувається, коли він піднімається за віддаленими об'єктами на лінії горизонту. Цей трюк називають місячною ілюзією чи ілюзією Понзо. І хоча за нею спостерігають уже багато століть, точного пояснення поки що немає. На фото можна порівняти розмір Місяця та Землі, а також Сонця з Юпітером.
Одна з теорій говорить про те, що ми звикли стежити за хмарами на висоті та розуміємо, що на горизонті вони віддалені від нас кілометрами. Якщо хмари на горизонті досягають такого ж розміру, як і ті, що над головою, то, незважаючи на відстань, ми згадуємо, що вони мають бути величезними. Але оскільки супутник з'являється у тому розмірі, як і над головою, мозок автоматично націлюється збільшення масштабу.
Не всі погоджуються з таким формулюванням, тому є й інша гіпотеза. Місяць здається близьким до горизонту, тому що ми не можемо порівняти його розмір з деревами та іншими земними об'єктами. Без порівняння вона видається більшою.
Щоб перевірити наявність ілюзії Місяця, потрібно прикласти великий палець до супутника та порівняти розмір. Коли вона знову повернеться у висоту, повторіть цей метод знову. Вона буде такого самого розміру, як і раніше. Тепер ви знаєте, який розмір Місяця.
Місяць, коли ми бачимо його високо над горизонтом, здається нам дуже невеликим: видимі розміри його зазвичай порівнюють з предметами, що мають 25-30 см у поперечнику. Коли ми бачимо Місяць близько біля горизонту, його розміри здаються набагато більшими. Часто думають, що в цьому випадку Місяць ближчий до нас, але це зовсім невірно: вимірами встановлено, що Місяць і біля горизонту, і високо над головею має однакові видимі розміри.
Коли Місяць знаходиться низько над горизонтом, ми мимоволі перебільшуємо його видимі розміри, порівнюючи диск Місяця з предметами, які видно у тому напрямку, де знаходиться Місяць (будинки, дерева тощо). Внаслідок своєї віддаленості ці предмети також мають дуже малі видимі розміри; ми ж несвідомо зіставляємо видимі розміри Місяця зі справжніми розмірами земних предметів.
Визначення видимих розмірів Місяця у небі шляхом порівняння із земними предметами виробляється різними людьми по-різному. Але точніші об'єктивні дані щодо цього: видимі розміри Місяця ми можемо приблизно порівняти з видимими розмірами бронзової копійки, поміщеної на відстані одного метра від нас.
Це здається абсолютно неймовірним. Але що так, неважко переконатися кожному. Спробуйте самі виміряти видимий діаметр Місяця, скориставшись невеликою смужкою паперу.
Постараємося точніше зробити на краю цієї смужки невеликий виріз, в який повністю вмістився б весь видимий діаметр Місяця, від краю до краю. Зробивши це, виміряємо виріз: розмір його приблизно дорівнює діаметру бронзової копійки.
Можна уявити видимі розміри Місяця у небі, зробивши інший досвід. Візьміть у місячну ніч дзеркало, станьте спиною до Місяця і подивіться, як великий Місяць, що відображається в ньому. Ви побачите невелику світлу плямку, розміром приблизно півсантиметра. Але, звичайно, справжні розміри Місяця дуже далекі від її видимих розмірів: Місяць дуже далекий від нас і тому тільки здається маленьким.
Знаючи дійсну відстань до Місяця і маючи можливість якнайточніше виміряти видимий її діаметр (діаметр), можна обчислити і його справжній діаметр. Виявляється, що дійсний діаметр Місяця (найбільша відстань від краю до краю) дорівнює 3476 км. Це приблизно дорівнює відстані від Москви до Томська.
Як відомо, екваторіальний діаметр земної кулі дорівнює 12757 км. Значить, за своїм діаметром Місяць менше Землі вчетверо. Точніше кажучи, діаметр Місяця дорівнює 0.272 діаметра Землі (7).
Але Місяць-куля, як і Земля. Обчислено, що коло цієї кулі дорівнює 10 920 км; вона, отже, менша за екваторіальне коло Землі, що дорівнює 40 077 км, приблизно вчетверо А поверхня Місяця дорівнює 37 965 499 кв. км, тобто вона менша за поверхню земної кулі, що становить 510 000 000 кв. км, майже 14 разів.
Поверхня Місяця за площею можна порівняти з простором, який займає на Землі Північна і Південна Америка разом. Наша неосяжна батьківщина займає територію, що перевищує половину всієї поверхні Місяця.
Користуючись тепер відомою формулою геометрії для визначення об'єму кулі, легко обчислити і об'єм Луни в кубічних кілометрах. Ось яким числом цей обсяг виражається: 2210200000 куб. км.
Тим часом обсяг земної кулі визначається числом 1083 000 000 000 куб. км. Отже, за обсягом Місяць менше земної кулі у 50 разів; точніше: обсяг Місяця становить 0.0202 земної кулі.
Дуже чудово, однак, що Місяць має масу відносно меншу, ніж Земля.
Нагадаємо читачам, що масу будь-якого тіла характеризує кількість речовини, укладеної в ньому при даному його обсязі. Чим більше речовини в цьому тілі, тим більше воно важить; отже, тим більше треба застосувати зусиль до того, припустимо, щоб підняти або зрушити з місця це тіло.
Ретельні спостереження за рухом Місяця та точні підрахунки дозволяють зробити висновок, що Місяць легший за Землю майже в 82 рази. А за обсягом, як ми вже знаємо, Місяць менший за Землю, приблизно, у п'ятдесят разів. Значить Місяць має меншу щільність, ніж Земля (всього 0.6 щільності Землі). Втім, про щільність Місяця ми ще говоритимемо далі.
Такими є основні цифри, що характеризують розміри Місяця. Ми бачимо, що Місяць далеко не такий малий, як думали про нього раніше, як малювали його в казках і релігійних легендах і який він представляється оці.
Місяць - супутник Землі, що є найближчим до Сонця, оскільки Венера та Меркурій не мають подібних астрономічних об'єктів. Людський інтерес до нічного світила не вщухає ось уже яке століття. Завдяки сучасним науковим дослідженням ми знаємо багато корисної інформації про нашого природного супутника: діаметр Місяця, зовнішню структуру його поверхні, а також вплив на Землю. Але деякі теми, наприклад процес походження, так і залишаться для допитливого розуму людини лише його теоріями.
Виникнення
На сьогоднішній момент вченими виділяються три основні гіпотези появи Місяця:
Газопилова хмара одночасно утворила Землю та її супутник (причиною спростування вважається різний склад космічних тіл);
Раніше сформована поверхня була захоплена нашою планетою (на користь гіпотези були наведені легенди про час, коли на небі Місяця ще не спостерігалося);
Удар великого космічного об'єкта Землю призвів до утворення її супутника.
Саме остання теорія, яка отримала назву «Гігантське зіткнення», є найправдоподібнішою. Згідно з цією гіпотезою, утворення Місяця є наслідком зіткнення нашої планети з космічним об'єктом Теей. В 1975 планетологи У. Хартман і Д. Девіс припустили, що вищезгадана протопланета зіткнулася з краєм Землі. Через війну кілька земної мантії і більшість Тейї були викинуті на орбіту. Згодом уламки зібралися в майбутній супутник, а швидкість обертання Землі різко збільшилася (за 5 годин робила один оборот).
Загальні відомості
Відстань від планети до її супутника становить приблизно 384 тис. км. Через еліптичну орбіту ця величина коливається від 356 400 до 406 800 км. Діаметр Місяця становить четверту частину діаметра Землі. Швидкість природного супутника досягає позначки 1,02 кілометра в секунду. Для повного обороту навколо Землі нічному світилу потрібно приблизно 27 діб. Вісь супутника має нахил 88 ° 28 ". Діаметр Місяця в числовому вираженні дорівнює 3476 км.
Фази
Без перебільшення ця тема хвилює людське населення більше, ніж будь-що інше пов'язане з супутником, адже багато хто давно помічав постійну зміну настрою чи фізичного стану в певний період місяця. Насправді фази – це освітлений Сонцем, видимий нам діаметр Місяця, який періодично затемняється. Такі зміни пов'язані із взаємним розташуванням нашої планети, нічного та денного світила.
Молодий місяць - це процес, коли Місяць, Сонце і Земля розташовані на одній лінії. У такому положенні супутника не видно людині. Перша чверть місячної фази спостерігається через дві доби. Саме тоді ми бачимо супутник як вузького серпа. Цей процес відбувається через відхилення Місяця від тієї лінії, на якій вона знаходиться під час молодика.
Після двох тижнів настає повний місяць. Космічні об'єкти знову розташовуються на одній лінії в такому порядку: Місяць – Земля – Сонце. Від інших фаз повня відрізняється різними явищами, наприклад такими, як затемнення та морські припливи. У цей час видимий діаметр місяця повністю освітлений.
Через три тижні після молодика супутник Землі знову видно лише наполовину. Це явище отримало назву «остання чверть». З кожним днем місячний серп стає все вже, допоки не зникне зовсім, після чого знову почнеться фаза молодика.
Класифікація короткочасних феноменів
Туманні явища найчастіше спостерігаються в районі кратера Плутон та моря Криз. Передбачається, що подібні зникнення деяких видимих раніше частин Місяця пов'язані з виходом газу з його глибин через припливну силу нашої планети, що у 32 разу вище місячної Землі.
Причиною спалахів, найімовірніше, є падіння метеоритів на поверхню Місяця. У травні 1972 року було зареєстровано тисячотонний тротиловий удар неподалік посадки " Аполлона-14 " .
Тіньові явища є появою темних ділянок у місцях, де таких не повинно бути. Наприклад, Сонце розташоване високо, а дно одного з кратерів у тіні. Причиною цього феномена є термічний удар. Під час сходу Сонця температура поверхні супутника варіюється від -120 до +110 градусів, що нерідко викликає збільшення місячних порід.
Колонізація
Місяць – супутник Землі, єдине місце в космосі, крім нашої планети, де побувала людина. НАСА створила програму «Сузір'я», за допомогою якої мала розроблятися необхідна інфраструктура, яка б забезпечила польоти та створення бази на Місяці. Все це дозволило б людству вирушити на Марс. 1 лютого 2010 року президент США Б. Обама ухвалив рішення щодо припинення фінансування цієї програми.
Трохи згодом НАСА представило свій новий проект під назвою «Аватари на Місяці». Суть полягає в експедиції, в якій візьмуть участь роботи із пристроєм телеприсутності. Управління аватарами проводитиметься за допомогою спеціально розроблених костюмів дистанційного керування. Як уже було сказано, діаметр Місяця в кілометрах становить близько 3,5 тисяч, а, використовуючи нову американську програму, фахівці з різних областей зможуть завдяки віртуальній присутності вивчати видиму частину супутника із Землі. Цей метод позбавить необхідності використовувати занадто дорогі космічні кораблі і численні системи життєзабезпечення.
Місяць– природний супутник Землі. Л. звертається навколо Землі за еліптич. орбіті з ексцентриситетом 0,05490 і великою піввіссю, що дорівнює порівн. відстані від Землі – 384 400 км. наиб. відстань від Землі в апогеї 405500 км, найменша в перигеї 363300 км.
Баріцентр системи Земля-Місяць знаходиться на відстані 4670 км від центру мас Землі. Площина орбіти Л. нахилена до площини екліптики на кут. Порівн. швидкість руху Л. орбітою 1,023 км/с (3683 км/год). Добова швидкість видимого руху Л. серед зірок. Період орбітального руху Л. 27,32166 діб (сидеричний місяць) і дорівнює періоду осьового обертання. Завдяки цій рівності до Землі постійно звернена одна й та сама півкуля Л. Зміна фаз Л. відбувається з періодом 29,53059 діб (синодичний місяць). Екватор Л. має пост. нахил до площини екліптики. Нерівномірність орбітального руху за пост. швидкості осьового обертання Л. призводить до явища лібрації за довготою з найбільшим значенням. Нахил поверхні екватора Л. до поверхні її орбіти викликає лібрації по широті з наиб. значенням. Завдяки лібраціям із Землі спостерігається поверхні Л. Періодично поблизу фази повного місяця Л. виявляється частково або повністю в конусі земної тіні і відбуваються місячні затемнення.
Геом. фігура Л. близька до сфери, порівн. радіус до-рой 1738,0 км. Кут. радіус видимого диска Л. (на пор. відстані від Землі). Площа поверхні та обсяг Л. відповідно і Маса Л. дорівнює, тобто р. Порівн. місячних порід. Неоднорідності щільності місячних надр виявляються через аномалії гравітації. поле Л. При загальній нецентральності гравітації. поле Л. має місцеві аномалії, що викликають деформацію еквіпотенційних поверхонь. наиб. великі аномалії – маскони – мають місцевий надлишок мас ок. маси Л.
Темні області лежить на поверхні Л. умовно зв. морями, світлі – материками. Загальна площа морських утворень лежить на поверхні Л. . основ. моря зосереджені в межах видимої півкулі Л., що узгоджується з різною потужністю кори на видимій та зворотній півкулях. У масштабах всієї Л. різниця порівн. рівнів материків і морів досягає 2,3 км, у межах видимої півкулі це значення становить 1,4 км. Кругові моря, пов'язані з масконами, розташовуються в середньому на 1,3 км нижче за рівень морів неправильної форми і на 4,0 км нижче порівн. рівня материків. основ. формою рельєфу є кільцеві структури разл. розмірів – кратери ударного походження. Загальний розподіл числа кратерів (на одиниці площі) за розмірами описується статечною ф-цією. Сліди тектоніч. процесів зафіксовані як лінійних структур в осн. типу розломів, борозен та складок. Поверхневий шар речовини Л. - реголіт - є пухким покривом роздроблених порід, що складається з фрагментів різної крупності (величини), включаючи тонку пилоподібну фракцію. Середня товщина шару реголіту 2-3 м-коду.
Мінералогіч. склад місячних порід близький до земних пород типу базальтів, норитів та анортозитів. Основними породоутворюючими мінералами, як і на Землі, є піроксен, плагіоклаз, ільменіт та олівін. При загальній схожості із земними місячні породи помітно відрізняються за змістом отд. оксидів у базальтах, зокрема заліза (більше ) та титану (до ). Деякі зразки базальтових і норитових порід мають підвищений вміст калію, рідкісноземельних елементів і фосфору (т. зв. крипові породи). Моря складені породами базальтового типу. Материки складаються з порід анортозитового ряду. Від морських базальтів і норитів (неморських базальтів) анортозити відрізняються вищим вмістом оксидів алюмінію (до) та кальцію (до). Зміст оксидів заліза та титану у цих породах істотно нижчий. Щільність світлих материкових порід анортозитового складу менше порівн. щільності
Л. і становить прибл. 2,9 г/см 3 . Щільність морських базальтів 3,3 г/см 3 т. е. практично збігається з пор. щільністю Л. Це означає, що легкі анортозитові породи утворюють тонку зовнішню. оболонку - місячну кору, а морські базальти мають прямий зв'язок із глибинною речовиною надр.
Природна сейсмічність надр Л. щодо невелика. Виділення повної сейсміч. енергії в тілі Л. менше ерг у рік, що в раз менше, ніж на Землі. Порівн. магнітуда не перевищує 2 бали але шкалою Ріхтера. Сейсмометри на поверхні дозволяють фіксувати від 600 до 3000 місячних трясінь на рік. Згідно з активними сейсмічними експериментами та вивчення характеру поширення об'ємних хвиль при глибокофокусних місячнотрусах, надра Л. діляться на дек. зон. Найвища верх. зона, що має на видимому боці потужність (товщину) прибл. 60 км, а на зворотній – бл. 100 км, ототожнюється із місячною корою. Швидкість поздовжніх хвиль у другому шарі потужністю прибл. 250 км. лежить у межах від 7,8 до 8,1 км/с. Основними складовими цього шару - верх. мантії - можуть бути олівін та піроксен. Третя зона - порівн. мантія – має потужність бл. 500 км. Характерним нею є зменшення швидкості поперечних хвиль до 3,6-4,0 км/с. Очевидно, морські базальти виникли внаслідок часткового порід у цій зоні. Нижче. область порівн. мантії на глибинах 600-800 км включає осередки глибокофокусних лунотрясінь. Четверта зона – ниж. мантія - відрізняється повним зникненням поперечних хвиль, що можна пояснити частково розплавленим станом порід. Отже, на глибині прибл. 800 км закінчується тверда оболонка - літосфера - і починається місячна астеносфера, ймовірна темп-ра верх. частини якої оцінюється значенням бл. 1200 К. На глибині 1380-1570 км різко зменшується швидкість поздовжніх хвиль, що виділяє межу п'ятої зони – ядра. У припущенні повного розплаву речовини цієї частини місячних надр розрахунки дають величину швидкості поздовжніх хвиль. 5 км/с. Як попередня гіпотеза висувається модель ядра, що складається з сульфіду заліза, з масою не більше маси всієї Л.
Критич. швидкість для Л. 2,38 км/с, перша космічна – 1,68 км/с. У більшості випадків швидкості теплового руху газових частинок перевищують ці значення, тому гази або залишають навколомісячний простір, або розсіюються на великі відстані від поверхні Л. Газова оболонка - атмосфера Л. - знаходиться в сильно розрідженому стані та за своїми фіз. властивостям аналогічна умовам у земній. основ. компонентами є водень, гелій, неон та аргон у сильно іонізованому стані. наиб. щільність газової оболонки спостерігається в нічний час і в перерахунку на щільність поверхні відповідає сумарної концентрації іонів газів бл. . Вдень концентрація газів падає до. Ця величина становить ~10 -13 концентрації молекул газів у земній атмосфері, але на три-чотири порядки вище концентрації частинок сонячному вітріз відривом 1 а. е. від Сонця.
Л. практично не має глобального магн. полем дипольної природи і є немагнітною, порівняно непровідною та холодною діелектрич. сферою, що поглинає плазму сонячного вітру та потоки енергійних частинок, що вільно падають на її поверхню. Обтікаючи Л., сонячний вітер утворює тінь, протяжність якої змінюється в залежності від взаємної орієнтації напрямку сонячного вітру і силових ліній міжпланетного магн. поля. Розмір глобального магн. поля лежить на поверхні Л. вбирається у 0,5 гам. Напруженість місцевого магн. поля, що пояснюється в осн. палеомагнетизм, може досягати в отд. випадках 100-300 гам на материку,
від 43 до 103 гам у районах перехідного типу та від 40 до 3-6 гам у морських районах.
За оцінками, заснованими на наземних спостереженнях метеоритної речовини в навколоземному просторі, загальний потік падаючих на Л. твердих тіл з масами від г (мікрометеорити) до г (великі метеорити та астероїди) становить бл. основ. масу складають мікрометеорити, що падають постійно зі швидкістю бл. 25 км/с. За даними безпосередніх вимірювань на поверхні Л., щільність потоку цих частинок складає наявність посту. фону надмірної яскравості в УФ-і видимій областях спектру, виявленого за спостереженнями безпосередньо на поверхні, вказує на існування над поверхнею Л. розрідженої хмари товщиною бл. км, при розмірах частинок 70 мкм і концентрації порядку , що у раз перевищує концентрацію пилових частинок міжпланетному просторі.
Поверхня покривної речовини Л., що відображає, має унікальні оптич. властивості. Індикатриса відбиття Л. сильно витягнута у бік джерела світла. Максимум яскравості поверхні Л. досягається при збігу напрямків падаючого і відбитого променів, що спостерігається. Для умов спостереження із Землі це відповідає фазі повного місяця. Візуальна зоряна величина Л. в справжній повний місяць становить бл. . Геом. альбедо 0,147, сферич. альбедо 0,075, Порівн. відбивна здатність усієї місячної поверхні, материкових областей, морських областей. Поверхневий шар Л. за своїм оптичним. властивостям великою мірою однорідний. Відбитий Л. потік випромінювання частково поляризований. Максимум місячного світла настає при фазових кутах і досягає ступеня поляризації для всього освітленого диска приблизно. Максимум відбитого випромінювання Л. посідає довжину хвилі приблизно 0,6 мкм, т. е. проти сонячним світлом має трохи червонуватий відтінок. Ступінь почервоніння залежить від типу поверхні. Максимум свого Л. припадає на область 7 мкм. Темп-pa поверхні в соняшниковій точці досягає 400 К. До кінця місячної ночі поверхня остигає до 100 К.
Питання освіти та ранньої історії Л. остаточно ще не вирішені. Немає повної ясності щодо того, де сформувалася Л. як самостійне небесне тіло. Деякі особливості хім. Склад місячних порід дозволяють припустити, що Л. і Земля утворилися в одній і тій же зоні Сонячної системи, але не були в минулому єдиним цілим. Гіпотеза відділення Л. від Землі та гіпотеза захоплення Л. Землею зустрічаються з багатьма труднощами. На ранній стадії існування Л. (4,3-4,6 млрд. років тому) відбулася глобальна магматич. диференціація, в результаті якої сформувалися кора і верх. мантія Л. при досить інтенсивному метеоритному бомбардуванні. Більшість великих материкових кратерів та величезні западини – місячні басейни – з'явилися саме в цю епоху. Завершальна стадія утворення гігантських западин, що згодом стали на видимій півкулі морями, збіглася з виплавленням та кристалізацією на поверхні порід норитового складу. Процес раннього місячного вулканізму, що породив базальтове покриття місячних морів, мав два сплески активності надр. Перший завершився виплавленням базальтів із пор. віком 3,7 млрд. Років. Другий пов'язаний з виплавленням з надр базальтів із пор. віком 3,2 млрд років. Наступні два млрд. років є часом повного поступового згасання місячного вулканізму та затвердіння порід верх. та пор. мантії на глибину за кілька сотень км. Метеоритне бомбардування перетворилося на осн. фактор формування суч. рельєфу Л.
Літ.:Рускол Є. Л., Походження Місяця, М., 1975; Галкін І. Н., Геофізика Місяця, М., 1978; Сагітов М. У., Місячна гравіметрія, М., 1979; Шевченка Ст Ст, Сучасна селенографія, М., 1980; його ж, Місяць та її спостереження, М., 1983. В. В. Шевченка.