Среднее расстояние между центрами Земли и Луны - 384 467 км (0,002 57 а. е., ~ 30 диаметров Земли).
Видимая звёздная величина полной Луны на земном небе −12,71m. Освещённость, создаваемая полной Луной возле поверхности Земли при ясной погоде, составляет 0,25 - 1 лк.
Луна является единственным астрономическим объектом вне Земли, на котором побывал человек.
Название
Слово луна восходит к праслав. *luna < пра-и.е. *louksnā́ «светлая» (ж. р. прилагательного *louksnós), к этой же индоевропейской форме восходит и лат. lūna «луна». Греки называли спутник Земли Селеной (др.-греч. Σελήνη), древние египтяне - Ях (Иях).
Луна как небесное тело
Орбита
С древних времён люди пытались описать и объяснить движение Луны. Со временем появлялись всё более точные теории.
Основой современных расчётов является теория Брауна. Созданная на рубеже XIX-XX веков, она описывала движение Луны с точностью измерительных приборов того времени. При этом в расчёте использовалось более 1400 членов (коэффициентов и аргументов при тригонометрических функциях).
Современная наука может рассчитывать движение Луны и проверять эти расчёты с ещё большей точностью. Методами лазерной локации расстояние до Луны измеряется с ошибкой в несколько сантиметров. Такую точность имеют не только измерения, но и теоретические предсказания положения Луны; для таких расчётов используются выражения с десятками тысяч членов и не существует предела их количества, если потребуется ещё более высокая точность.
В первом приближении можно считать, что Луна движется по эллиптической орбите с эксцентриситетом 0,0549 и большой полуосью 384 399 км. Реальное движение Луны довольно сложное, при его расчёте необходимо учитывать множество факторов, например, сплюснутость 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:
обращение вокруг Земли по эллиптической орбите с периодом 27,32166 суток, это так называемый сидерический месяц (то есть движение измерено относительно звёзд);
поворот плоскости лунной орбиты: её узлы (точки пересечения орбиты с эклиптикой) смещаются на запад, делая полный оборот за 18,6 лет. Это движение является прецессионным;
поворот большой оси лунной орбиты (линии апсид) с периодом 8,8 лет (происходит в противоположном направлении, чем указанное выше движение узлов, то есть долгота перигея увеличивается);
периодическое изменение наклона лунной орбиты по отношению к эклиптике от 4°59′ до 5°19′;
периодическое изменение размеров лунной орбиты: перигея от 356,41 до 369,96 тыс. км, апогея от 404,18 до 406,74 тыс. км;
постепенное удаление Луны от Земли вследствие приливного ускорения (примерно на 4 см в год), таким образом, её орбита представляет собой медленно раскручивающуюся спираль.
Общее строение
Луна состоит из коры, верхней мантии (астеносферы), средней мантии, нижней мантии и ядра. Атмосфера практически отсутствует. Поверхность Луны покрыта так называемым реголитом - смесью тонкой пыли и скалистых обломков, образующихся в результате столкновений метеоритов с лунной поверхностью. Ударно-взрывные процессы, сопровождающие метеоритную бомбардировку, способствуют взрыхлению и перемешиванию грунта, одновременно спекая и уплотняя частицы грунта. Толщина слоя реголита составляет от долей метра до десятков метров.
Толщина коры Луны меняется в широких пределах от 0 до 105 км. По данным со спутников гравитационной разведки GRAIL, толщина лунной коры больше на том полушарии, которое обращено к Земле.
Условия на поверхности Луны
Атмосфера Луны крайне разрежена. Когда поверхность не освещена Солнцем, содержание газов над ней не превышает 2,0·10 5 частиц/см³ (для Земли этот показатель составляет 2,7·10 19 частиц/см³), а после восхода Солнца увеличивается на два порядка за счёт дегазации грунта. Разрежённость атмосферы приводит к высокому перепаду температур на поверхности Луны (от −160 °C до +120 °C), в зависимости от освещённости; при этом температура пород, залегающих на глубине 1 м, постоянна и равна −35 °C. Ввиду практического отсутствия атмосферы, небо на Луне всегда чёрное, со звёздами, даже когда Солнце находится над горизонтом.
Земной диск висит в небе Луны почти неподвижно. Причины небольших ежемесячных колебаний Земли по высоте над лунным горизонтом и по азимуту (примерно по 7°) такие же, как у либраций. Угловой размер Земли при наблюдении с Луны в 3,7 раз больше, чем лунный при наблюдении с Земли, а закрываемая Землёй площадь небесной сферы в 13,5 раз больше, чем закрываемая Луной. Степень освещённости Земли, видимая с Луны, обратна лунным фазам, видимым на Земле: в полнолуние c Луны видна неосвещённая часть Земли, и наоборот. Освещение отражённым светом Земли примерно в 50 раз сильнее, чем освещение лунным светом на Земле, максимальная видимая звёздная величина Земли на Луне составляет приблизительно −16 m .
Гравитационное поле
Гравитационный потенциал Луны традиционно записывают как сумму трёх слагаемых:
где δW - приливный потенциал, Q - центробежный потенциал, V - потенциал притяжения. Потенциал притяжения обычно раскладывают по зональным, секторальным и тессеральным гармоникам:
где P n m - присоединённый полином Лежандра, G - гравитационная постоянная, M - масса Луны, λ и θ - долгота и широта.
Приливы и отливы
Гравитационное влияние Луны вызывает на Земле некоторые интересные эффекты. Наиболее известный из них - морские приливы и отливы. На противоположных сторонах Земли образуются (в первом приближении) две выпуклости - со стороны, обращённой к Луне, и с противоположной ей. В мировом океане этот эффект выражен намного сильнее, чем в твёрдой коре (выпуклость воды больше). Амплитуда приливов (разность уровней прилива и отлива) на открытых пространствах океана невелика и составляет 30-40 см. Однако вблизи берегов вследствие набега приливной волны на твёрдое дно приливная волна увеличивает высоту точно так же, как обычные ветровые волны прибоя. Учитывая направление обращения Луны вокруг Земли, можно составить картину следования приливной волны по океану. Сильным приливам больше подвержены восточные побережья материков. Максимальная амплитуда приливной волны на Земле наблюдается в заливе Фанди в Канаде и составляет 18 метров.
Хотя для земного шара величина силы тяготения Солнца почти в 200 раз больше, чем силы тяготения Луны, прили́вные силы, порождаемые Луной, почти вдвое больше порождаемых Солнцем. Это происходит из-за того, что приливные силы зависят не только от величины гравитационного поля, а ещё и от степени его неоднородности. При увеличении расстояния от источника поля неоднородность уменьшается быстрее, чем величина самого поля. Поскольку Солнце почти в 400 раз дальше от Земли, чем Луна, то приливные силы, вызываемые солнечным притяжением, оказываются слабее.
Магнитное поле
Считается, что источником магнитного поля планет является тектоническая активность. Например, у Земли поле создаётся движением расплавленного металла в ядре, у - последствиями прошлой активности.
«Луна-1» в 1959 году установила отсутствие однородного магнитного поля на Луне. Результаты исследований учёных Массачусетского технологического института подтверждают гипотезу, что у неё было жидкое ядро. Это укладывается в рамки самой популярной гипотезы происхождения Луны - столкновение Земли примерно 4,5 миллиарда лет назад с космическим телом размером с Марс «выбило» из Земли огромный кусок расплавленной материи, который позже превратился в Луну. Экспериментально удалось доказать, что на раннем этапе существования у Луны было аналогичное земному магнитное поле.
Наблюдение Луны с Земли
Связь фаз Луны с её положением относительно Солнца и Земли. Зелёным цветом выделен угол, на который Луна повернётся с момента окончания сидерического месяца до момента окончания синодического месяца.
В южном полушарии Луна - перевернутая, как на этом австралийском снимке.
Угловой диаметр Луны очень близок к солнечному и составляет около половины градуса. Луна с Земли выглядит бело-желтой, хотя отражает только 7 % падающего на неё солнечного света (примерно как древесный уголь). Так как Луна не светится сама, а лишь отражает солнечный свет, с Земли видна только освещённая Солнцем часть лунной поверхности (в фазах Луны, близких к новолунию, то есть в начале первой четверти и в конце последней четверти, при очень узком серпе можно наблюдать «пепельный свет Луны» - слабое освещение её лучами Солнца, отражёнными от Земли). Луна обращается по орбите вокруг Земли, и тем самым угол между Землёй, Луной и Солнцем изменяется; мы наблюдаем это явление как цикл лунных фаз. Период времени между последовательными новолуниями в среднем составляет 29,5 дней (709 часов) и называется синодический месяц. То, что длительность синодического месяца больше, чем сидерического, объясняется движением Земли вокруг Солнца: когда Луна относительно звёзд совершает полный оборот вокруг Земли, Земля к этому времени проходит уже 1/13 часть своей орбиты, и чтобы Луна снова оказалась между Землёй и Солнцем, ей нужно дополнительно около двух суток.
Лунные либрации
Хотя Луна и вращается вокруг своей оси, она всегда обращена к Земле одной и той же стороной, то есть обращение Луны вокруг Земли и вращение вокруг собственной оси синхронизировано. Эта синхронизация вызвана трением приливов, которые производила Земля в оболочке Луны. Согласно законам механики, Луна ориентирована в поле тяготения Земли так, что на Землю направлена большая полуось лунного эллипсоида.
Явление либрации, открытое Галилео Галилеем в 1635 году, позволяет наблюдать около 59 % лунной поверхности. Дело в том, что вокруг Земли Луна обращается с переменной угловой скоростью вследствие эксцентриситета лунной орбиты (вблизи перигея движется быстрее, вблизи апогея медленнее), в то время как вращение спутника вокруг собственной оси равномерно. Это позволяет увидеть с Земли западный и восточный края обратной стороны Луны (оптическая либрация по долготе). Кроме того, в связи с наклоном оси вращения Луны к плоскости земной орбиты с Земли можно увидеть северный и южный края обратной стороны Луны (оптическая либрация по широте). Существует ещё физическая либрация, обусловленная колебанием спутника вокруг положения равновесия в связи со смещённым 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.
Из-за рефракции в атмосфере Земли при наблюдении Луны низко над горизонтом наблюдается приплюснутость её диска.
Время (1,255 секунды), за которое свет, пущенный с Земли, достигает Луны. Рисунок выполнен в масштабе.
Из-за неровностей рельефа на поверхности Луны во время полного солнечного затмения можно наблюдать чётки Бейли. Когда же, наоборот, Луна попадает в тень Земли, можно наблюдать другой оптический эффект: она краснеет, будучи подсвеченной рассеянным в атмосфере Земли светом.
Селенология
Радиальная гравитационная аномалия на поверхности Луны.
Благодаря её размеру и составу Луну иногда относят к планетам земной группы наряду с Меркурием, Венерой, Землёй и Марсом. Изучая геологическое 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 Королёва на обратной стороне. Под корой находится мантия и, возможно, малое ядро из сернистого железа (радиусом приблизительно 340 км и массой, составляющей 2 % массы Луны). Любопытно, что центр масс Луны располагается примерно в 2 км от геометрического центра по направлению к Земле. По результатам миссии «Кагуя» было установлено, что в Море Москвы толщина коры наименьшая для всей Луны - почти 0 метров под слоем базальтовой лавы толщиной 600 метров.
Измерения скорости спутников «Лунар Орбитер» позволили создать гравитационную карту Луны. С её помощью были обнаружены уникальные лунные объекты, названные масконами (от англ. mass concentration) - это массы вещества повышенной плотности.
Луна не имеет магнитного поля, хотя некоторые из горных пород на её поверхности проявляют остаточный магнетизм, что указывает на возможность существования магнитного поля Луны на ранних стадиях развития.
Не имеющая ни атмосферы, ни магнитного поля, поверхность Луны подвержена непосредственному воздействию солнечного ветра. В течение 4 млрд лет водородные ионы из солнечного ветра внедрялись в реголит Луны. Таким образом, образцы реголита, доставленные миссиями «Аполлон», оказались очень ценными для исследования солнечного ветра.
В феврале 2012 года американские астрономы обнаружили на обратной стороне Луны несколько геологических новообразований. Это свидетельствует о том, что лунные тектонические процессы продолжались ещё как минимум 950 миллионов лет после предполагаемой даты геологической «смерти» Луны.
Пещеры
Японским зондом Кагуя обнаружено отверстие в поверхности Луны, расположенное недалеко от вулканического плато Холмы Мариуса, предположительно ведущее в тоннель под поверхностью. Диаметр отверстия составляет около 65 метров, а глубина, предположительно, 80 метров.
Учёные считают, что подобные тоннели сформированы путём затвердевания потоков расплавленной породы, где в центре застыла лава. Данные процессы происходили в период вулканической активности на Луне. Подтверждением данной теории является наличие извилистых борозд на поверхности спутника.
Подобные тоннели могут послужить для колонизации, благодаря защите от солнечной радиации и замкнутости пространства, в котором проще поддерживать условия жизнеобеспечения.
Похожие отверстия имеются и на Марсе.
Сейсмология
Оставленные на Луне экспедициями «Аполлон-12», «Аполлон-14», «Аполлон-15» и «Аполлон-16» четыре сейсмографа показали наличие сейсмической активности. Исходя из последних расчетов учёных, лунное ядро состоит главным образом из раскалённого железа. Из-за отсутствия воды колебания лунной поверхности продолжительны по времени, могут длиться более часа.
Лунотрясения можно разделить на четыре группы:
приливные, случаются дважды в месяц, вызваны воздействием приливных сил Солнца и Земли;
тектонические - нерегулярные, вызваны подвижками в грунте Луны;
метеоритные - из-за падения ;
термальные - их причиной служит резкий нагрев лунной поверхности с восходом Солнца.
Наибольшую опасность для возможных обитаемых станций представляют тектонические лунотрясения. Сейсмографами НАСА за 5 лет исследований было зарегистрировано 28 подобных лунотрясений. Некоторые из них достигают 5,5 баллов по шкале Рихтера и длятся более 10 минут. Для сравнения на Земле подобные землетрясения длятся не более двух минут.
Вода на Луне
Впервые сведения об обнаружении воды на Луне были опубликованы в 1978 году советскими исследователями в журнале «Геохимия». Факт был установлен в результате анализа образцов, доставленных «Луна-24» в 1976 году. Процент найденной в образце воды составил 0,1.
В июле 2008 года группа американских геологов из Института Карнеги и Университета Брауна обнаружила в образцах грунта Луны следы воды, в большом количестве выделявшейся из недр спутника на ранних этапах его существования. Позднее бо́льшая часть этой воды испарилась в космос.
Российские учёные, с помощью созданного ими прибора LEND, установленного на зонде LRO, выявили участки Луны, наиболее богатые водородом. На основании этих данных НАСА выбрало место для проведения бомбардировки Луны зондом LCROSS. После проведения эксперимента, 13 ноября 2009 года НАСА сообщило об обнаружении в кратере Кабеус в районе южного полюса воды в виде льда.
Согласно данным, переданным радаром Mini-SAR, установленном на индийском лунном аппарате Чандраян-1, всего в регионе северного полюса обнаружено не менее 600 млн. тонн воды, большая часть которой находится в виде ледяных глыб, покоящихся на дне лунных кратеров. Всего вода была обнаружена в более чем 40 кратерах, диаметр которых варьирует от 2 до 15 км. Сейчас у учёных уже нет никаких сомнений в том, что найденный лёд - это именно водный лёд.
Химия лунных пород
Карта концентрации тория на поверхности Луны согласно данным Lunar Prospector.
Состав лунного грунта существенно отличается в морских и материковых районах Луны. Лунные породы обеднены железом, водой и летучими компонентами.
В недрах Луны содержится металлическое ядро! К такому выводу пришли Рене Уэбер из Маршалловского центра космических полетов НАСА и Рафаэль Гарсиа из Университета Тулузы, повторно исследовав данные, полученные во время лунной миссии "Аполлон" в конце 60-х — начале 70-х годов. Возможно, открытие прольет новый свет на эволюцию спутника Земли.
В рамках космической программы "Аполлон" на Луну были доставлены четыре сейсмометра, которые фиксировали сейсмическую активность небесного тела вплоть до 1977 года. Оказалось, что сейсмические толчки на Луне происходят гораздо реже, чем на Земле. При этом, так как поверхность земного спутника испещрена кратерами, оставшимися от столкновений с мелкими космическими телами, это искажает сигналы приборов и делает колебания лунной коры не такими заметными.
Долгое время информация, полученная с Луны посредством сейсмических датчиков, считалась практически бесполезной для ученых. Однако за последние сорок лет методы анализа сейсмоданных существенно изменились. Кроме того, Уэбер и Гарсиа сумели учесть "погрешность", возникающую из-за кратеров. В итоге они пришли к выводу, что Луна, так же как и Земля, имеет раскаленное металлическое ядро. Диаметр его составляет примерно 330—360 километров, оно окружено частично расплавленной оболочкой диаметром примерно 480 километров. Внутри ядра, в свою очередь, находится твердая железная сердцевина диаметром примерно 240 километров.
"Мы применили надежные методы сейсмологии для обработки этого набора данных, в результате чего были впервые получены прямые свидетельства о лунном ядре", — заявил космолог Рене Уэбер.
Исследователи также проанализировали сейсмограммы путем обработки данных по группам, что позволило определить источник возникновения сейсмической активности. Определив траектории прохождения сейсмических волн и особенности их отражения от внутренних слоев Луны, они смогли идентифицировать состав и структуру слоев лунного ядра на различных глубинах.
Ученые считают, что благодаря большому количеству железа в недрах Луна обладает мощным магнитным полем. Хотя лунное ядро во многом аналогично земному, их структура все-таки различается. Как мы знаем, у земного ядра имеется твердый внутренний и наружный жидкий слой. А в ядре Луны имеется еще и твердый третий слой, пограничный между мантией и внешней жидкой ядерной оболочкой.
Луна, как полагают астрофизики, сформировалась примерно 4,5 миллиарда лет назад в результате столкновения Земли с крупным космическим объектом размером с планету Марс. Гипотетически этот толчок "выбил" из Земли кусок, состоящий из коры расплавленной мантии, который позднее и превратился в Луну. Причем исследования, проведенные на Кольской сверхглубокой скважине, установили, что состав пород полуострова практически на 90 процентов совпадает с таковым лунных пород. Получается, что это произошло в том месте, где располагались слои коры, в последующем составившие Кольский полуостров.
До недавнего времени считалось, что Луна — "холодное" небесное тело, однако загадкой для ученых являлось наличие на ней слабого (остаточного) магнитного поля. Дело в том, что, как гласят научные теории, его источником у планет является тектоническая активность. К примеру, у Земли оно создается путем движения расплавленного металла в ядре.
В 1959 году было установлено, что магнитное поле Луны неоднородно. Как показали исследования ученых из Массачусетского технологического института, у Луны на раннем этапе ее существования имелось жидкое ядро, а ее магнитное поле было аналогично земному.
Теперь этот феномен, похоже, найдет разъяснение. Кроме того, так как мантия Луны, судя по всему, тоже раскалена и в ней происходит конвекция вещества (подробнее об этом читайте в статье "Вулканы — уровень тревоги растет "), то на нашем спутнике может присутствовать вулканическая активность. Действительно, японский зонд Кагуя обнаружил на поверхности Луны, неподалеку от плато Холмы Мариуса, отверстие диаметром около 65 метров и глубиной около 80 метров. По мнению ученых, это может указывать на существование на спутнике Земли тоннелей, проложенных затвердевшими потоками вулканической лавы. Данную гипотезу подтверждает и наличие извилистых борозд непонятного происхождения на поверхности спутника.
Результаты исследований были представлены на недавней конференции Американского астрофизического союза. Ее участники отметили, что знания о составе лунного ядра также помогут лучше понять, как формировалась наша Земля и как она станет эволюционировать в будущем.
Давайте посмотрим на то, как устроена Луна.
Форма и состав Луны
Луна, в отличие от Земли, более правильной шарообразной формы.
- Ее радиус - примерно 1738 км, что составляет 0,272 земного радиуса в районе экватора.
- Масса Луны меньше массы Земли в 81 раз.
- Притяжение в 6 раз меньше земного.
Из-за этой особенности (слишком слабая гравитация) Луна не способна удерживать вокруг себя атмосферу (атмосфера будет захвачена Землей), поэтому проекты по созданию искусственной атмосферы вокруг Луны заранее обречены на неудачу. На Луне возможно только создание куполов, заполненных воздухом для дыхания.
Среднее расстояние от Луны до Земли 384 400 км. Наибольшее удаление - 405 500 км, наименьшее - 363 300 км. Невидимая с Земли часть Луны составляет 41 процент всей лунной поверхности. Температура Луны в подсолнечной точке +130 градусов по Цельсию. Температура Луны на ночной стороне -160 градусов по Цельсию.
Из чего состоит Луна
Лунный грунт, который был доставлен на Землю лунными экспедициями, состоит, как показал анализ, из обломчато-пылевого слоя, который называется риголитом. Этот слой образовался на скальных выступах лунной поверхности под влиянием метеоритных ударов (Луна постоянно бомбардируется метеоритами), процессов нагревания и остывания, дробления, смешивания и спекания.
А благодаря тому, что на лунный грунт воздействует солнечный ветер, риголит насыщен нейтральными газами. В целом лунные породы имеют двоякое происхождение: одни из них принадлежат космосу, другие ведут лунную родословную.
Собственно лунный грунт часто носит следы оплавления в результате падений метеоритов либо представлен вулканическими (лавовыми) породами вроде земного базальта, а другая часть риголита - это метеориты. Их на Луне очень и очень много.
Встречаются и породы, которые похожи на земные. Некоторые породы обогащены калием, фосфором и редкоземельными металлами. По мнению ученых, вулканические породы характерны для лунных морей, а сходные с земными - для лунных материков.
В целом отличие от земных пород связано с отсутствием в породах воды, пониженным содержанием натрия и калия, повышенным содержанием железа и титана. Иными словами, Луна - это рай для добывающей промышленности.
Как устроена Луна
Лунные породы очень древние - их возраст составляет примерно 4 млрд лет, причем самыми «молодыми» (более 3 млрд лет) оказались образцы, доставленные из районов лунных морей.
Эпоха активного вулканизма на Луне завершилась давно.
С течением времени уменьшалась и интенсивность метеоритной бомбардировки ее поверхности. Благодаря этому на протяжении последних-2- 3 млрд лет вид лунной поверхности не изменялся. (На Земле под воздействием воды и воздуха древний рельеф не мог сохраниться.)
Впрочем, еще и сейчас на Луне происходят лунотрясения (напоминающие слабые землетрясения), которые зарегистрированы сейсмографами, установленными на Луне астронавтами. Данные этих приборов позволили исследовать внутреннее строение Луны, выделив кору (толщиной около 60 км), мантию (до 1000 км) и ядро радиусом около 750 км.
Лунный рельеф
Сухие моря Луны. Морями и океанами их назвали земные наблюдатели еще в ту эпоху, когда считалось, что на Луне есть настоящие моря с водой. Этому способствовало и то, что по-другому люди просто не могли представить свою соседку, и то, что на общем фоне моря и океаны имеют вид темных пятен.
Только потом стало ясно, что эти моря и океаны - сухие. А сегодня мы знаем, что цвет морей Луны, в отличие от лунных «материков», связан с более темной окраской пород, которые их слагают.
Солнечные лучи неодинаково освещают лунный ландшафт, они сильнее отражаются от высоких и светлых «материков» и слабее - от более глубоких и темных морей, поэтому мы и видим их на поверхности нашего спутника как пятна.
Лунные моря занимают около 40 процентов поверхности обращенной к Земле стороны планеты. Эти лунные впадины практически лишены цирков, зато в них много глубоких трещин и невысоких сглаженных валов. Многие лунные моря окружены цепями лунных гор.
Более мелкие впадины на Луне получили название озер и заливов.
Названия, которые носят моря Луны, хорошо показывают, как представлялась людям Луна: Море Дождей, Море Спокойствия, Море Кризисов, Океан Бурь... Первые имена лунные моря получили еще в XVII веке. Их дал лунным низменностям итальянский астроном Джованни Батиста Риччоли в 1651 году.
Самые крупные моря Луны - Море Холода, Море Дождей, Море Плодородия, Море Спокойствия.
Лунные горы
Материковые области представлены горами и горными цепями. Высоту лунных гор с Земли определить очень сложно, поскольку спутник повернут к нам одной стороной и мы все время видим довольно плоскую картинку. К тому же для определения высоты нужно иметь хоть какой-то ориентир.
На Земле мы вычисляем высоту гор относительно уровня мирового океана. Луна - сухая планета. У нее нет воды, а следовательно, нет и уровня океана.
Поэтому сложная картография Луны с определением глубины впадин и высоты гор - это задача для будущих селенографов. Очевидно, для этой работы потребуется их присутствие на самой планете. Ведь снимки Луны даже со спутников не дают точных данных о высоте гор. Первые лунные горы, открытые астрономами, получили названия земных - Кавказ, Апеннины, Альпы, Карпаты...
Горные цепи образовались в результате метеоритной бомбежки или вулканической деятельности на самой Луне. По высоте они сильно варьируются - от пары сотен метров до нескольких километров. Например, известная горная цепь Апеннины имеет вершины до 6 км высотой.
Для Луны характерны и складчатые жилы или горные складки. Они имеют не метеоритное происхождение, а образовались в результате опускания и поднятия лунной коры. Складчатые образования наблюдаются только в областях, примыкающих к морям или горным системам.
Лунные кратеры
Поверхность Луны испещрена кратерами, или, как принято их называть, лунными цирками. В основном лунные цирки образовались в результате падений на нее метеоритов или столкновения Луны с другими крупными космическими телами. Но не все лунные цирки - результат бомбардировки Луны.
Есть целая группа кратеров, которые имеют иное, вулканическое происхождение. Кратеры не так глубоки, как это видится с Земли. В основном они имеют глубину от 10 м до 10 км, причем последние встречаются не так часто.
В целом все цирки ученые делят на пять категорий.
- К первой относят крупные одиночные кратеры,
- другие три типа отличаются более светлой окраской прилегающих областей и более поздним временем образования,
- пятая группа кратеров - это цирки, заполненные лавой (поэтому нередко их называют затопленными).
Затопленные кратеры характерны тем, что не имеют впадины и выглядят гладкими, точно закрыты сверху крышкой. Все кратеры имеют округлую форму и специфические бороздки на склонах. Как правило, молодые кратеры окружены светлыми «лучами». Иногда они перекрывают уже имеющиеся древние цирки.
Некоторые кратеры собраны в цепи. Эти цирки имеют явное вулканическое происхождение, потому что даже при активной бомбардировке метеоритами не могли образоваться такие длинные и четкие узоры на Луне. Тянутся кратерные цепочки более чем на 150 км.
Трещины, сбросы и купола на Луне
Кроме морей, гор и цирков на Луне есть и другие интересные особенности рельефа. Она вся испещрена трещинами и бороздами. Считается, что эти борозды образовались в результате сдвига лунных разломов. Некоторые появились как след бомбардировки метеоритами, при столкновении с крупными объектами.
А часть имеет лунное вулканическое происхождение. Борозды тянутся на значительные расстояния, иногда не на одну сотню километров. Глубина борозд относительно невелика - от 500 м до 1 км, и что очень характерно - ширина борозд на всем протяжении не изменяется.
Интересная особенность лунного пейзажа - сбросы. Это образования в виде прямых отвесных стен, которые могут занимать до нескольких сотен километров. Наиболее известна Прямая Стена в Море Облаков. Ее длина около 100 км, а глубина до 400 м.
Еще одна интересная деталь лунной географии - купола. Это выгнутые щиты, которые, как считают ученые, образовались в результате вулканической деятельности, то есть лавовые образования. Некоторые такие купола имеют проломы, которые могли появиться, когда лава схлынула и внутри щитов образовались пустоты наподобие наших карстовых. Уфологи нередко помещают тайные заводы инопланетян именно в купола. Куполов на Луне немного, буквально несколько десятков.
Луна – самое доступное тело в , если вы вдруг захотите посмотреть на какой-нибудь космический объект невооруженным глазом. Людям была очень интересна история появления темных и светлых пятен на ее поверхности на протяжении всей истории человечества.Что же вызвало образование этих странных особенностей?
Детские сказки рассказывают нам о том, что сделана из сыра. Но, что справедливо и в отношении других тел в Солнечной системе, камень является более реальным на это кандидатом. Поверхность Луны имеет мертвые вулканы, ударные кратеры и потоки застывшей лавы. Некоторые из них можно увидеть без специальных приборов.
Древние ученые считали, что темные участки Луны могут быть океанами. И поэтому называли их по латыни «мare», что значит «море». Эти области – действительно океаны в определенном смысле. Вместо воды лунные моря содержат застывшую лаву. В период молодости Луны ее кора была достаточно разогрета для того, чтобы образовывать вулканы. Хотя при этом она быстро охлаждалась и затвердевала. Лава могла прорываться сквозь кору, когда на Луну падали достаточно крупные астероиды.
На поверхности Луны много свидетельств падения таких астероидов. В начале истории Солнечной системы все планеты и луны пострадали от них. Это был так называемый период тяжелой бомбардировки. На тектоника плит и эрозия поверхности скрыли большую часть свидетельств этого периода. К тому же атмосфера помогла сжечь некоторые мелкие метеориты, не дав им попасть на поверхность. Однако на Луне нет всех этих факторов. Поэтому история Солнечной системы сохраняется на поверхности Луны в неизменном виде.
Толщина коры Луны составляет 60-100 км. Реголит на поверхности может быть неглубоким – до 3 метров в морях, и до глубины 20 метров на возвышенностях.
Под поверхностью
Как и Земля, Луна может похвастаться земной корой, мантией и ядром. Глубоко внутри своих недр Луна может иметь твердое железное ядро, окруженное расплавленным металлом. Внешнее ядро Луны может быть размерами до 500 км. Однако небольшое внутреннее ядро составляет лишь около 20 процентов Луны, по сравнению с 50-процентным ядром у других скалистых тел.
Большая часть внутренней структуры Луны состоит из литосферы, которая имеет толщину около 1000 км. Поскольку эта область растаяла в начале эволюции Луны, она снабжала магмой лавовые равнины на своей поверхности. Однако со временем магма остыла и затвердела, тем самым прекратив вулканизм на Луне.
Луна является вторым по плотности телом в Солнечной системе после спутника . Разделение ее внутренних слоев, вероятно, было вызвано кристаллизацией магматического океана вскоре после его образования.
Вам могут понравиться эти статьи:
Плотность лунных пород составляет в среднем 3,343 г/см3, что заметно уступает средней плотности для Земли (5,518 г/см3). Это различие связано главным образом с тем, что уплотнение вещества с глубиной проявляется на Земле значительно заметнее, чем на Луне. Имеются и различия в минералогическом составе лунных и земных пород: содержание оксидов железа в лунных базальтах на 25%, а титана - на 13% выше, чем в земных. "Морские" базальты на Луне отличаются повышенным содержанием оксидов алюминия и кальция и относительно более высокой плотностью, что связывают с их глубинным происхождением.
Для исследования строения Луны использовались сейсмические методы. В настоящее время картина этого строения разработана довольно детально. Принято считать, что недра Луны можно разделить на пять слоев.
Поверхностный слой - лунная кора (ее толщина меняется от 60 км на видимой с Земли половине Луны до 100 км - на невидимой) - имеет состав, близкий к составу "материков". Под корой располагается верхняя мантия - слой толщиной около 250 км. Еще глубже - средняя мантия толщиной порядка 500 км; полагают, что именно в этом слое в результате частичного выплавления формировались "морские" базальты. На глубинах порядка 600-800 км располагаются глубокофокусные лунные сейсмические очаги. Нужно, однако, отметить, что естественная сейсмическая активность на Луне невелика.
На глубине около 800 км кончается литосфера (твердая оболочка) и начинается лунная астеносфера - расплавленный слой, в котором, как и в любой жидкости, могут распространяться только продольные сейсмические волны. Температура верхней части астеносферы порядка 1200 К.
На глубине 1380-1570 км происходит резкое изменение скорости продольных волн - здесь проходит граница (довольно размытая) пятой зоны - ядра Луны. Предположительно, это относительно небольшое ядро (на его долю приходится не более 1% массы Луны) состоит из расплавленного сульфида железа.
Поверхностный довольно рыхлый слой Луны состоит из пород, раздробленных постоянным потоком падающих на нее твердых тел - от микрометеоритов и пыли до крупных частиц - многотонных метеоритов и астероидов.
Над поверхностью Луны газовая атмосфера как таковая отсутствует, так как не может удерживаться Луной вследствие ее малой массы. В результате даже легчайшие атомы при средних тепловых скоростях способны преодолевать притяжение Луны. Поэтому плотность газа над Луной по крайней мере на 12 порядков меньше плотности приземной атмосферы (хотя и заметно выше плотности межзвездного газа).
Самый верхний слой представлен корой, толщина которой, определенная только в районах котловин, составляет 60 км. Весьма вероятно, что на обширных материковых площадях обратной стороны Луны кора приблизительно в 1,5 раза мощнее. Кора сложена изверженными кристаллическими горными породами - базальтами. Однако по своему минералогическому составу базальты материковых и морских районов имеют заметные отличия. В то время как наиболее древние материковые районы Луны преимущественно образованы светлой горной породой - анортозитами (почти целиком состоящими из среднего и основного плагиоклаза, с небольшими примесями пироксена, оливина, магнетита, титаномагнетита и др.), кристаллические породы лунных морей, подобно земным базальтам, сложены в основном плагиоклазами и моноклинными пироксенами (авгитами).
Под корой расположена мантия, в которой, подобно земной, можно выделить верхнюю, среднюю и нижнюю. Толщина верхней мантии около 250 км, а средней примерно 500 км, и ее граница с нижней мантией расположена на глубине около 1000 км. До этого уровня скорости поперечных волн почти постоянны, и это означает, что вещество недр находится в твердом состоянии, представляя собой мощную и относительно холодную литосферу, в которой долго не затухают сейсмические колебания. Состав верхней мантии предположительно оливинпироксеновый, а на большей глубине присутствуют шницель и встречающийся в ультраосновных щелочных породах минерал мелилит.
На границе с нижней мантией температуры приближаются к температурам плавления, отсюда начинается сильное поглощение сейсмических волн. Эта область представляет собой лунную астеносферу. В самом центре, по-видимому, находится небольшое жидкое ядро радиусом менее 350 километров, через которое не проходят поперечные волны. Ядро может быть железо-сульфидным либо железным; в последнем случае оно должно быть меньше, что лучше согласуется с оценками распределения плотности по глубине. Его масса, вероятно, не превышает 2% от массы всей Луны. Температура в ядре зависит от его состава и, видимо, заключена в пределах 1300 - 1900 К.
