Луна

Радиус = 1 738 км Большая полуось орбиты = 384 400 км Орбитальный период = 27,321661 суток Эксцентриситет орбиты = 0,0549 Наклон орбиты к экватору = 5,16 Температура поверхности = от - 160° до +120° С Сутки = 708 часов Расстояние до Земли = 384400 км

Спутница Земли

Луна, конечно, была известна с доисторических времен. Это второй самый яркий объект в небе после Солнца. Поскольку Луна обращается по орбите вокруг Земли раз в месяц, угол между Землей, Луной и Солнцем изменяется; мы наблюдаем это явление как цикл Лунных фаз. Период времени между последовательными новыми лунами составляет 29.5 дней (709 часов). Благодаря ее размеру и составу Луну иногда относят к планетам земной группы наряду с Меркурием, Венерой, Землей и Марсом. Впервые Луну посетил Советский космический корабль Луна - 2 в 1959 году. Это единственное неземное тело, на котором побывал человек. Первая посадка произошла 20 июля 1969 года; последняя - в декабре 1972 года. Луна также единственое небесное тело, образцы которого были доставлены на Землю. Гравитационные силы между Землей и Луной вызывают некоторые интересные эффекты. Наиболее очевидный из них - морские приливы и отливы. Гравитационное притяжение Луны более сильное на той стороне Земли, которая поветнута к Луне, и более слабое на противоположной стороне. Поэтому поверхность Земли, и особенно океаны, вытягиваются по направлению к Луне. Если бы мы взглянули на Землю со стороны, мы увидели бы две выпуклости, и обе они направлены в сторону Луны, но находятся на противоположных сторонах Земли. Этот эффект намного более силен в океанской воде, чем в твердой коре, так что выпуклость воды больше. А так как Земля вращается намного быстрее, чем Луна перемещается по своей орбите, перемещение выпуклостей вокруг Земли один раз за день дает две высших точки прилива в день. Хотя Луна и вращается вокруг своей оси, она всегда обращена к Земле одной и той же стороной. Дело в том, что Луна совершает один оборот вокруг своей оси за то же самое время (27.3 суток), что и один оборот вокруг Земли. А поскольку направление обоих вращений совпадает, противоположную ее сторону с Земли увидеть невозможно. Впервые астрономам удалось заглянуть на обратную сторону Луны в 1959 г., когда советская станция "Луна-3" пролетела над ней и сфотографировала невидимую с Земли часть ее поверхности. Обратная сторона Луны представляет собой идеальное место для астрономической обсерватории. Размещенным здесь оптическим телескопам не пришлось бы пробиваться сквозь плотную земную атмосферу. А для радиотелескопов Луна послужила бы естественным щитом из твердых горных пород толщиной 3500 км., который надежно прикрыл бы их от любых радиопомех с Земли. Толщина коры Луны в среднем составляет 68 км, изменяясь от 0 км под лунным морем Crisium до 107 км в северной части кратера Королева на обратной стороне. Под корой находится мантия и, возможно, малое ядро (радиусом приблизительно 340 км и массой, составляющей 2% массы Луны). В отличие от мантии Земли мантия Луны только частично расплавленная. Любопытно, что центр масс Луны располагается примерно в 2 км от геометрического центра в направлении к Земле. На той стороне, которая повернута к Земле, кора более тонкая. Поверность Луны можно разделить на два типа: очень старая горная местность с большим количеством вулканов и относительно гладкие и более молодые лунные моря. Лунные моря, которые составляют приблизительно 16% всей поверхности Луны, - это огромные кратеры, возникшие в результате столкновений с небесными телами, которые были позже затоплены жидкой лавой. Большая часть поверхности покрыта реголитом - смесью тонкой пыли и скалистых обломков, пролученных из столкновений с метеорами. По непонятной причине лунные моря сконцентрированы на обращенной к нам стороне. Большинство кратеров на обращенной к нам стороне названо по имени знаменитых людей в истории науки, таких как Тихо Браге, Коперник и Птолемей. Особенности ландшафта на обратной стороне имеют более современные названия типа Аполлон, Гагарин и Королев - в основном это русские названия, так как первые снимки были сделаны Советским кораблем Луна-3. В дополнение к этим особенностям на обратной стороне Луны расположен огромный бассейн кратеров величиной 2250 км в диаметре и 12 км глубиной - это самый большой бассейн, появившийся в результате столкновения, в Солнечной системе, и Orientale в западной части видимой стороны (его можно видеть с Земли; на снимке справа - в центре), который является отличным примером много-кольцевого кратера. До того, как Аполлон собрал образцы, ученые ничего не знали о том, кoгда и как образовалась Луна. Было три принципиальных теории: Луна и Земля сформировались в одно и то же время из Солнечной Туманности; Луна откололась от Земли; Луна сформировалась в другом месте и впоследствии была захвачена Землей. Но новая и детальная информация, полученная путем детального изучения образцов с Луны, привела к следующей теории: Земля столкнулась с очень большим объектом (столь же большим, как Марс, или даже больше) и Луна сформировалась из выбитого этим столкновением вещества. Есть еще детали, которые требуют доработки, но именно эта теория столкновения на сегодняшний день является широко принятой. Луна не имеет магнитного поля. Но некоторые из горных пород на ее поверхности проявляют остаточный магнетизм, что указывает на то, что, возможно, в ранней исторри у Луны было магнитное поле. Не имеющая ни атмосферы, ни магнитного поля, поверхность Луны подвержена непосредственному воздействию солнечного ветра. В течение 4 миллиардов лет водородные ионы из солнечного ветра внедрялись в реголит Луны. Таким образом, образцы реголита, доставленные Аполлоном, оказались очень ценными для исследования солнечного ветра. Этот лунный водород также может быть использован когда-нибудь как ракетное топливо.

Природа Луны

На Луне невооруженным глазом можно видеть темные пятна. В бинокль, а еще лучше в телескоп очертания их выступают более отчетливо. Это обширные равнины на лунной поверхности. Первые наблюдатели, рассматривавшие Луну в телескоп, приняли их за водоемы и назвали морями. Но на Луне нет ни воды, ни льда. Если когда-нибудь они там и были, то давно уже испарились и улетучились в пространство. Объясняется это тем, что сила тяжести на Луне в 6 раз меньше, чем на Земле. Луна не могла долгое время удерживать около себя сколько-нибудь значительное количество паров воды и газов. В том, что на Луне нет заметной атмосферы, можно убедиться, наблюдая, как внезапно, без всякого потускнения, исчезает звезда, когда ее закрывает, двигаясь по небу, Луна. Тени гор на Луне резко очерчены. Так как на Луне нет атмосферы, то не может быть на ней и ветра. Там постоянно безоблачное черное небо, на котором и при ярком Солнце блистают звезды. Голубую окраску небу на Земле дает воздух. Рассеивая солнечные лучи, он мешает нам видеть звезды днем, так как делает фон всего небосвода ярче, чем звезды. Благодаря отсутствию атмосферы палящие лучи Солнца в течение лунного дня могут поднимать температуру поверхности Луны до плюс 120°; зато после захода Солнца температура быстро понижается и доходит ночью до минус 160°. Так как на Луне нет ни воды, ни воздуха, ее поверхность не размывается и не выветривается. Различные неровности на лунной поверхности - ее горы и впадины - лучше всего видны около первой и последней четверти, когда косо падающие солнечные лучи создают там удлиненные тени. По этим теням ученые измерили высоту лунных гор: некоторые из них достигают 7000 м. Много дают для изучения поверхности Луны фотоснимки, полученные с большим увеличением. На них можно увидеть широкую темноватую равнину, которую назвали Морем дождей, а по краям ее - цепи гор и отдельные кольцевые горы. Другая часть поверхности Луны сплошь покрыта кольцевыми горами и кратерами самых разнообразных размеров. Диаметр наибольших из них достигает 200 км. Но как могли образоваться большие кратеры или громадные равнины, окаймленные цепями гор? Этот вопрос наука пока еще окончательно не решила. Русский геолог А. П. Павлов полагал, что некогда горячие массы прорывались в отдельных местах из недр Луны на поверхность и образовывали расплавленные озера и моря. Вулканическая магма постепенно застывала, нагромождая у краев затвердевшие скалы. В середине же этих пространств поверхность несколько опускалась, образуя обширные равнины. Некоторые ученые считают, что кратеры могли образоваться в результате падения на Луну огромных метеоритов. Кроме обширных равнин, горных хребтов и многочисленных кольцевых гор, покрывающих поверхность, на фотографии Луны можно видеть трещины, складки и особые светлые полосы, лучеобразно расходящиеся от некоторых больших кратеров. Почти всем крупным формам рельефа на Луне даны различные названия: для горных хребтов взяты названия земных (Кавказ, Альпы, Апеннины и т. п.), для кратеров - имена знаменитых ученых (Коперника, Кеплера, Тихо и др.)

Общие сведения о движении и поверхности

На Луне даже невооруженным глазом различимы темные, относительно ровные участки, называемые "морями", и разделяющие их более светлые - "материки", или "континенты". На долю последних приходится немногим более 83% площади поверхности Луны. Поверхность "материков" гориста, ее уровень выше, чем у "морей", и разность средних высот достигает 2,3 км. Уровень в круговых "морях" в районах несколько повышенной плотности лунной породы (в так называемых масконах) обычно более чем на километр ниже, чем у "морей" неправильной формы и уступает 4 км максимальной высоте "материков". Поверхность Луны покрыта большим числом кольцевых структур - кольцевыми горами (цирками) и кратерами ударного (метеоритного) происхождения. Видимые на поверхности линейные структуры - борозды, разломы и складки - являются свидетельствами тектонических процессов на Луне. Луна движется вокруг Земли по почти эллиптической орбите со средней линейной скоростью 3683 км/ч (1,02 км/с). Минимальное расстояние от Земли 363300 км, максимальное - 405500 км. Плоскость орбиты Луны наклонена к плоскости эклиптики на угол 5°08"43". Период орбитального движения (сидерический период обращения) 27,32166 земных суток, что совпадает с периодом осевого обращения Луны, благодаря этому Луна всегда обращена к Земле одним и тем же полушарием (так называемая видимая сторона Луны). Из-за того что движение Луны по орбите не является равномерным, а также из-за наклона плоскости экватора к плоскости ее орбиты, с Земли можно наблюдать несколько более чем половину (59%) поверхности Луны. Период обращения Луны относительно Солнца (синодический период) составляет 29,53 суток, так что лунный день и лунная ночь длятся почти по 15 суток. В течение лунного дня поверхность Луны нагревается, а ночью охлаждается; температура на поверхности Луны меняется от 400 до 100К.

Строение и состав

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.

Физические поля Луны

Наиболее тщательно исследовалось гравитационное поле Луны, что объясняется не только потребностями космонавтики, но и дает важную информацию об особенностях строения Луны. Эти исследования выявили нецентральность гравитационного поля, обусловленную неоднородностью плотности недр. Ускорение силы тяжести на поверхности Луны составило 1,623 м/с2, то есть в 6 раз меньше, чем на Земле. Магнитное поле Луны по имеющимся оценкам является весьма слабым и составляет примерно 0,1% магнитного поля Земли, что соответствует напряженности магнитного поля, не превышающей 0,5 гамм. Электрическое поле у поверхности Луны не измерялось, но существуют теоретические указания на то, что из-за значительного приливного воздействия со стороны Земли внутри Луны должно произойти перераспределение электрических зарядов, приводящее к образованию над ее поверхностью электрического поля с напряженностью в некоторых точках порядка киловольта на метр. Луна светит отраженным солнечным светом; визуальное сферическое альбедо равно 0,075, то есть Луна отражает всего 7,5% падающих на нее солнечных световых лучей. Отражение падающего от внешнего источника света довольно заметно преобладает в направлении к этому источнику; по этой причине Луна ярче всего в полнолуние. Собственное тепловое излучение Луны незначительно (соответствует температуре не выше 100 К).

Происхождение Луны

Прежде чем учёные увидели лунные камни, у них имелись три теории происхождения Луны, но не было возможности доказать правильность какой-либо из них. Одни считали, что новообразованная Земля вращалась настолько быстро, что сбросила с себя часть вещества, ставшую затем Луной. Другие предполагали, что что Луна прилетела из глубин космоса и была захвачена силой земного тяготения. Третья теория состояла в том, что Земля и Луна образовались независимо, почти одновременно и примерно на одинаковом расстоянии от Солнца. Различия в химическом составе Земли и Луны указывают на то, что эти небесные тела вряд ли когда либо составляли одно целое. Не так давно возникла четвёртая теория, которая и принята сейчас как наиболее правдоподобная. Эта гипотеза гигантского столкновения. Основная идея состоит в том, что, когда планеты, которые мы видим теперь, только ещё формировались, некое небесное тело величиной с Марс с силой врезалось в молодую Землю под скользящим углом. При этом более легкие вещества наружных слоёв Земли должны были бы оторваться от неё и разлететься в пространстве, образовав вокруг Земли кольцо из обломков, в то время как ядро Земли, состоящее из железа, сохранилось бы в целости. В конце концов это кольцо из обломков слиплось, образовав Луну. Теория гигантского столкновения объясняет, почему Земля содержит большое количество железа, а на Луне его почти нет. Кроме того, из вещества, которое должно было превратиться в Луну, в результате этого столкновения выделилось много различных газов - в частности кислород. Теория раскола Теория раскола предполагает, что Луна изначально была частью Земли, но откололась от нее в ранний период истории Солнечной системы из-за быстрого вращения Земли. Однако здесь возникает столько проблем с точки зрения механики, что в наши дни мало кто принимает эту теорию всерьез. Если гипотеза о расколе верна, то приходится допустить, что период вращения Земли был не двадцать четыре часа, а всего три. Но в этом случае угловой момент системы Земля-Луна должен был быть вдвое больше своего нынешнего значения (что следует из физического закона сохранения углового момента). Однако угловое движение системы Земля-Луна гораздо меньше. Теория раскола также предполагает, что орбита Луны должна находиться в экваториальной плоскости Земли. На самом же деле орбита Луны расположена под углом 28,5 градусов к экватору. И, наконец, вряд ли Луне и Земле удалось бы уцелеть в разрушительных катаклизмах приливного происхождения, которые непременно сопутствовали бы процессу раскола (например, испарение земной коры, разрушение Луны вследствие гравитационной неустойчивости). Теория захвата Другая гипотеза утверждает, что Луна изначально вращалась вокруг Солнца по своей собственной орбите и затем была "захвачена" земным притяжением. В защиту этого предположения еще совсем недавно выступал Кадоган ( Cadogan, 1983). Однако, Гоулд (Gold, 1975, с.26) оспаривает гипотезу захвата на том основании, что подобный процесс совершенно неправдоподобен, хотя теоретически и возможен. Тэйлор (Taylor, 1987, с.474) говорит: "Гипотезы, согласно которым Земля "захватила в плен" уже сформировавшуюся Луну, больше не рассматриваются всерьез. Во-первых, они сталкиваются с серьезнейшими динамическими проблемами, во-вторых - не объясняют экзотическую геохимию Луны". Трудно даже представить, каким образом скорость движения Луны могла уменьшится настолько, чтобы "захват" ее Землею стал возможен. Но даже если бы ученым и удалось открыть этот механизм, главный вопрос - как образовалась Луна до захвата - оставался бы открытым. Он-то и подводит на к третьей теории. Теория конденсации Эта теория гласит, что Земля и Луна независимо друг от друга образовались из срастающихся частиц пыли в конденсирующейся туманности. Идея эта, однако, встречает на своем пути множество непреодолимых трудностей. Так, Штайдль ( Steidl, 19796 с.104) отмечает: в экспериментальных условиях силикатные частицы при столкновении почти всегда - даже на малых скоростях - имеют тенденцию к распаду на более мелкие фрагменты, а вовсе не к сращиванию. Нетрудно убедиться, что процесс конденсации, способный вовлечь достаточно большое количество вещества, должен был начаться с объекта, равного Луне по размеру. Конечно же, такой процесс никак не может объяснить происхождение самой Луны! Кадоган подводит следующий итог: "Ни одна из теорий происхождения Луны не имеет преимущества перед остальными. Проблема в том, что у нас слишком много предположений и слишком мало фактов. Все это происходило настолько давно, что ни одну из гипотез невозможно проверить". Сверхестественное сотворение Луны В противовес описанным выше эволюционным теориям, Библия учит нас, что Луна была создана Богом (Пс. 32:6, Евр.11:3, Быт.1:16). Правильная и стабильная орбита Луны, лунный свет ночью, цикл лунных фаз, с незапамятных времен являющийся для человечества основой календаря - все это говорит об уникальном замысле Создателя и подтверждает Библейский подход к вопросу о происхождении Луны ( DeYoung, 1979). Креационные теории происхождения Луны гораздо убедительнее (см., напр., Humphreys, 1984, сс. 144-5 - выступление на креационной дискуссии о притяжении Луны). Это не значит, что у креационистов уже есть ответы на все вопросы - впереди еще очень много исследовательской работы. Так, сейчас перед учеными-креационистами стоит проблема - объяснить обширную лунную эрозию с точки зрения краткой временной шкалы. Так или иначе, все естественные теории происхождения Луны противоречат научным данным; и в то время как ученые-униформисты ищут все новые и новые гипотезы, креационисты могут с уверенностью предсказать, что все они не выдержат испытания. В Притчах 1:7 сказано: "Начало мудрости - страх Господень".

Общий обзор Луны

При хороших атмосферных условиях в обычный бинокль на лунном диске можно свободно различать кратеры диаметром 50 - 70 км. В полнолуние хорошо видны лучевые системы и отдельные протяженные лучи. Если воспользоваться телескопом с диаметром объектива 80 - 100 мм, то можно различить кратеры размером 10 - 15 км, а кратеры размером 50 - 60 км видны уже с подробностями: наличие центральной горки, наличие вторичных кратеров на дне и валу. Качество изображения в первую очередь зависит от высоты Луны над горизонтом. У самого горизонта диск Луны настолько искажается турбуленцией, что детальные наблюдения невозможны. Наиболее удобно проводить наблюдения в течение нескольких дней, вслед за передвижением линии терминатора. При среднем возрасте Луны около 3-х дней терминатор проходит через центральную часть Моря Кризисов. На поверхности этого кругового моря становятся заметными пологие валы, поскольку при низком расположении Солнца над горизонтом Луны эти образования отбрасывают длинные тени. Обращают на себя внимание окружающие Море Кризисов горы, отдельные пики которых видны за терминатором на фоне темной неосвещенной части диска. Чем выше вершина, тем ранее она освещается восходящим Солнцем и, следовательно, видна на большем расстоянии от терминатора. Это время удобно для изучения структуры таких крупных кратеров, как Лангрен, Петавий, Фурнерий, характерных центральными горками. В первой четверти близ терминатора область богата замечательными деталями лунного рельефа. В северной части видна половина Моря Холода - отличающаяся внешним видом и яркостью от типичной морской поверхности. С юга к Морю Холода примыкают окружающие Море Дождей горы Альпы, рассеченные прямой трещиной длиной 170 км при ширине 10 км - Долиной Альп. Южнее располагаются горы Кавказ и Апеннины, которые замыкают кольцо вокруг Моря Дождей с востока, отделяя его от Моря Ясности и от Моря Паров в юго-восточном направлении. Высота гор достигает 8 км. Несколько южнее центра диска Луны выстроились цепочкой с севера на юг крупные кратеры Птолемей (146 км), Альфонс (124 км), Арзахель (92 км). Кратер Альфонс неоднократно был заподозрен в проявлении вулканической деятельности, а в 1958 году астроному Козыреву Н. А. удалось сфотографировать спектр газов, выходящих из кратера. В последующие ночи появится кратер Платон, расположенный к северу от Моря Дождей, и примечательный темным дном, а южнее - кратер Коперник (90 км), у которого в фазе полнолуния обнаруживаются светлые лучи, простирающиеся радиально по пересеченной местности на сотни километров. В южной части в Море Облаков виден сброс материковой поверхности - Прямая Стена высотой до 300 метров при длине более 100 км. На 12-й день после новолуния появляется кратер Кеплер (30 км) и кратер Аристарх (40 км) - наиболее яркий объект видимого полушария с лучами повышенной яркости. По-видимому, он является молодым кратером, а весь район носит явные следы проявления лунного вулканизма. В последующие две ночи возможно ознакомиться с западной окраиной Океана Бурь, на поверхность которого в 1966 году впервые опустилась автоматическая станция "Луна-9", передавшая на Землю изображения лунного ландшафта. Первые люди на Луне побывали в 1969 году, высадившись на поверхность Моря Спокойствия, установив там ряд приборов и взяв образцы грунта.

Как изменяется вид Луны

Только что зашло Солнце. На фоне красноватой зари ярко вырисовывается узкий блестящий серп, горбом обращенный в сторону зашедшего Солнца. Недолго приходится им любоваться. Скоро и он опускается вслед за Солнцем под горизонт. При этом говорят: "Родилась новая Луна". На следующий день при заходе Солнца вы заметите, что серп стал шире, он виден выше над горизонтом и заходит уже не так рано. С каждым днем Луна как бы растет и в то же время отходит от Солнца все дальше и дальше влево. Через неделю Луна оказывается вечером на юге в виде полукруга с выпуклостью вправо. Тогда говорят: "Луна достигла фазы первой четверти". В следующие дни Луна продолжает расти, становится больше полукруга и отодвигается дальше к востоку, пока еще через неделю не станет полным кругом, т. е. наступит полнолуние. В то время когда Солнце будет уходить под горизонт на западной стороне, с противоположной, восточной стороны начнет подниматься полная Луна. К утру оба светила как бы меняются местами: появление Солнца на востоке застает полную Луну заходящей на западе. Дальше день за днем Луна всходит все позднее. Она становится все более урезанной, или ущербленной, но уже с правой стороны. Через неделю после полнолуния вы вечером не найдете на небе Луны. Она только около полуночи показывается на востоке из-за горизонта и опять в виде половины круга, но горбом направлена теперь влево. Это - последняя четверть. Утром можно увидеть с южной стороны полукруг Луны, обращенный горбом к восходящему Солнцу. Через несколько дней, только перед восходом Солнца, появляется из-за горизонта на востоке узкий серп Луны. А еще через неделю, после последней четверти, Луна совсем перестает быть видимой - наступает новолуние; потом она появится опять с левой стороны от Солнца: вечером на западе и горбом уже опять вправо. Так изменяется вид Луны на небе каждые четыре недели, точнее - за период 29.5 суток. Это лунный, или синодический, месяц. Он послужил основой для составления календаря еще в древние времена. Такой лунный календарь сохранился у некоторых восточных народов и до настоящего времени. Можно рассчитать, когда и как будет видна Луна - когда будут светлые и темные ночи, а когда вся ночь будет лунная, светлая. Это бывает иногда очень важно знать заранее. Сделайте вечером в комнате такой опыт: возьмите мяч и лампу. Пусть мяч изображает Луну, ваша голова - Землю, а лампа, поставленная поодаль, - Солнце. Держите мяч в вытянутой руке, двигайте его вокруг себя и смотрите, как будет видна вам освещенная часть мяча. Так же будет видна Луна с Земли, вокруг которой Луна обращается. Во время новолуния Луна находится между Землей и Солнцем и обращена к Земле неосвещенной стороной. В первую четверть, т. е. через четверть оборота Луны, к Земле обращена половина ее освещенной стороны. В полнолуние Луна находится в противоположной Солнцу стороне, а к Земле обращена вся освещенная сторона Луны, и мы видим ее полным кругом. В последнюю четверть снова мы видим с Земли половину освещенной стороны Луны. Теперь понятно, почему выпуклая сторона серпа Луны всегда обращена к Солнцу. В ближайшие вечера после новолуния можно наблюдать, кроме яркого серпа, и не освещенную Солнцем, но слабо видимую часть Луны. Такое вление называют пепельным светом. Это - ночная поверхность Луны, освещаемая только отраженными от Земли солнечными лучами. Таким образом, изменение фаз Луны объясняется двумя причинами: во-первых, Луна - темный, непрозрачный шар, освещаемый Солнцем, и, во-вторых, Луна обращается вокруг Земли. Время обращения Луны вокруг Земли называется звездным месяцем и составляет 27.3 суток, т. е. меньше 29.5 суток, в течение которых происходит смена фаз Луны. Причиной этого является движение самой Земли. Обращаясь вокруг Солнца, Земля увлекает за собой и свой спутник - Луну. Пусть Луна будет в положении новолуния. Пока она сделает полный оборот за 27.3 суток, Земля вместе с Луной займет в это время иное положение по отношению к Солнцу: Луна еще не окажется между Землей и Солнцем. Для того чтобы наступило следующее новолуние, Луне надо продвинуться еще дальше и сделать больше полного оборота. На это ей требуется несколько больше двух суток. Вот причина различия между длительностью синодического и звездного (сидерического) месяцев. В новолуние, когда Луна оказывается между Землей и Солнцем, она может закрыть его от нас, и тогда наступит солнечное затмение. В полнолуние Луна, находясь по другую сторону от Земли, может попасть в тень, отбрасываемую Землей, тогда произойдет лунное затмение. Затмения не происходят каждый месяц потому, что Луна обращается вокруг Земли в плоскости, не совпадающей с той плоскостью, в которой Земля обращается вокруг Солнца.

Вращение Луны

Луна - спутник Земли. Это единственное крупное небесное тело, которое обращается вокруг Земли. Луна гораздо ближе к Земле, чем другие небесные тела. Расстояние до Луны измерили точно, воспользовавшись тем же способом, каким на Земле измеряют расстояние до видимых предметов, к которым нельзя подойти. Луна движется вокруг Земли не по окружности, а по эллипсу, поэтому ее расстояние от Земли не остается постоянным. В среднем оно составляет 384400 км. Зная расстояние до Луны, ученые вычислили ее действительные размеры. Диаметр Луны составляет 3476 км, т. е. немногим более четверти диаметра Земли. Площадь Луны несколько меньше территории Азии. По объему Луна почти в 50 раз меньше Земли При рассмотрении Луны в бинокль или даже невооруженным глазом на ее поверхности видны темные пятна и всегда почти на одних и тех же местах, одинаково удаленных от краев лунного диска. Значит, Луна обращена к Земле постоянно одной и той же стороной. Это происходит потому, что Луна вращается вокруг своей оси как раз с тем же периодом, с каким она обращается вокруг Земли. Сделайте такой опыт: обойдите вокруг стола, оставаясь обращенными к нему все время лицом. Вы по очереди увидите все стены комнаты. Результат будет тот же, как если бы вы сделали полный поворот вокруг себя, стоя на месте. Вследствие вращения Луны вокруг своей оси разные участки ее поверхности бывают обращены к Солнцу в разное время. На ней происходит смена дня и ночи. Лунные сутки в 29.5 раза длиннее земных. Почти 15 наших суток на Луне длится день и столько же времени - ночь.

Лунные затмения

Одним из интереснейших видов астрономических явлений, связанных с Луной, являются затмения. Затмения бывают солнечными и лунными: в первом случае, Луна загораживает собою Солнце, а во втором - земная тень скрывает Луну. Затмения случаются в те моменты, когда Солнце, Земля и Луна Вы страиваются в одну линии в своем движении. Нетрудно сообразить, что это бывает либо в полнолуние, либо в новолуние. Лунные затмения происходили бы каждый раз в полнолуние, а солнечные - в новолуние, если бы не одна особенность движения Луны. Плоскость ее орбиты наклонена к плоскости околосолнечной орбиты Земли под небольшим углом в 5°. Уже этого достаточно, чтобы в новолуние Луна проходила чуть Вы ше или ниже Солнца, а в полнолуние земная тень не попадала на лунный диск. Только тогда, когда полнолуние или новолуние приходится на моменты пересечения Луной плоскости земной орбиты, т.е. когда действительно все три тела, участвующие в явлении, выстраиваются в линию, происходят затмения. Например, в ситуации, изображенной на рисунке, затмения не произойдет. Точки пересечения лунной орбиты с плоскостью орбиты Земли не лежат на одной линии с Солнцем (эти две точки орбиты называются узлами). В добавление ко всему описанному, ориентация орбиты нашего спутника непостоянна, как Луна. Плоскость поворачивается или, как говорят, прецессирует. В результате, еще в древности был Вы явлен далеко не очевидный временной промежуток, через который последовательность всех затмений повторяется. Этот временной интервал называют саросом. Длительность сароса 18 с небольшим лет (6585,32 суток). Зная об этом, мы можем сказать, что через сарос можно ожидать наблюдаемое, скажем, сегодня полное солнечное затмение, но мы не можем, зная лишь про сарос, утверждать, что оно будет полным, а также не в силах предсказать, где на Земле его можно будет увидеть. В течение сароса происходит 43 солнечных и 28 лунных затмений. В наше время, знания человека о затмениях значительно превосходят умудренность древних. Затмения и условия их протекания высчитываются с высокой точностью на много лет вперед. Вообще, мы имеем дело с поразительным природным совпадением: Луна в 400 раз меньше Солнца, но во столько же раз ближе него к Земле. Благодаря этому, угловой диаметр Солнца и Луны почти одинаков. Подробнее о солнечных затмениях смотрите в разделе о Солнце, а здесь мы еще немного остановимся на лунных. Земная тень вблизи Луны имеет больший, чем у Луны, угловой размер, поэтому пересечение Луною этой тени может длиться десятки минут. Сначала Луны слева касается едва видимая полутень Земли (для наблюдателя на Луне, стоящего в полутени, Солнце частично загорожено Землею). Пересечение Луною полутени длится около часа, после чего, Луны касается тень (для того же наблюдателя на Луне, в тени, Солнце загорожено Землею полностью). Через минут 30 Луна полностью входит в тень, приобретая темно-красный, бордовый цвет, вызванный тем, что Лучи солнца, преломляясь в земной атмосфере, освещают-таки Луну в тени Земли. Как известно, лучше всего рассеиваются синие лучи, а красные лучи, преломившись, доходят до лунного диска. Полное затмение Луны может длится больше часа. Разные этапы затмения еще называют фазами затмения, например, "фаза полутеневого затмения" и т. п. Иногда, когда линия Солнце-Земля-Луна слишком далека от идеала, фаза полного затмения вообще может не наступить, при большем отклонении от этой идеальности, тень Земли может пройти даже мимо, и будет наблюдаться лишь покрытие Луны полутенью. В зависимости от расположения трех небесных тел, продолжительность той или иной фазы может меняться. По тем же причинам разной бывает яркость диска Луны во время наступления фазы полного затмения. Случается, что Луны не видно вовсе, и наоборот, зарегистрированы случаи, когда сторонние наблюдатели не верили, что имеет место затмение: так ярка была Луна. Наконец, посмотрите снимок первого затмения 2000-го года. Долгая четырёхчасовая экспозиция позволила испанцу Хуану Карлосу Кассадо представить всё затмение в виде полосы переменной яркости в таинственном обрамлении древних развалин южной страны. То же затмение в виде трёх объединённых снимков представлено справа. В ночь 20-го января эти фотографии сделал Стефан Барнс.

Исследование Луны

Первым человеком, посмотревшим на Луну в телескоп, был Галилей. Ему же, соответственно, принадлежит и открытие лунных гор и кратеров. Это открытие теперь каждый может повторить с помощью простого бинокля. Луна начала изучаться автоматическими станциями еще до появления человека в космосе. 4-го октября 1959-го года советская автоматическая станция "Луна 3" впервые сфотографировала обратную сторону Луны, на которой почти не оказалось морей. Советская же станция "Луна 9" 31-го января 1966-го года первой совершила удачную мягкую посадку на Луну в Океане Бурь, западнее кратеров Рейнер и Марат. Были произведены снимки Луны с разных высот и круговая панорама на самой поверхности. "Луна 10" первой стала искусственным спутником Луны 3 апреля 1966-го года, оставаясь им в течение 57-ми дней. Другая советская станция "Луна 16 "первой доставила образцы лунного грунта на Землю 24-го сентября 1970-го года. Станцией "Луна 17", запущенной 10-го ноября 1970-го года, на Луну был доставлен самоходный аппарат "Луноход 1", представлявший собой комплексную лабораторию. Аппарат проделал по поверхности спутника Земли путь длиною 10 540 метров. "Луноход 2" был доставлен 16-го января 1973-го года станцией "Луна 21". По восточному краю Моря Ясности самоходный аппарат прошел маршрут, протяженностью 37 км. Последней "Луной" была "Луна 24", в августе 1976-го года доставившая на Землю двухметровую колонку лунного грунта. 4 отечественных станции типа "Зонд" проводили разнообразные исследования в окололунном пространстве и возвращались на Землю. Американцы отправили к Луне около 30 аппаратов. 4 первых "Пионера" неизменно друг за другом в августе-декабре 1958-го года отклонялись от расчетных траекторий и не выполняли поставленных задач. С 1962-го по 1965-й годы к Луне были направлены семь аппаратов "Рейнджер", три из которых достигли-таки Луны и передали фотоснимки поверхности. С 1966-го по 1968-й годы на орбиту вокруг нашего естественного спутника были выведены пять станций "Лунар-Орбитер" и две станции "Эксплорер". Для посадки на Луну проводились в то же время запуски семи аппаратов "Сервейр". Кроме того, были запущены 17 "Аполлонов", 6 из которых доставили на Луну астронавтов, проведших там уникальные исследования. Первым человеком на Луне стал Нил Армстронг, командир "Аполлона 11". После 74-го года изучение Луны почти прекратилось. В 1994-м, однако, американский аппарат "Климентина" возобновил исследования нашего спутника, сделав, в том числе, около 3 млн. фотографий и предположительно открыл на Луне воду.

Лунная пыль

Поверхность Луны постоянно разрушается и преобразовывается, подвергаясь тепловым деформациям и воздействиям микрометеорных тел. В соответствии с эволюционной теорией, в ранний период существования Солнечной системы пыли было гораздо больше, чем сейчас. На Земле пыль смывается в моря, но на Луне нет ни воды, ни атмосферы, поэтому пыль скапливается в понижениях. За 4,6 миллиарда лет на Луне - особенно на материковых ее участках - должно было скопиться неимоверное количество пыли. Британский астроном Р.А.Литтлтон (Lyttleton, 1956, с.72) предполагал, что слой лунной пыли имеет толщину в несколько километров! Гоулд (Gold, 1955, с.585) также предполагал, что на плоских лунных равнинах чрезвычайно много пыли. Шумейкер (Shoemaker, 1965, с.75) предсказывал, что слой пыли на Луне должен измеряться десятками метров. Азимов (1959, с.36) писал: "Я представляю, как первая космическая станция, выбрав великолепную плоскую площадку для прилунения, медленно садится... и исчезает из виду, погружаясь в пыль". Однако в 1965 году состоялась конференция по вопросу о структуре поверхности Луны (см. Hess, et al., 1966). На ней, в частности, было сделано следующее заключение: ранние фотографии Рейнджера и исследования оптических свойств рассеянного солнечного света, отраженного поверхностью Луны, показывают, что предсказания о глубине слоя лунной пыли не сбылись! Вопрос окончательно прояснился с появлением на Луне первых космический станций, и особенно - когда на лунную поверхность впервые ступила нога человека. Выяснилось, что слой пыли несравненно тоньше, чем уверяли ученые-эволюционисты - всего 6,5 см! Несмотря на отчаянные попытки пересмотреть представления о скорости отложения пыли или нйти механизмы ее уплотнения, толщина слоя пыли на Луне остается весомым свидетельством в пользу молодого возраста Луны. Поверхность Луны постоянно подвергается микровоздействиям метеорных тел. За миллионы лет эти процессы не могли не перемешать слои лунной почвы. Однако, статья в Science News (Anon, 1971, с.62) сообщает о следующий результатах анализа лунной почвы: "Новое исследование показало, что верхние слои висмута и кадмия оставались на поверхности 15 миллионов лет. Если почва Луны постоянно взрыхляется множеством мини-толчков, то ее слои должны быть перемешаны гораздо сильнее."

Откуда взялась над Землей Луна?

Вопрос о том, как у Земли появилась ее спутница Луна, волнует людей уже не одно столетие. И вот теперь американские ученые, видимо, близки к решению этой загадки. С помощью компьютерного моделирования им удалось получить результаты, которые станут весомым фактором в пользу наиболее популярной гипотезы происхождения Луны - гипотезы, согласно которой Луна образовалась в результате столкновения Земли с очень большим космическим телом. По мнению ряда ученых, в далеком прошлом, примерно 4,5 млрд. лет назад, наша, тогда еще юная Земля пережила чудовищное столкновение с объектом, превосходившим по массе планету Марс. Удар по своей силе был столь страшен, что железное ядро врезавшегося тела прошло до центра Земли. Согласно гипотезе, основная часть вещества пришельца как бы сплавилась с земными породами, но какая-то его часть была выброшена в космос в виде раскаленного газа и осколков. Со временем газ остыл и сконденсировался в пылевые частицы, сформировавшие вместе с другими осколками и обломками вращающийся диск, в центре которого находилась Земля. В конечном итоге под воздействием гравитационного поля и в результате длительных процессов из вещества этого диска и образовалась Луна. На протяжении нескольких лет специалисты из Колорадского университета под руководством Робина Кэнапа пытались смоделировать этот космический катаклизм на компьютере. Однако на конечном этапе у них получалось, что вокруг Земли начинала кружиться не одна Луна, а целый рой лун-малышек. И вот теперь, существенно усложнив свою модель и уточнив описание происходивших процессов, ученым удалось добиться, что у Земли образовывается всего один естественный спутник. по словам профессора Калифорнийского технологического института Дэвида Стивенсона, выступившего в роли независимого эксперта, этот успех стал важным этапом в понимании того, как сформировалась Луна. Кэнап с коллегами построили 27 моделей, воспроизводивших эволюцию состоявшего из разного количества - от 1000 до 2700 - обломков диска. Исследователи прослеживали орбиты всех обломков, определяя, будут ли они при столкновениях "слипаться" и формировать единственный спутник планеты. Счет на компьютере продолжался до тех пор, пока не оставалось один или два спутника. В подавляющем большинстве случаев в итоге возникала одна Луна. Моделирование показало, что Луна могла сформироваться из выброшенных обломков всего за один год. Однако последняя точка в работе еще не поставлена. Ученым предстоит справиться с еще одной загвоздкой. Пока у них получается, что после страшного удара Земля начинает вращаться в 2 раза быстрее, чем это могло быть. Но экспериментаторы не теряют оптимизма и уверены, что скоро поймут, почему их математическая модель отклоняется от реальности.