Лунные тайны: история исследования спутника Земли

Лунные тайны: история исследования спутника Земли

Как образовалась Луна?

Согласно теории «гигантского столкновения» (или модели ударного формирования), у молодой Земли не было Луны. В какой-то момент в ранней истории нашей планеты гипотетическая планета Тейя, размером с Марс или чуть более, столкнулась с Землей. Мгновенно большая часть массы Тейи и значительная часть Земли испарились. Облако поднялось на высоту более 22 000 км, где сконденсировалось в неисчислимые твердые частицы, которые, вращаясь вокруг Земли, собирались во все более крупные объекты, и в итоге слились воедино в Луну.

Измеряя возраст образцов лунного грунта, мы знаем, что Луне около 4,6 миллиарда лет, или примерно столько же, сколько Земле.

Цифры и факты о Луне

Снимок в полнолуние, сделанный 10-22-2010 из Мэдисона, штат Алабама, США. Снято на телескопе Celestron 9.25 Шмидта-Кассегрена. Автор: Gregory H. Revera — собственная работа, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=11901243

Вращение Луны — время, необходимое для вращения вокруг своей оси — занимает столько же времени, сколько и вращение вокруг орбиты Земли — около 27,3 суток. Это означает, что вращение Луны синхронизировано таким образом, что Луна постоянно повернута к нам одной и той же своей стороной. Обратная сторона Луны (или темная сторона) была сфотографирована только с космического аппарата.

Луна вращается вокруг Земли со средней скоростью 3700 километров в час.

Гравитационное притяжение Луны на Земле является основной причиной приливов и отливов океанских вод. Вращение Земли вызывает два прилива и два отлива каждый день.

Безвоздушная лунная поверхность нагревается на солнце до 117 градусов по Цельсию в течение двух недель (лунный день длится около месяца). Затем, в течение такого же периода, пространство находится в темноте. Темная сторона охлаждается до −169 градусов по Цельсию.

История изучения Луны

В январе 1959 года небольшой советский аппарат «Луна-1» стал первым космическим кораблем, достигшим второй космической скорости. Он же стал первым искусственным спутником Солнца. Хотя «Луна-1» не достигла поверхности Луны, как предполагалось, космический корабль пролетел на расстоянии около 6500 километров от нее. Его набор научного оборудования впервые показал, что на Луне нет магнитного поля.

Позже, в 1959 году, «Луна-2» стала первым космическим кораблем, который достиг поверхности Луны. Третья лунная миссия впоследствии сделала первые размытые снимки обратной стороны нашего спутника.

Первое изображение, переданное АМС «Луна-3», показывающее обратную сторону Луны

В 1966 году советский космический корабль «Луна-9» стал первым аппаратом, благополучно совершившим мягкую посадку на поверхности спутника. Небольшой корабль был снабжен научным и коммуникационным оборудованием и сфотографировал лунную панораму. «Луна-10» была запущена позднее в том же году и стала первым космическим кораблем, который успешно облетел Луну.

В 1961 году Джон Ф. Кеннеди обязал Соединенные Штаты высадить человека на Луну до завершения десятилетия. Программа «Аполлон» была разработана для безопасной отправки людей на Луну и обратно.

В 1966 и 1967 годах НАСА запустило пять миссий «Лунный орбитер», которые были предназначены для облета Луны и составления карты ее поверхности для подготовки к последующим посадкам с экипажем. Эти орбитальные аппараты сфотографировали около 99 процентов поверхности Луны и предоставили фотографии потенциальных мест высадки.

Снимок кратера Уэбб , «Лунар орбитер-1», август 1966 г.

20 июля 1969 года Нил Армстронг и Эдвин «Базз» Олдрин стали первыми людьми, ступившими на поверхность Луны, когда их посадочный аппарат «Аполлон-11» приземлился в Море Спокойствия. Весь мир запомнил слова Армстронга: «Один маленький шаг для человека и огромный скачок для человечества».

Услышать знаменитые слова можно на сайте NASA.

Читать еще:  Биография Тихо Браге

Эдвин Олдрин на поверхности Луны в 1969 году

«Аполлон-16» и «Аполлон-17» в 1972 году были последними двумя полетами на Луну с экипажем, а советский космический корабль «Луна-24» в 1976 году был последним приземлившимся на лунную поверхность до следующего столетия. Образцы, собранные во время этих лунных исследований, дали нам огромное количество знаний о геологии и образовании лунной поверхности.

Возвращение на Луну не стояло на переднем крае космических программ на протяжении десятилетий. По словам эксперта по космической политике Джона Логсдона, нет никаких научных причин возвращаться на Луну — миссии Аполлона уже собрали 382 килограмма лунных камней, некоторые из которых до сих пор не проанализированы.

Недавний и будущий статус исследования Луны

Недавние достижения в изучении Луны связаны с китайскими и израильскими космическими программами.

В 2013 году, спустя 37 лет после последнего успешного прилунения, китайский луноход Юйту достиг поверхности Луны.

В январе 2019 года китайский посадочный аппарат Chang’e-4 приземлился на противоположной стороне Луны, став первым космическим кораблем, который когда-либо сделал это.

Панорама посадочной площадки Чанъэ-4 на обратной стороне Луны 15 февраля 2019 года. Автор: CNSA, CC BY 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=76915371

В апреле 2019 года израильский космический корабль «Берешит» облетел вокруг Луны, но потерпел крушение при попытке приземлиться. Несмотря на то, что он потерпел неудачу при посадке, его успешный запуск с частной ракеты SpaceX считается значительным достижением.

Если говорить о будущем лунных экспедиций, то Генеральный директор Amazon Джефф Безос и его космическая компания Blue Origin объявили о проекте создания лунной базы, где люди будут работать и жить. Ракета New Glenn может совершить свой первый полет уже в 2021 году, поддерживая цель НАСА по возвращению человека на Луну к 2024 году.

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока «Система Земля — Луна»

В ближайшее время мы с вами будем рассматривать основные характеристики планет обеих групп и их спутников. И начнём мы с самой изученной планеты Солнечной системы — планеты Земля — и её единственного естественного спутника — Луны.

Тема нашего урока не случайно носит название: «Система Земля — Луна». Дело в том, что Землю с её спутником очень часто называют двойной планетой. Этим подчёркивается как общность их происхождения, так и редкостное для планет соотношение масс центрального тела и спутника. В нашей Солнечной системе практически все спутники имеют массу, составляющую не более 1/4000 массы самой планеты. Исключением пока являются системы Земля — Луна и Плутон — Харон. В первой системе масса спутника примерно в 81 раз меньше массы центрального тела, а у второй — примерно в 9 раз.

Природа Земли достаточно подробно изучается в курсе географии. Поэтому мы с вами вспомним лишь необходимые нам сведения для её дальнейшего сравнения с другими планетами.

Итак, как вы знаете, наша планета состоит из нескольких оболочек — сфер: атмосферы, гидросферы и литосферы.

Этим оболочкам соответствуют привычные нам три агрегатных состояния вещества: газообразное, жидкое и твёрдое. Атмосфера присутствует на всех больших планетах Солнечной системы. Твёрдая же оболочка присуща только планетам земной группы и большинству спутников планет, а также астероидам. А вот гидросфера Земли — это пока уникальное явление в нашем космосе. Несмотря на то, что вода является одним из самых распространённых соединений в Солнечной системе, в жидком виде она может присутствовать лишь при определённых значениях температуры и давления. Поэтому на других телах Солнечной системы вода встречается лишь в виде льда (хотя не исключены подлёдные океаны из жидкой воды на некоторых спутниках Юпитера).

Читать еще:  Жизнь на Марсе: хроники поиска жизни и современные исследования

Рассмотрим внутреннее строение нашей планеты. В центральной её части находится ядро, которое принято разделять на твёрдое внутреннее и жидкое внешнее. Ядро — это наиболее плотная часть планетных недр (17 г/см 3 ). Его радиус составляет около 55 % радиуса Земли, а масса — около 30 % массы планеты.

Ядро окружено мантией, в которой находится большая часть вещества Земли. Процессы, происходящие в мантии, оказывают самое непосредственное влияние на верхнюю, твёрдую оболочку Земли — земную кору, средняя плотность которой составляет около 2,7 г/см 3 . Земная кора и верхняя часть мантии составляют оболочку, которая называется литосферой.

Газовая оболочка Земли — атмосфера — простирается в космическое пространство примерно на 2000 километров. Она рассеивает и поглощает солнечное излучение, вследствие чего во многом определяет тепловой баланс планеты и сглаживает суточные колебания температур.

В составе атмосферы выделяют несколько слоёв.

У самой Земли простирается тропосфера, в которой происходят процессы, определяющую погоду. В тропосфере сосредоточено более 90 % всей массы атмосферы и практически все водяные пары.

Чуть выше (до высоты 50—55 километров) располагается стратосфера, в которой находится озоновый слой. Он поглощает вредные ультрафиолетовые лучи Солнца, и из-за этого начиная примерно с высоты в 25 километров температура атмосферы начинает расти от –56,5 о С до 0,8 о С.

Ещё выше расположена мезосфера. В ней температура вновь начинает уменьшаться и на высоте в 90 километров достигает своего абсолютного минимума — –90 о С.

Далее, до высоты порядка 800 километров, простирается термосфера. Названа она так из-за того, что в ней, за счёт поглощения ультрафиолетового излучения Солнца, температура поднимается до 1500 о С.

Далее следует экзосфера, плавно переходящая в космическое пространство.

На высотах более 1000 километров существует область, которую называют магнитосферой. Она имеет сложную форму. Со стороны Солнца граница магнитосферы по форме напоминает снаряд. С ночной стороны магнитосфера Земли вытягивается длинным цилиндрическим хвостом (магнитный хвост), который вытягивается на значительное расстояние, и где заканчивается — неизвестно.

Небольшая часть захваченных геомагнитным полем заряженных частиц образует вокруг нашей планеты радиационный пояс. Здесь движутся протоны, ионы и электроны, обладающие самой высокой энергией. Эти частицы, попадая в верхние слои атмосферы в районе полюсов, заставляют светиться её основные составляющие — азот и кислород, вызывая полярные сияния.

Как мы знаем, у Земли есть единственный естественный спутник — Луна. Она представляет собой тело шарообразной формы, слегка сплюснутое к полюсам. Её средний диаметр составляет 3474,11 километров. Масса Луны, как мы уже упоминали, всего в 81 раз меньше массы Земли, а её средняя плотность равна 0,6 плотности Земли.

На Луне практически нет атмосферы. Объясняется это малым значением ускорения свободного падения вблизи её поверхности — оно в 6 раз меньше чем у поверхности Земли. Поэтому молекулам газа не составляет большого труда покинуть Луну.

Медленное вращение Луны вокруг своей оси приводит к сильным колебаниям температуры. Так, днём её поверхность в среднем прогревается до 117 о С. Ночью же она может остыть до –173 о С.

Из-за отсутствия атмосферы лунная поверхность подвержена постоянной «бомбардировке» метеоритами и микрометеоритами. В результате вся лунная поверхность покрыта слоем мелкораздробленного вещества — реголита, толщина которого в некоторых местах может достигать 10—12 м.

С поверхности Земли даже невооружённым глазом видны светлые и тёмные области — материки и моря. Моря — это относительно ровные пониженные участки лунной поверхности, покрытые застывшей лавой. Первоначально эти образования действительно считали обычными морями. А впоследствии, когда это было опровергнуто, менять название не стали. Лунные моря занимают примерно 40 % площади видимой стороны Луны и около 16,9 % всей её поверхности.

Первую подробную лунную карту составил в 1647 году польский астроном Ян Гевелий. С того времени до наших дней сохранилось много названий. Например, самая крупная равнина получила название Океан Бурь. Также можно отметить Море Дождей, Море Холода, Море Спокойствия и так далее.

Читать еще:  Информация о Титании - спутнике Урана

Море Дождей окружают горные хребты высотой до 6 километров, получившие названия, созвучные земным, — Апеннины, Кавказ, Карпаты и так далее.

Самыми характерными формами рельефа Луны являются кратеры самого разного диаметра. Наиболее крупные из них получили имена известных учёных: Тихо, Коперник, Кеплер, Птолемей и так далее.

Большинство кратеров располагаются на более древней поверхности материков (там их примерно в 30 раз больше, чем на относительно молодой поверхности морей). Именно поэтому поверхности материков выглядят такими неровными.

Исследование Луны с помощью космических аппаратов началось 13 сентября 1959 года, когда её впервые достиг советский космический корабль «Луна-2». А уже 4 октября того же года советская межпланетная автоматическая станция «Луна-3» пролетела над Луной и сфотографировала невидимую с Земли часть её поверхности. По традиции, находящиеся на ней кратеры получили имена учёных, а позднее и космонавтов.

Обратная сторона Луны удивила учёных тем, что на ней практически нет морей. А впадины, которые там есть, в большинстве своём не заполнены лавой. Самым примечательным местом на обратной стороне Луны является Бассейн Южный полюс — Эйткен. Это самый большой известный кратер Луны и один из крупнейших кратеров всей Солнечной системы (2400 х 2050 км).

Первая мягкая посадка на Луну была совершена 3 февраля 1966 года советской межпланетной станцией «Луна-9».

А 20 июля 1969 года американские астронавты Нил Армстронг и Эдвин Олдрин стали первыми людьми, ступившими на поверхность нашего спутника.

Таким образом, Луна — это пока единственное небесное тело, на котором побывал человек, и первое небесное тело, образцы которого были доставлены на Землю (США доставили около 380 килограммов, СССР — 324 грамма лунного грунта).

Их детальный анализ показал, что они очень близки базальтовым породам Земли, но в них меньше летучих элементов и минералов.

В 2009 году российский космический прибор ЛЕНД, установленный на борту спутника НАСА ЛРО, во время бомбардировки лунной поверхности вблизи её южного полюса ракетоносителем «Центавр» зафиксировал в выброшенном веществе следы воды. По данным РЛО, водяной лёд составляет 3—8 % массы породы в приполярной зоне. Проще говоря, из каждой тонны лунного грунта можно будет получить около 40—45 литров воды. Никаких признаков жизни или органических соединений на Луне обнаружено не было.

Доставленные на поверхность Луны сейсмометры позволили зарегистрировать большое число лунотрясений (до трёх тысяч в год). Их изучение позволило учёным уточнить внутреннее строение нашего спутника.

Так, под слоем реголита располагается кора, толщина которой колеблется от 60 километров (на видимой стороне) до 100 — на обратной. Под корой находится мантия, толщина которой достигает 1000 километров.

Зона глубже 1600 километров напоминает земную мантию и имеет температуру около 1500 о С.

Как мы говорили ранее, возраст Лунных пород сравним с возрастом Земли, что свидетельствует об их совместном происхождении. В то же время на Луне не обнаружено молодых пород, что говорит о том, что вулканическая активность на ней давно закончилась. А вот из-за отсутствия атмосферы и воды в жидком состоянии на Луне процессы размывания и выветривания пород не наблюдаются. Поэтому формы рельефа лунной поверхности не меняются уже на протяжении миллиарда лет (примерно столько лет назад закончилась основная геологическая активность Луны). Хотя, по последним данным, остаточные слабые вулканические процессы в недрах спутника продолжались ещё примерно 950 миллионов лет). Это даёт возможность изучить процессы, происходившие на Земле в далёком прошлом, от которых на нашей планете не осталось и следа.

Ссылка на основную публикацию
Статьи на тему:

Adblock
detector