Лунная поверхность безжизненна и пуста. Её особенностью является полное отсутствие атмосферных эффектов, которые наблюдаются на Земле. Ночь и день наступают мгновенно, как только появятся лучи Солнца.
Из-за отсутствия среды для распространения звуковых волн, на поверхности царит полная тишина.
Ось вращения Луны наклонена только на 1,5 0 от нормали до эклиптики, поэтому Луна не имеет никаких сезонов, изменений пор года. Солнечный свет всегда почти горизонтален в лунных полюсах, что делает эти местности постоянно холодными и темными.
Лунная поверхность изменяется под воздействием деятельности человека, метеоритных бомбардировок, облучений частицами с высокой энергией (рентгеновские и космические лучи). Эти факторы не оказывают заметного воздействия, но за астрономические времена сильно “вспахивают” поверхностный слой - реголит.
При ударе о поверхность Луны метеорной частицы происходит миниатюрный взрыв и во все стороны разбрасываются частицы грунта и метеоритного вещества. Эти частицы в большинстве покидают гравитационное поле Луны.
Диапазон суточного колебания температуры составляет 250 0 С. Колеблется от 101 0 до -153 0 . Но нагревание и охлаждение пород происходит медленно. Быстрое изменение температуры происходит только при лунных затмениях. Было измерено, что температура меняется от 71 до - 79 С за час.
Радиоастрономическими методами была измерена температура низлежащих слоёв, она оказалась постоянной на глубине 1 м. и равна -50 С у экватора. Значит верхний слой является хорошим теплоизолятором.
Анализ лунных пород, доставленных на Землю, показал, что они никогда не подвергались воздействию воды.
Средняя плотность Луны - 3,3 г/см 3 .
Период обращения Луны вокруг оси равен периоду её обращения вокруг Земли, поэтому она наблюдается с Земли только одной стороной. Обратная сторона Луны была впервые сфотографирована в 1959 году.
Светлые участки лунной поверхности называются материками и занимают 60% её поверхности. Это неровные гористые районы. Остальные 40% поверхности - моря. Это впадины, заполненные тёмной лавой и пылью. Они были названы в 17 веке.
Материки пересечены горными хребтами, расположенными вдоль побережий морей. Наибольшая высота лунных гор достигает 9 км.
Лунные кратеры имеют в большинстве метеоритное происхождение. Вулканических мало, но есть и комбинированные. Самые крупные лунные кратеры имеют диаметр до 100 км.
На Луне наблюдались яркие вспышки, что может быть связано с извержениями вулканов.
У Луны почти нет жидкого ядра, об этом свидетельствует отсутствие магнитного поля. Магнитометры показывают, что магнитное поле Луны не превышает 1/10 000 земного.
Атмосфера:
Хотя Луна окружена вакуумом более совершенным, чем тот, который возможно создать в земных лабораторных условиях, её атмосфера обширна и представляет высокий научный интерес.
В течение двух-недельного лунного дня, атомы и молекулы, выбитые рядом процессов с лунной поверхности на баллистические траектории, ионизируются солнечным излучением и затем управляются электромагнитными эффектами как плазма.
Положение Луны на орбите определяет поведение атмосферы.
Размеры атмосферных явлений были измерены рядом приборов, помещенных на лунной поверхности астронавтами Аполлона. Но анализ данных был затруднён из-за того, что естественная лунная атмосфера является настолько незначительной, что загрязнение от исходящих с Аполлона газов существенно влияло на результаты.
Основные газы, представленные на Луне - неон, водород, гелий, аргон.
В дополнение к поверхностным газам обнаружено небольшое количество пыли, циркулирующей на высоте до нескольких метров над поверхностью.
Число атомов и молекул в единице объёма атмосферы составляет менее триллионной доли числа частиц, содержащихся в единичном объёме земной атмосферы на уровне моря. Сила гравитации Луны мала, чтобы удержать молекулы у поверхности.
Любое тело, обладающее скоростью большей 2,4 км/с выйдет из-под гравитационного контроля Луны. Эта скорость немного больше средней скорости молекул водорода при обычной температуре. Диссипация водорода происходит почти мгновенно. Диссипация кислорода и азота происходит медленнее, т.к. эти молекулы тяжелее. За астрономически небольшие промежутки времени Луна способна потерять всю свою атмосферу, если она когда либо у неё была.
Сейчас атмосфера пополняется из межпланетного пространства.
М.Мендилло и Д. Бомгарднер (Бостонский ун-т) после анализа результатов наблюдений полного лунного затмения 29.11.1993 пришли к выводу, что лунная атмосфера в 2 раза протяжённее (равна 10 диаметрам Луны), чем считали ранее.
Она поддерживается не ударами о лунный грунт микрометеоритов и эле-ментарных частиц солнечного ветра (протонов и электронов), а воздействием на него световыми и тепловыми фотонами солнечного излучения.
Основные компоненты - атомы и ионы натрия и калия, выбитые из лунного грунта. Атмосфера очень разреженна, однако атомы натрия легко возбуждаются и сильно излучают, поэтому их легко обнаружить. (Nature 5.10.1995).
Происхождение: По преобладающим современным теориям Луна образовалась вместе с Землёй из одной планетезимали. Учёные считают, что первоначально Луна находилась очень близко к Земле, а Дж. Дарвин писал, что Луна была когда-то в контакте с Землёй и период обращения двух тел составлял около 4 часов. Но это предположение кажется маловероятным. Многие считают, что Луна образовалась на расстоянии, значительно меньшем половины современного. При этом приливные волны на Земле должны были бы достигать 1 км.
Существуют и другие теории. Найдено новое доказательство гипотезы, что Луна образовалась от столкновения какого-то тела с Землёй.
По данным спутника Луны "Клементина", обработанным в Гавайском ун-
те (США), была составлена карта процентного содержания железа на поверхности Луны. Оно может меняться от 0% в горах до 14% на дне морей. Если бы Луна имела такой же минералогический состав, как Земля, то железа было бы значительно больше. Значит она вряд ли образовалась из одного протопланетного облака с Землёй.
Громадные области на обратной стороне Луны вовсе не содержат железа, но покрыты анортозитом, породой, богатой алюминием. Чистый анортозит редко встречается на Земле.
Влияние на Землю: Американцы Р. Боллинг и Р. Сервени изучили данные о
глобальном температурном распределении, полученные со спутников между 1797 и 1994 гг. Из данных следует, что Земля бывает тёплой, когда Луна полная, и холодной - когда Луна в новолунии. Своим светом в полнолуние Луна подогревает Землю на 0.02 0 С. Даже такие изменения температуры могут влиять на климат Земли. (Astronomy Now, май 1995).
Поверхность Луны можно условно разделить на типы: старая горная местность с большим количеством вулканов и относительно гладкие и молодые лунные моря. Главной особенностью обратной стороны Луны является её материковый характер.
Темные участки поверхности, которые мы можем видеть с Земли на поверхности Луны, мы называем «океанами» и «морями». Такие названия пришли из древности, когда древние астрономы думали, что Луна имеет моря и океаны, также как и Земля. На самом деле эти темные участки поверхности Луны сформировались в результате извержений вулканов и они заполнены базальтом, который темнее, чем окружающие его породы. Основные Лунные моря сосредоточены в пределах видимого полушария, крупнейшее из них - Океан Бурь. К нему примыкают Море Дождей с северо-востока, Море Влажности и Море Облаков с юга. В восточной половине видимого с Земли диска протянулись цепочкой с северо-запада на юго-восток Море Ясности, Море Спокойствия и Море Изобилия. К этой цепочке с юга примыкает Море Нектара, а с северо-востока - Море Кризисов. Сравнительно небольшие по размерам моря расположены на границе видимого и обратного полушарий - Море Восточное, Море Краевое, Море Смита и Море Южное. На обратной стороне Луны существует лишь одно значительное образование морского типа - Море Москвы. На поверхности лунных морей при определенных условиях освещения заметны извилистые возвышения, называемые валами. Высота этих преимущественно пологих возвышенностей не превышает 100-300 метров, однако протяженность может достигать сотен километров. Вероятной теорией их образования считается их возникновение при застывании лавовых морей за счет сжатия. На лунной поверхности несколько небольших образований морского типа, относительно обособленных от крупных формаций, носят название «озер». Образования, граничащие с морями и вдающиеся в материковые области, называются «заливами». Моря отличаются от материковых областей низкой отражательной способностью вещества их поверхности, более пологими формами рельефа и меньшим числом крупных кратеров на единицу площади, - в среднем в пересчете на единицу площади число кратеров на материковой поверхности в 30 раз превышает число кратеров в морях. К элементам рельефа относятся и лунные горы. Они представлены горными хребтами, окаймляющими берега большинства морей, а также многочисленными кольцевыми горами, называемыми кратерами. Отдельные пики и небольшие горные хребты, находящиеся на поверхности некоторых лунных морей, вероятно в большинстве случаев являются полуразрушенными бортами кратеров. Примечательно, что на Луне, в отличие от Земли почти отсутствуют линейные горные цепи, как то например Гималаи, Анды и Кордильеры на Земле.
Кратеры
Кратерность - самая характерная особенность лунного рельефа. Существует порядка полумиллиона кратеров размером более 1 км. Из-за отсутствия на Луне атмосферы, воды и значительных геологических процессов лунные кратеры фактически не подвергались изменениям и даже древние кратеры сохранились на ее поверхности. Самые крупные лунные кратеры находятся на обратной стороне Луны, например кратер Королев, Менделеев, Гершпрунг и многие другие. В сравнении с ними кратер Коперник диаметром 90 км, находящийся на видимой стороне Луны кажется очень небольшим. Также на границе видимой стороны Луны находятся гигантские кратеры, такие как Струве диаметром 255 км и Дарвин диаметром 200 км.
Ныне на картах Луны зафиксировано более 35 000 крупных и около 200 000 мелких деталей.
В образовании форм лунного рельефа принимали участие как внутренние силы, так и внешние воздействия. Расчеты термической истории Луны показывают, что вскоре после её образования недра были разогреты радиоактивным теплом и в значительной мере расплавлены, что привело к интенсивному вулканизму на поверхности. В результате образовались гигантские лавовые поля и некоторое количество вулканических кратеров, а также многочисленные трещины, уступы и другое. Вместе с этим на поверхность Луны на ранних этапах выпадало огромное количество метеоритов и астероидов - остатков протопланетного облака, при взрывах которых возникали кратеры - от микроскопических лунок до кольцевых структур поперечником во много десятков, а возможно и до нескольких сотен километров. Сейчас метеориты выпадают на Луну гораздо реже; вулканизм также в основном прекратился, поскольку Луна израсходовала много тепловой энергии, а радиоактивные элементы были вынесены во внешние слои Луны. Об остаточном вулканизме свидетельствуют истечения углеродосодержащих газов в лунных кратерах, спектрограммы которых были впервые получены советским астрономом Н.А. Козыревым.
Лунная поверхность безжизненна и пуста. Её особенностью является полное отсутствие атмосферных эффектов, которые наблюдаются на Земле. Ночь и день наступают мгновенно, как только появятся лучи Солнца.
Из-за отсутствия среды для распространения звуковых волн, на поверхности царит полная тишина.
Ось вращения Луны наклонена только на 1,5 0 от нормали до эклиптики, поэтому Луна не имеет никаких сезонов, изменений пор года. Солнечный свет всегда почти горизонтален в лунных полюсах, что делает эти местности постоянно холодными и темными.
Лунная поверхность изменяется под воздействием деятельности человека, метеоритных бомбардировок, облучений частицами с высокой энергией (рентгеновские и космические лучи). Эти факторы не оказывают заметного воздействия, но за астрономические времена сильно “вспахивают” поверхностный слой - реголит.
При ударе о поверхность Луны метеорной частицы происходит миниатюрный взрыв и во все стороны разбрасываются частицы грунта и метеоритного вещества. Эти частицы в большинстве покидают гравитационное поле Луны.
Диапазон суточного колебания температуры составляет 250 0 С. Колеблется от 101 0 до -153 0 . Но нагревание и охлаждение пород происходит медленно. Быстрое изменение температуры происходит только при лунных затмениях. Было измерено, что температура меняется от 71 до - 79 С за час.
Радиоастрономическими методами была измерена температура низлежащих слоёв, она оказалась постоянной на глубине 1 м. и равна -50 С у экватора. Значит верхний слой является хорошим теплоизолятором.
Анализ лунных пород, доставленных на Землю, показал, что они никогда не подвергались воздействию воды.
Средняя плотность Луны - 3,3 г/см 3 .
Период обращения Луны вокруг оси равен периоду её обращения вокруг Земли, поэтому она наблюдается с Земли только одной стороной. Обратная сторона Луны была впервые сфотографирована в 1959 году.
Светлые участки лунной поверхности называются материками и занимают 60% её поверхности. Это неровные гористые районы. Остальные 40% поверхности - моря. Это впадины, заполненные тёмной лавой и пылью. Они были названы в 17 веке.
Материки пересечены горными хребтами, расположенными вдоль побережий морей. Наибольшая высота лунных гор достигает 9 км.
Лунные кратеры имеют в большинстве метеоритное происхождение. Вулканических мало, но есть и комбинированные. Самые крупные лунные кратеры имеют диаметр до 100 км.
На Луне наблюдались яркие вспышки, что может быть связано с извержениями вулканов.
У Луны почти нет жидкого ядра, об этом свидетельствует отсутствие магнитного поля. Магнитометры показывают, что магнитное поле Луны не превышает 1/10 000 земного.
Атмосфера:
Хотя Луна окружена вакуумом более совершенным, чем тот, который возможно создать в земных лабораторных условиях, её атмосфера обширна и представляет высокий научный интерес.
В течение двух-недельного лунного дня, атомы и молекулы, выбитые рядом процессов с лунной поверхности на баллистические траектории, ионизируются солнечным излучением и затем управляются электромагнитными эффектами как плазма.
Положение Луны на орбите определяет поведение атмосферы.
Размеры атмосферных явлений были измерены рядом приборов, помещенных на лунной поверхности астронавтами Аполлона. Но анализ данных был затруднён из-за того, что естественная лунная атмосфера является настолько незначительной, что загрязнение от исходящих с Аполлона газов существенно влияло на результаты.
Основные газы, представленные на Луне - неон, водород, гелий, аргон.
В дополнение к поверхностным газам обнаружено небольшое количество пыли, циркулирующей на высоте до нескольких метров над поверхностью.
Число атомов и молекул в единице объёма атмосферы составляет менее триллионной доли числа частиц, содержащихся в единичном объёме земной атмосферы на уровне моря. Сила гравитации Луны мала, чтобы удержать молекулы у поверхности.
Любое тело, обладающее скоростью большей 2,4 км/с выйдет из-под гравитационного контроля Луны. Эта скорость немного больше средней скорости молекул водорода при обычной температуре. Диссипация водорода происходит почти мгновенно. Диссипация кислорода и азота происходит медленнее, т.к. эти молекулы тяжелее. За астрономически небольшие промежутки времени Луна способна потерять всю свою атмосферу, если она когда либо у неё была.
Сейчас атмосфера пополняется из межпланетного пространства.
М.Мендилло и Д. Бомгарднер (Бостонский ун-т) после анализа результатов наблюдений полного лунного затмения 29.11.1993 пришли к выводу, что лунная атмосфера в 2 раза протяжённее (равна 10 диаметрам Луны), чем считали ранее.
Она поддерживается не ударами о лунный грунт микрометеоритов и эле-ментарных частиц солнечного ветра (протонов и электронов), а воздействием на него световыми и тепловыми фотонами солнечного излучения.
Основные компоненты - атомы и ионы натрия и калия, выбитые из лунного грунта. Атмосфера очень разреженна, однако атомы натрия легко возбуждаются и сильно излучают, поэтому их легко обнаружить. (Nature 5.10.1995).
Происхождение: По преобладающим современным теориям Луна образовалась вместе с Землёй из одной планетезимали. Учёные считают, что первоначально Луна находилась очень близко к Земле, а Дж. Дарвин писал, что Луна была когда-то в контакте с Землёй и период обращения двух тел составлял около 4 часов. Но это предположение кажется маловероятным. Многие считают, что Луна образовалась на расстоянии, значительно меньшем половины современного. При этом приливные волны на Земле должны были бы достигать 1 км.
Существуют и другие теории. Найдено новое доказательство гипотезы, что Луна образовалась от столкновения какого-то тела с Землёй.
По данным спутника Луны "Клементина", обработанным в Гавайском ун-
те (США), была составлена карта процентного содержания железа на поверхности Луны. Оно может меняться от 0% в горах до 14% на дне морей. Если бы Луна имела такой же минералогический состав, как Земля, то железа было бы значительно больше. Значит она вряд ли образовалась из одного протопланетного облака с Землёй.
Громадные области на обратной стороне Луны вовсе не содержат железа, но покрыты анортозитом, породой, богатой алюминием. Чистый анортозит редко встречается на Земле.
Влияние на Землю: Американцы Р. Боллинг и Р. Сервени изучили данные о
глобальном температурном распределении, полученные со спутников между 1797 и 1994 гг. Из данных следует, что Земля бывает тёплой, когда Луна полная, и холодной - когда Луна в новолунии. Своим светом в полнолуние Луна подогревает Землю на 0.02 0 С. Даже такие изменения температуры могут влиять на климат Земли. (Astronomy Now, май 1995).
На Луне принято выделять области двух типов: светлые - материковые, занимающие 83% площади лунного шара, и темные - морские, составляющие 17%. Материки отличаются более высокой отражательной способностью, поскольку сложены относительно светлыми породами типа анортозитов, наличием значительных неровностей и множеством ов разных размеров и степени сохранности вала. Моря - относительно ровные области, покрытые лавовыми потоками темных пород ового типа, с меньшим количеством ов. Таким образом, моря темнее материков как из-за различия в составе пород, так и по причине иной структуры поверхности (моря глаже и поэтому слабее рассеивают свет).
Моря лежат ниже уровня материковой поверхности. Например, Море Дождей расположено на 3 км ниже, а Море Влажности на 2 км ниже окружающей местности. На восточном лимбе вблизи а видны темные пятна Моря Краевого и Моря Смита. Интересно, что в одном из проектов создания будущей лунной базы Море Смита называют в числе возможных мест, удобных для проведения исследовательских работ. Площадь маленького пятна Моря Волн всего 21 тыс. км2. Наиболее четко выделяется граница Моря Кризисов, площадь которого 176 тыс. км2. Дно этого моря расположено на 3,5 км ниже окружающей местности. На его краю виден яркий с лучевой системой - Прокл диаметром 28 км.
Море Спокойствия, по площади равное Черному морю на Земле (421 тыс. км2), знаменито тем, что именно здесь американский астронавт Нейл Армстронг впервые ступил на лунную поверхность 20 июля 1969 г. Море Спокойствия соединяется с Морем Нектара и Морем Изобилия, в котором советский зонд " 16" (1970 г.) взял пробу лунного грунта и доставил ее на Землю. На границе Моря Ясности с материком выполнял исследования самоходный аппарат "Луноход 2" (1973 г.)
Площадь Моря Дождей - 829 тыс. км2. Темная область к югу от Коперника недавно была названа Морем Островов. Море Познанное получило свое название после того, как в 1964 г. здесь опустился американский зонд "Рейнджер 7". К югу от Залива Радуги совершил свое путешествие первый самоходный лунник "Луноход 1" (1970-71 гг.).
Слева от Моря Облаков в материковой части выделяется цепочка из трех ов, размеры которых превышают 100 км. Средний из них Альфонс, известен тем, что в 1957 г. там наблюдалось свечение, зарегистрированное на спектрограммах. Самый яркий с мощной лучевой системой назван в честь а Тихо Браге, составившего таблицы перемещения планет, на основе которых Кеплер вывел законы движения планет.
Горные образования на Луне представляют собой части колец, окаймляющих круговые моря. Еще в середине семнадцатого века польский Ян Гевелий предложил называть горы на Луне такими же именами, как и на Земле. Вокруг Моря Дождей расположены Альпы, Кавказ, Апеннины, Карпаты, Юра. Море Нектара окружено горами Алтай и Пиренеи. Горы Кордильеры и горы Рука окружают Море Восточное. Самые высокие горы на Луне Апеннины: там высота отдельных хребтов достигает 5,6 км над поверхностью соседнего Моря Дождей. Горы Юра возвышаются над Заливом Радуги на 5 км, в то время как в Карпатах лишь отдельные горки достигают высоты 2 км над окружающей местностью.
Преобладающей формой рельефа Луны являются ы. Если вал а четкий, хорошо сохранившийся, то это признак относительной молодости, а ы с разрушенными валами - более старые. Крупные ы часто имеют на дне центральную горку и сы на внутренних склонах, например, ы Коперник и Аристарх. У старых ов горки и сы встречаются реже. Особую группу составляют ы с лучевыми системами, представляющими собой длинные светлые полосы, радиально исходящие от вала а. Лучи можно видеть не всегда, а лишь при определенных условиях освещения поверхности. Наиболее четко эти образования проявляются в полнолуние. При других фазах они менее заметны, а в областях, близких к терминатору, не наблюдаются вовсе. Лучи встречаются как у крупных ов, например, Тихо диаметром 87 км, так и у небольших, но обязательно молодых. ов с лучевыми системами на Луне несколько десятков.
Долины - отчетливо выраженные обособленные впадины шириной в несколько километров и протяженностью в десятки и сотни километров - встречаются на склонах обширных горных областей (например, Альпийская долина), а также в материковых районах (например, долина Рейта). Более узкие, длинные, но не обрывистые ложбины, сохраняющие на всем протяжении одинаковую ширину называют бороздами (например, борозды Сирсалиса). Они часто тянутся на сотни километров вне зависимости от рельефа поверхности. Обрывистые разломы называют трещинами. В морях иногда встречаются уступы - типичные сбросы; например, в Море Облаков звестен уступ Прямая Стена.
На обратной стороне Луны особое внимание привлекают очень крупные кольцевые структуры, диаметром более 300 км, названные бассейнами. Самые большие из них, такие как Море Восточное, Герцшпрунг, Аполлон, Королев, Море Москвы и другие имеют помимо внешнего вала еще и внутренний, диаметр которого, как правило, вдвое меньше внешнего. Иногда внутренние кольца сильно разрушены.
Любопытно, что некоторые крупные бассейны обратной стороны Луны являются антиподами морей видимой стороны. Например, Королев - антипод Моря Изобилия, а Герцшпрунг - Моря Спокойствия.
К северо-востоку от Моря Восточного радиально отходят гигантские цепочки ов, простирающиеся на расстояния до тысячи километров. Диаметр ов, входящих в эти цепочки, составляет в среднем 10-20 км. Три самые протяженные цепочки получили названия ГДЛ (Газодинамическая лаборатория), ГИРД (Группа изучения реактивного движения) и РНИИ (Реактивный научно-исследовательский институт). Эти три научные организации внесли основной вклад в развитие ракетостроения в нашей стране.
Ы, отдельные горные вершины (пики, мысы), а также гряды называют (посмертно) именами ов и выдающихся ученых других специальностей. Исключением стали 12 ов, названных в честь живущих космонавтов и астронавтов. Все предложенные наименования утверждает Международный ический союз. Общее правило планетной номенклатуры - не использовать имена политических и религиозных деятелей, полководцев и философов XIX и XX вв.
Карты Луны используют для решения важных научных и практических задач: восстанавливают историю лунной поверхности, планируют экспедиции на Луну.
