Лунные породы
Благодаря мягким посадкам автоматических станций на Луну, а затем и полетам на Луну американских астронавтов стали известны механические свойства лунного грунта и его химический состав. На Луне не оказалось толстого слоя пыли, которого когда-то опасались многие конструкторы лунников, но пыль на Луне есть. Она темно-серого цвета и по внешнему виду напоминает цемент.
Образцы лунных пород внешне похожи на земные изверженные базальты. В состав их входят хорошо известные на Земле химические элементы (Si, Al, Fe, Ca, Mg и др.). Но в лунных породах больше, чем в земных, содержится тугоплавких элементов (Ti, Zr, Cr и др.) и меньше – легкоплавких (Pb, K, Na и др.). Химический состав различных участков поверхности Луны неодинаков.
В поверхностном слое Луны (реголите) содержатся осколки магматических пород, шлакообразные частицы с оплавленными гранями. Многие образцы как бы обработаны песком. Их вид свидетельствует о том, что они длительное время подвергались своеобразной эрозии (ударам мелких метеоритов и обработке потоками частиц, непрерывно исходящими от Солнца).
Из-за отсутствия воды минералов на Луне значительно меньше, чем на Земле. Микроорганизмов на Луне не обнаружено.
Лунные породы относятся к очень древним – их возраст составляет примерно 4 млрд. лет, причем самыми “молодыми” (несколько более 3 млрд. лет) оказались образцы, доставленные из морских районов.
На Луне давно завершилась эпоха активного вулканизма. С течением времени уменьшалась и интенсивность метеоритной бомбардировки лунной поверхности. Благодаря этому на протяжении последних 2 – 3 млрд. лет вид Луны практически не изменился. А на Земле, как вы знаете из курса географии, под воздействием воды и воздуха древний рельеф не мог сохраниться. Сравнение лунного и современного земного рельефа помогает воссоздать условия, в которых на Земле формировались запасы полезных ископаемых. Это необходимо знать для разработки научных основ поиска полезных ископаемых.
Еще и сейчас происходят лунотрясения (напоминающие слабые землетрясения). Они 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 (его радиус около 750 км).
Природа луны
Физические условия на луне
Луна практически лишена атмосферы. Если допустить, что в прошлом у Луны была атмосфера, то легко понять, почему ее нет сейчас. Дело в том, что сравнительно небольшие (по массе) небесные тела (подобные Луне) не могут длительное время удерживать атмосферу. Уже при скорости 2,38 км/c (вторая космическая скорость для Луны) молекулы газа способны покинуть Луну.
Нет на Луне и воды. Испарение воды образовало бы вокруг Луны газовую оболочку, которая быстро бы рессеялась.
На небе Луны видны те же самые созвездия, что и на небе Земли. Из-за отсутствия атмосферы яркие звезды и планеты видны на Луне и днем. Поэтому космонавты могут ориентироваться на Луне по звездам и днем и ночью. Ориентировка по звездам приобретает на Луне особое значение, так как там магнитный компас бесполезен. (Луна не имеет магнитного поля, подобного земному.)
Меркурий и Венеру можно наблюдать с Луны даже в непосредственной близости от Солнца. Эффектное украшение неба Луны – наша Земля. Диск Земли примерно в 3,5 раза больше солнечного диска.
На протяжении лунного дня, длящегося около двух земных недель, поверхность Луны сильно нагревается, а затем охлаждается в ночное время (ночь на Луне тоже длится почти две земные недели). Отсутствие атмосферы на Луне приводит к резким колебаниям температуры в течение лунных суток. В районе “подсолнечной” точки, т.е. там, где Солнце днем находится в зените, температура превышает 400 К (+130°С). На противоположной стороне Луны вблизи “антисолнечной” точки поверхность Луны охлаждается почти до 100 К (-170°С). Значит, на протяжении одних лунных суток (29,5 земных суток) температура изменяется на 300 К. Резкие колебания температуры, происходящие на Луне, относятся только к ее поверхности. Уже на глубине в несколько десятков сантиметров температура в течение лунных суток практически не изменяется. Это объясняется плохой теплопроводностью лунного грунта, который не успевает не прогреться днем, ни охладиться ночью.
Вы знаете что Луна сейчас обращена к Земле одной стороной. Так было не всегда. Миллиарды лет назад Луна была ближе к Земле, чем сейчас, а периоды вращения Земли и обращения вокруг нее Луны составляли лишь несколько часов. Природа луны очень интересна. На нынешнем этапе эволюции системы “Земля - Луна” период вращения Луны совпал с периодом ее обращения. Это привело к двум важным следствиям. Во первых, продолжительность солнечных суток на Луне равна синодическому месяцу (день и ночь на Луне длятся почти по две земные недели). Во-вторых, к Земле Луна всегда обращена одним полушарием (мы с Земли видим всегда одну и ту же сторону Луны).
Поверхность Луны
Даже невооруженным глазом на Луне видны обширные темные участки (моря) и светлые (материки). Более подробно их можно рассмотреть в телескопы. Несмотря на то что в лунных морях нет ни капли воды, в науке сохранилась прежняя система наименований, предложенная еще в XVII в. В отличие от морей (сравнительно ровных участков лунной поверхности, покрытых темным веществом), материки представляют собой гористые районы.
На обращенной к Земле стороне Луны материки занимают около 70%, а моря – 30% территории видимого с Земли полушария Луны.
Характерная особенность лунного рельефа – кольцевые структуры (кратеры). Только на видимой стороне кратеров диаметром более 1 км примерно 300 000. Среди них есть такие, диаметры которых превышают 200 км. Большинство крупных лунных кратеров имеют ровное дно, в центре которого возвышается горка.
Многие лунные моря окаймлены протяженными горными хребтами. Хребты получили название земных горных цепей (Кавказ, Альпы, Пиренеи и др.).
В полнолуние в небольшой телескоп (призменный бинокль) хорошо видны Океан Бурь, Море Дождей, Море Ясности, а также кратеры (Тихо, Коперник, Кеплер), от которых расходятся протяженные лучевые системы. Когда Луна находится в других фазах, то вблизи границы освещенной и неосвещенной частей поверхности Луны (такая граница называется терминатором) кратеры выделяются особенно рельефно.
В отличие от продолжающихся несколько столетий телескопических исследований видимой стороны Луны, исследование обратной ее стороны началось, когда впервые в истории науки обратная сторона Луны была сфотографирована автоматической станцией “Луна - 3” 7 октября 1959 г. Примерно через 6 лет (июль 1965 г.) другая наша автоматическая межпланетная станция (АМС) “Зонд - 3”, выведенная на гелиоцентрическую орбиту, передала новые фотографии. При этом удалось сфотографировать почти все области обратной стороны Луны, которые не попали в поле зрения фототелевизионных устройств “Луны - 3”. Полученные снимки позволили составить карты и атласы обратной стороны Луны, лунные глобусы и полные карты, охватывающие почти всю поверхность Луны.
На невидимом с Земли полушарии Луны преобладают материки. Средний диаметр крупного моря – Моря Москвы – достигает 460 км. Обнаружены мореподобные круглые или овальные образования, занимающие промежуточное место между лунными морями и крупнейшими кратерами. Много на обратной стороне Луны и кратеров (самым крупным присвоены имена выдающихся деятелей науки – Ломоносов, Джордано Бруно, Циолковский, Жолио Кюри и др.). Нередко кратеры образуют длинные цепочки, тянущиеся на сотни километров.
Большинство мелких и средних лунных кратеров образовалось в результате падения метеоритов, которые, достигая поверхности Луны, обладают такой кинетической энергией, что при ударе происходит взрыв. Метеорит разрушается, дробится; лунный грунт разлетается в разные стороны от места взрыва. Так образуются первичные кратеры. Чем их больше на данном участке лунной поверхности, тем больше возраст этого участка. Выброшенные при образовании первичных кратеров большие камни могут, падая на поверхность Луны, создавать вторичные кратеры. Возможно, что из таких вторичных кратеров состоят лучевые системы, которые хорошо видны в полнолуние у некоторых крупных молодых кратеров. Образование крупных кратеров, вероятно, связано и с бурной вулканической деятельностью, характерной для далекого прошлого Луны.
Древний спутник Земли
Многие привыкли слышать словосочетание «лунный свет», при этом мало кто задумывался, что Луна на самом деле не светит, а только отражает свет Солнца. Это стало известно не так давно – многие сотни и тысячи лет люди считали, что это светило, однако уже в те древние времена называли его «холодным». Наши предки не ошибались в отношении этого спутника – Луна действительно холодна – это доказали эксперименты, проведенные учеными специалистами. Обычно мы видим часть Луны, освещенную Солнцем, но бывают и исключения, которые происходят в периоды новолуния, при которых слабый свет, отраженный от поверхности Земли, подсвечивает так называемую «темную сторону» этого грандиозного небесного тела. Луна отражает всего лишь семь процентов солнечного света, попадающего на нее – это объясняет, почему она такая «тусклая» по сравнению с Солнцем. Интересно, что после периодов, характеризующихся достаточно бурной солнечной активностью, некоторые места на поверхности Луны слабо светятся люминесцентным светом. На той стороне Луны, которая всегда повернута к нашей планете встречаются темные области, заметные невооруженным глазом. Их называют морями, которые из-за своей сравнительно ровной поверхности когда-то были выбраны для высадки самых первых экспедиций.
Позднейшие исследования показывают, что эти моря обладают сухой поверхностью, покрытой небольшими обломками лавы и пористыми камнями, встречающимися достаточно редко. Данные обширные темные участки спутника разительно отличаются от ярких областей гор, чья неровная поверхность гораздо лучше способна отражать свет. Космические корабли, облетевшие Луну, показали, несмотря на все ожидания, что на ее обратной стороне не наблюдается больших морей, так что она не похожа на свою видимую часть. Почему так происходит – остается загадкой. Любопытно, что поблизости от горизонта Луна кажется намного большей, нежели высоко в небе – эту оптическую иллюзию заметили еще древние, слагая свои мифы и считая Луну живым существом. Дело в том, как показали психологические опыты, что наблюдатель склонен подсознательно регулировать восприятие размеров объекта по отношению к размерам других объектов, находящихся в его поле зрения. Именно поэтому Луна нам кажется несколько меньше, когда находится высоко в небе в окружении больших пространств; однако, когда она движется у горизонта, то ее размер можно без труда сравнить с расстоянием до этого горизонта. Попав под влияние данного сравнения, люди неосознанно усиливают собственное впечатление о ее размерах. Луна, как спутник Земли, оказывает необыкновенное влияние на жизнь ее обитателей.
Спутники и планеты
Известно, что во всей Солнечной системе спутники Юпитера являются наиболее многочисленной группой. Из тринадцати спутников, вращающихся вокруг этой планеты, четыре были некогда открыты известным ученым Галилеем. Они названы Ио, Европой, Ганимедом и Каллисто в честь греческих божеств. Пару из этих спутников по размерам сравнимы с Луной, а вот третий и четвертый спутник превосходит планету Меркурий. Но, несмотря на это, они по своей массе значительно ему уступают. Если сравнивать все спутники нашей системы, то галилеевские были исследованы наиболее детально. Ученым повезло, поскольку они находятся в очень благоприятных для наблюдения атмосферных условиях, так что можно даже различить диски вокруг этих спутников и увидеть некоторые «ювелирные» детали на их поверхности. Отталкиваясь от результатов скрупулезных наблюдений за вариациями блеска и сменой цветов этих спутников, ученые установили, что их осевое вращение происходит синхронно с орбитальным вращением, так что они всегда повернуты к Юпитеру только одной стороной. Это чем-то напоминает самый близкий к нам спутник – Луну, обратную сторону которой мы также не можем лицезреть без специальных аппаратов.
На снимках поверхности спутника под названием Ио, которые были получены с космических аппаратов, запущенных в Америке, детально проступают действующие до сих пор вулканы, над которыми поднимаются светлые облака дыма от извержения. Такие клубы порой бывают выброшены на высоту в несколько десятков километров. На поверхности этого спутника есть красноватые пятна, как предполагают ученые, это могут быть выпарившиеся из глубин планеты соли. Другой ее необычной особенностью является окружающее Ио огромное облако газа. Данные космических аппаратов показали, что атмосфера спутника достаточно разреженная. Среди спутников Юпитера отдельно стоит Ганимед, по своим размерам являющийся, скорее всего, наиболее большим из всех спутников в нашей Солнечной системе. С космических кораблей были получены изображения поверхности этого гиганта. На снимке хорошо видны яркие полярные шапки и пятна. Проведя многочисленные наземные инфракрасные наблюдения, ученые пришли к выводу, что поверхность Ганимеда, покрыта настоящим водяным льдом или даже инеем! У этого спутника были обнаружены следы похожей на Земную атмосферу. Четыре перечисленных спутника считаются объектами пятой и шестой звездных величин, так что их можно свободно наблюдать практически в любой телескоп или даже мощный бинокль при благоприятных условиях. Другие спутники гораздо меньше, так что для их наблюдения требуются специальные приборы, которыми располагают только астрономические лаборатории.
Самый близкий к нам спутник
Когда мы говорим о спутниках планет нашей Солнечной системы, мы, зачастую, теряем из внимания самый близкий спутник – Луну. А ведь это небесное тело несколько миллиардов лет кружится рядом с нашей Землей, хотя когда-то ее не было. Ученые считают, что настоящие формы жизни на нашей планете появились благодаря влиянию этого спутника и созданию так называемых приливно-отливных зон. Только из-за этого феномена жизнь из воды стремительно ринулась на сушу. Так что Луна сформировала «сухопутную» тенденцию, но этим ее влияние не ограничивается. Она влияет на все живые существа, хотя не состоит с ними в непосредственном контакте. Древние мистики и философы не зря наделяли ее мистическими свойствами, считая воплощением одного из божеств. Современный анализ ее гравитационного поля дал понять, что Луна, оказывается, деформирована в направлении нашей планеты, однако это искажение формы чересчур велико для обычного «приливного» эффекта.
Многие ученые считают это искажение своеобразным «замороженным приливом», который остался с тех пор, когда этот спутник был гораздо ближе к нашей планете и испытывал с ее стороны гораздо более сильное влияние, нежели сейчас. Однако эта лунная выпуклость может также быть неоднородностью ее внутреннего строения. Ученые считают, что и сохранение с древних времен приливной деформации, и асимметричное распределение массы Луны требуют достаточно твердой оболочки, так как под действием собственной тяжести более жидкое тело старается принять шарообразную форму.
Астрономы считают, что Луна внутри достаточно твердая и не имеет пустот. Именно поэтому она должна быть весьма холодной. Последние результаты экспериментов в области лунной сейсмологии указывают, что внутри наш спутник действительно слабо разогрет. Ученые еще до интенсивных космических исследований понимали, что Луна является необычным телом. Пусть это не самый крупный спутник в нашей Солнечной системе, однако, он один из наиболее крупных по отношению к собственной планете. Ее плотность всего лишь в три раза превышает плотность воды. Известно, что этот показатель меньше, нежели у любой планеты земной группы. Данное обстоятельство наводит на мысль о достаточно необычных условиях образования нашего спутника. Пробы грунта, взятые астронавтами с ее поверхности, позволили достаточно точно определить химический состав и приблизительный возраст, которые превышает четыре миллиарда лет у наиболее старых образцов. Как выглядела Земля до появления Луны, какие формы жизни могли обитать на ней, и при каких условиях появился этот грандиозный спутник – остается пока загадкой. Существуют только гипотезы, позволяющие понять несколько наиболее вероятных сценариев развития событий.
