Луна

Луна

Ученика класса 11⁴

Школы №1130

Зудова Р.Г.

Вступление

Луна является попутчицей Земли в космическом пространстве. Ежемесячно Луна совершает полное путешествие вокруг Земли. Она светится только светом, отраженным от Солнца, так что постоянно одна половина Луны, обращенная к Солнцу, освещена, а другая погружена во мрак. Какая часть освещенной половины Луны видна нам в данный момент, зависит от положения Луны на ее орбите вокруг Земли. По мере движения Луны по орбите ее форма, как нам кажется, постепенно, но непрерывно меняется. Различные видимые формы Луны называются ее фазами. Полный цикл фаз заканчивается и начинает повторяться через каждые 29,53 суток.

Приливы и отливы

Приливы и отливы знакомы каждому, кто живет или бывал на океанских или морских побережьях. Дважды в день уровень океанских вод поднимается и снижается, причем кое-где на весьма значительную величину. Каждый день прилив наступает на 50 минут позднее, чем в предыдущий. Что заставляет океанские воды подниматься на берег и уходить обратно? Во всем виновата Луна.
Луна удерживается на своей орбите вокруг Земли по той причине, что между двумя этими небесными телами существуют силы тяготения, притягивающие их друг к другу. Земля все время стремится притянуть к себе Луну, а Луна притягивает к себе Землю.
Поскольку океаны представляют собой большие массы жидкости и могут течь, они легко деформируются под влиянием сил притяжения Луны, принимая форму лимона. Шар из твердых горных пород, которым является Земля, остается в середине. В результате на той стороне Земли, что обращена к Луне, возникает водяная выпуклость и другая такая же выпуклость - с противоположной стороны. Поскольку твердая Земля вращается вокруг своей оси, на берегах океана возникают приливы и отливы, это происходит дважды в течение каждых 24 часов 50 минут, когда берега океанов проходят через водяные бугры. На этот раз длина периода больше 24 часов из-за того, что и сама Луна тоже движется по своей орбите. В заливах и устьях рек приливы и отливы бывают значительнее, чем в других местах, так как в узких проходах морская вода собирается, как в воронках.

Более долгие дни

Из-за океанских приливов и отливов между поверхностью Земли и водами океанов возникает сила трения, замедляющая скорость вращения Земли вокруг своей оси. Наши сутки постепенно становятся все длиннее и длиннее, каждое столетие продолжительность суток увеличивается примерно на две тысячных секунды. Свидетельством этого могут служить некоторые виды кораллов, которые растут таким образом, что каждый день оставляет в теле коралла четкий рубец. Прирост меняется в течение года, так что каждому году соответствует своя полоска, вроде годового кольца на срезе дерева. Изучая ископаемые кораллы, возраст которых насчитывает 400 млн. лет, геологи обнаружили, что в то время год состоял из 400 суток продолжительностью 22 часа.
Окаменевшие остатки еще более древних форм жизни свидетельствуют о том, что около 2 млрд. лет назад сутки длились всего 10 часов.
В отдаленном будущем продолжительность суток будет равна нашему месяцу. Луна будет все время стоять на одном и том же месте, поскольку скорость вращения Земли вокруг оси будет в точности совпадать со скоростью движения Луны по орбите.
Уже и теперь благодаря приливным силам между Землей и Луной Луна постоянно обращена к Земле одной и той же стороной, если не считать небольших колебаний. Кроме того, скорость движения Луны по своей орбите постоянно возрастает. В результате Луна постепенно удаляется от Земли со скоростью около 4 см в год.

Лунные затмения

Земля отбрасывает в пространстве длинную тень, загораживая свет Солнца. Когда Луна попадает в тень Земли, происходит лунное затмение. Если бы во время лунного затмения ты находился на Луне, то увидел бы, что Земля проходит перед Солнцем, закрывая его. Нередко при этом Луна остается слабо видимой, светясь тусклым красноватым светом. Хотя она и находится в тени, Луна освещается небольшим количеством красного солнечного света, который преломляется земной атмосферой в направлении Луны. Полное лунное затмение может продолжаться до 1 часа 44 минут. В отличие от солнечных, лунные затмения можно наблюдать с любого места на Земле, где Луна находится над горизонтом. Хотя Луна проходит по всей своей орбите вокруг Земли раз в месяц, затмения не могут происходить ежемесячно из-за того, что плоскость орбиты Луны наклонена относительно плоскости орбиты Земли вокруг Солнца. Самое большее, за год может произойти семь затмений, из которых два или три, должны быть лунными. Солнечные затмения происходят только в новолуние, когда Луна находится в точности между Землей и Солнцем. Лунные же затмения всегда бывают в полнолуние, когда Земля находится между Луной и Солнцем.

Возраст луны

Изучая радиоактивные вещества, содержащиеся в лунных породах, ученые сумели вычислить возраст Луны. Например, уран медленно превращается в свинец. В кусочке урана-238 половина атомов превращается в атомы свинца за 4,5 млрд. лет. Таким образом, измерив пропорцию урана и свинца, содержащихся в породе, можно вычислить се возраст: чем больше свинца, тем она старше. Камни на Луне стали твердыми около 4,4 млрд. лет назад. Луна сформировалась, по-видимому, незадолго до этого; ее наиболее вероятный возраст - около 4,65 млрд. лет. Это согласуется с возрастом метеоритов, а также с оценками возраста Солнца. До выполнения программы "Аполлон" о возрасте Луны можно было только гадать

Лавовые потоки

Наиболее древние камни на Луне находятся в горных районах. Возраст пород, взятых из морей застывшей лавы, значительно меньше. Когда Луна была совсем молодой, ее наружный слой был жидким из-за очень высокой температуры. По мере того как Луна остывала, формировался ее наружный покров, или кора, части которой находятся теперь в горных районах. В последующие полмиллиарда лет лунная кора подвергалась беспрерывной бомбардировке астероидами, то есть маленькими планетами, и гигантскими камнями, возникшими при формировании Солнечной системы. После самых сильных ударов на поверхности оставались громадные вмятины, постепенно превращавшиеся в моря. Подобной же бомбардировке подвергались и планеты, но на Земле почти все следы этих катаклизмов исчезли благодаря эрозии. По мере того как наружные слои Луны продолжали остывать, внутренние ее области под воздействием радиоактивности разогревались. В промежутках между 4,2 и 3,1 млрд. лет тому назад лава вытекала через отверстия в коре, затопляя круговые бассейны, оставшиеся на поверхности после ударов колоссальной силы. Лава была совершенно жидкой и, затопляя обширные плоские территории, создавала лунные моря. Так что Галилей был отчасти прав, когда назвал эти участки Луны "морями", поскольку они представляют собой затвердевшие океаны породы, которая когда-то была жидкой. Истечение лавы продолжалось около миллиарда лет. Мы узнали об этом благодаря изучению возраста лунных камней.
Около двух миллиардов лет назад вулканическая деятельность на Луне подошла к завершению. Наружные слои породы стали достаточно мощными, чтобы выдерживать напор лавы, не выпуская ее на поверхность. С этих пор все изменения поверхности Лупы происходили только за счет ударов падающих на нее тел. Кратеры большого размера с отходящими в стороны лучами - это результат очень сильных ударов, от которых возникали взрывы; обломки породы разносились радиально на сотни километров. Столкновения с более мелкими кусками породы приводили к разламыванию поверхности, к выбиванию в ней кратеров меньшей величины.

Внутри луны

Астронавты установили сейсмометры в четырех точках Луны. Эти приборы фиксируют очень слабые лунотрясения, не идущие ни в какое сравнение с нашими землетрясениями. Наблюдая в разных местах вибрации, вызванные одним и тем же лунотрясением, ученые могут сделать выводы о внутренней структуре Луны. Характер распространения волн лунотрясения показывает, что лунная кора имеет толщину от 60 до 100 км. Под ней лежит слой холодной, плотной породы толщиной в 1000 км. И, наконец, в глубине находится горячее ядро, отчасти расплавленное. Однако, в отличие от ядра Земли, оно почти не содержит железа, поэтому у Луны нет магнитного поля.

Происхождение луны

Прежде чем ученые 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 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 четвертая 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 еще формировались, некое небесное тело величиной с Марс с огромной силой врезалось в молодую Землю под скользящим углом. При этом более легкие вещества наружных слоев Земли должны были бы оторваться от нее 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.

Перспективы

В 1994 г. по программе "Клементина" на орбиту вокруг Луны был запушен небольшой спутник. Это первый шаг, но возобновлению исследований Луны после 20-летнего перерыва. Следующая стадия, видимо, будет включать строительство автоматических обсерваторий с работающими на них роботами. Астрономы уже накопили большой опыт по управлению телескопами в космосе. Полеты на Луну 6ез участия человека станут началом исследования и использования Луны.

Луна могла бы стать базовой станцией для исследований космоса за пределами ее орбиты. Благодаря небольшой силе лунного тяготения, запуск огромной космической станции с Луны был бы в 20 раз легче и дешевле, чем с Земли. Вода и газы, пригодные для дыхания, могли бы производиться на Луне, поскольку в лунных породах содержится водород и кислород. Богатые запасы алюминия, железа и кремния явились бы источником строительных материалов.
Лунная база была бы очень важна для дальнейших поисков ценного сырья, имеющегося на Луне, для решения различных инженерных задач и для космических исследований, проводимых в условиях Луны.

Лунные обсерватории будут располагаться на обратной стороне Луны, поэтому на лунную орбиту будут запущены спутники, чтобы принимать сигналы и передавать их на Землю. Потребуются телескопы, способные работать без вмешательства операторов и при экстремальных температурах. Одна из идей, которую разрабатывают и университете Аризоны (США), - создание стационарного телескопа почти без подвижных деталей. Благодаря медленному осевому вращению Луны и ее орбитальному движению вокруг Земли, направление обзора такого телескопа будет постепенно меняться с продолжительностью цикла и 18,6 лет. С течением времени этот телескоп сможет изучить миллионы звезд и галактик.
На Луне можно также построить большие радиотелескопы. Это впервые даст возможность принимать идущие из Вселенной радиоволны очень большой длины. Сопоставление и объединение данных, полученных от телескопов, расположенных на Земле и на Лупе, позволит ученым заглянуть в центральную часть наиболее мощных галактик Вселенной.