Naš planet, za razliku od mnogih drugih, ima samo jedan prirodni satelit koji se noću može promatrati na nebu - to je, naravno, Mjesec. Ako ne uzmete u obzir Sunce, onda je ovaj određeni objekt najsjajniji koji se može promatrati sa Zemlje.
Među ostalim satelitima planeta, satelit planeta Zemlje zauzima peto mjesto po veličini. Nema atmosfere, nema jezera i rijeka. Dan i noć ovdje se izmjenjuju svaka dva tjedna, a možete primijetiti temperaturnu razliku od tri stotine stupnjeva. I uvijek nam je okrenuta samo jednom stranom, ostavljajući svoju mračnu naličje u misterijama. Ovaj blijedoplavi objekt na noćnom nebu je Mjesec.
Mjesečeva površina prekrivena je slojem regolita (crna pješčana prašina), koji u različitim područjima doseže debljinu od nekoliko metara do nekoliko desetaka. Mjesečev pješčani regolit nastaje stalnim padanjem meteorita i drobljenjem u stanju vakuuma, nezaštićen kozmičkim zrakama.
Površina Mjeseca je neravna s mnogo kratera različitih veličina. Na Mjesecu postoje i ravnice i cijele planine, poredane u lanac, visina planina je do 6 kilometara. postoji pretpostavka da je prije više od 900 milijuna godina na Mjesecu postojala vulkanska aktivnost, o čemu svjedoče pronađene čestice tla, čija bi formacija mogla biti posljedica erupcija.
Sama površina na Mjesecu je vrlo tamna, unatoč činjenici da u noći obasjanoj mjesečinom možemo jasno vidjeti Mjesec na noćnom nebu. Mjesečeva površina reflektira nešto više od sedam posto sunčevih zraka. Čak i sa Zemlje možete promatrati mrlje na njezinoj površini, koje su, prema drevnoj pogrešnoj prosudbi, zadržale naziv "more".
Mjesec i planeta Zemlja
Mjesec je uvijek okrenut prema planeti Zemlji jednom stranom. S ove strane vidljive sa Zemlje najveći dio zauzimaju ravni prostori koji se nazivaju mora. Mora na Mjesecu zauzimaju oko šesnaest posto ukupne površine i divovski su krateri nastali nakon sudara s drugim svemirskim tijelima. Druga strana Mjeseca, skrivena od Zemlje, gotovo je potpuno prošarana planinskim lancima i kraterima od malih do ogromnih veličina.
Utjecaj nama najbližeg kozmičkog objekta, Mjeseca, proteže se i na Zemlju. Tako je tipičan primjer oseka i oseka mora, koja nastaje zbog gravitacijske privlačnosti satelita.
Porijeklo Mjeseca
Prema raznim studijama, postoje mnoge razlike između Mjeseca i Zemlje, prvenstveno u kemijskom sastavu: Mjesec praktički nema vode, ima relativno niske razine hlapljivih elemenata, nisku gustoću u usporedbi sa Zemljom i malu jezgru od željeza i nikla.
Ipak, radiometrijska analiza, kojom se određuje starost nebeskih tijela ako sadrže radioaktivni izotop, pokazala je da je starost Mjeseca ista kao i Zemlje - 4,5 milijardi godina. Omjer stabilnih izotopa kisika dvaju nebeskih tijela podudara se, unatoč činjenici da za sve proučavane meteorite takvi omjeri imaju velike razlike. To sugerira da su i Mjesec i Zemlja u dalekoj prošlosti nastali od iste tvari, smještene na istoj udaljenosti od Sunca u predplanetarnom oblaku.
Na temelju opće starosti, kombinacije sličnih svojstava s velikom razlikom između dva bliska objekta Sunčevog sustava, postavljaju se 3 hipoteze o podrijetlu Mjeseca:
- 1. Formiranje Zemlje i Mjeseca iz jednog predplanetarnog oblaka
- 2. Zarobljavanje već formiranog objekta Mjeseca Zemljinom gravitacijom
- 3. Formiranje Mjeseca kao rezultat sudara sa Zemljom velikog svemirskog objekta usporedive veličine s planetom Mars.
Zemljin blijedoplavi satelit, Mjesec, proučavan je od davnina. Na primjer, među Grcima su Arhimedove misli o ovoj temi posebno poznate. Galileo je detaljno opisao Mjesec s njegovim karakteristikama i mogućim svojstvima. Vidio je ravnice na površini Mjeseca koje su izgledale poput "mora", planina i kratera. A 1651. godine talijanski astronom Giovanni Riccioli izradio je kartu Mjeseca, gdje je detaljno opisao lunarni krajolik površine vidljive sa Zemlje i uveo oznake za mnoge dijelove lunarnog reljefa.
U 20. stoljeću porastao je interes za Mjesec uz pomoć novih tehnoloških mogućnosti za istraživanje Zemljinog satelita. Tako je 3. veljače 1966. sovjetska letjelica Luna-9 izvršila svoje prvo meko slijetanje na površinu Mjeseca. Sljedeća letjelica, Luna-10, postala je prvi umjetni satelit Mjeseca, a vrlo kratko vrijeme kasnije, 21. srpnja 1969., čovjek je prvi put posjetio Mjesec. Došao je niz brojnih otkrića u području selenografije i selenologije, do kojih su došli sovjetski znanstvenici i njihovi američki kolege iz NASA-e. Zatim, do kraja 20. stoljeća, interes za Mjesec postupno jenjava.
(Fotografija daleke strane Mjeseca, slijetanje letjelice Chang'e-4)
3. siječnja 2019. kineska svemirska letjelica Chang'e-4 uspješno je sletjela na površinu udaljene strane Mjeseca, ova strana je stalno okrenuta od svjetla koje emitira Zemlja i nevidljiva je s površine planeta. Prvi put dalju stranu mjesečeve površine snimila je sovjetska postaja Luna-3 27. listopada 1959., a više od pola stoljeća kasnije, početkom 2019., sletjela je kineska letjelica Chang'e-4 na površini daleko od Zemlje.
Kolonizacija na Mjesecu
Mnogi pisci i pisci znanstvene fantastike, uz planet Mars, smatraju i Mjesec objektom buduće ljudske kolonizacije. Unatoč činjenici da je ovo više poput fikcije, američka agencija NASA ozbiljno je razmišljala o ovom pitanju, postavljajući zadatak razvoja programa "Constellation" za preseljenje ljudi na površinu Mjeseca s izgradnjom stvarne svemirske baze na Mjesecu i razvoj svemirskih letova "između Zemlje i Mjeseca". No, ovaj je program obustavljen odlukom predsjednika SAD-a Baracka Obame zbog visokih financijskih sredstava.
Avatari robota na Mjesecu
Međutim, 2011. NASA je ponovno predložila novi program, ovaj put nazvan "Avatari", koji je zahtijevao razvoj i proizvodnju robotskih avatara na Zemlji, koji bi potom bili dostavljeni na Zemljin satelit Mjesec kako bi se dalje simulirao život u ljudima lunarni uvjeti s efektom teleprisutnosti. Odnosno, osoba će upravljati robotskim avatarom sa Zemlje, potpuno odjevena u odijelo koje će simulirati njegovu prisutnost na Mjesecu kao robotski avatar koji se nalazi u stvarnim uvjetima na površini Mjeseca.
Iluzija velikog mjeseca
Kada je Mjesec nisko iznad Zemljinog horizonta, javlja se iluzija da je njegova veličina veća nego što zapravo jest. U isto vrijeme, stvarna kutna veličina Mjeseca se ne mijenja, naprotiv, što je bliže horizontu, kutna veličina se malo smanjuje. Nažalost, ovaj je učinak teško objasniti i najvjerojatnije se odnosi na pogrešku u vizualnoj percepciji.
Postoje li godišnja doba na Mjesecu?
Kako na Zemlji, tako i na bilo kojem drugom planetu, promjena godišnjih doba događa se zbog nagiba njegove osi rotacije, dok intenzitet izmjene godišnjih doba ovisi o položaju ravnine orbite planeta, bilo da se radi o satelitu oko Sunca. .
Mjesec ima nagnutost svoje osi rotacije prema ravnini ekliptike od 88,5°, gotovo okomito. Stoga je na Mjesecu s jedne strane gotovo vječni dan, s druge strane gotovo vječna noć. To znači da je temperatura u svakom dijelu mjesečeve površine također različita i praktički nepromijenjena. Pritom se ne može govoriti o promjeni godišnjih doba na Mjesecu, još više zbog jednostavnog nepostojanja atmosfere.
Zašto psi laju na mjesec?
Ne postoji jasno objašnjenje za ovaj fenomen, ali najvjerojatnije, prema nekim znanstvenicima, strah životinja od efekta sličnog pomrčini Sunca izaziva strah kod mnogih životinja. Vid pasa i vukova je vrlo slab i oni u noći bez oblaka doživljavaju Mjesec kao Sunce, brkajući noć s danom. Slabu mjesečinu i sam Mjesec oni doživljavaju kao prigušeno Sunce, pa se, ugledavši Mjesec, ponašaju na isti način kao tijekom pomrčine Sunca, zavijaju i laju.
Lunarni kapitalizam
U romanu bajke Nikolaja Nosova "Neznalica na Mjesecu", Mjesec je satelit, vjerojatno umjetnog podrijetla, s cijelim gradom unutra - utvrdom modernog kapitalističkog sustava. Zanimljivo je da dječja priča ne djeluje toliko fantastično koliko je društveno-politička, koja ne gubi na aktualnosti ni u modernom vremenu, zanimljiva i djeci i odraslima.
Kao jedini i prirodno stvoreni satelit našeg planeta, udaljen samo tri dana, Mjesec je oduvijek bio predmet živog interesa kako starih (prvi lunarni kalendar pojavio se među Sumeranima dva i pol tisućljeća prije Krista), tako i modernih astronoma. .
Unatoč prilično velikoj količini informacija dobivenih brojnim znanstvenim eksperimentima, proučavanjem uzoraka Mjesečevog tla i proučavanjem bezbrojnih fotografskih slika, Mjesec i dalje čuva mnoge zanimljive misterije. Prvi od njih tiče se porijekla ovog planeta.
Kada je i kako Zemlja dobila satelit? Pokušavajući odgovoriti na ovo pitanje, znanstvenici su iznijeli mnoge pretpostavke: potpuno fantastične i one koje imaju status znanstvenih hipoteza.
Hipoteze znanstvenika
Najpopularnije teorije su:
- Zagovornici hipoteze o "hvatanju" vjeruju da je Mjesec, kao usamljeno nebesko tijelo, jednom jednostavno lutao svemirom. U susretu sa Zemljom i nesposobnosti da savlada njenu gravitaciju, postao je satelitski planet. Protivnici ove hipoteze tvrde da je gornji scenarij malo vjerojatan u smislu dinamike. Približavanje tako velikog kozmičkog tijela Zemlji moglo bi rezultirati samo promjenom putanje njegova kretanja, ali ne i zarobljavanjem.
- Dugo se vremena vjerovalo da se formiranje oba planeta - iz oblaka plina i prašine - dogodilo istovremeno.
- Postoji pretpostavka da su materijal za nebesko tijelo, koje je nastalo istovremeno sa Zemljom i raslo s njom, bile razne tvari i fragmenti meteorita koji su se našli u području Zemljine orbite. Slaba karika ove teorije je radikalna razlika u kemijskom sastavu planeta koji nas zanimaju. Ako slijedimo logiku zagovornika ove hipoteze, struktura obaju nebeskih tijela trebala bi postati identična.
- Najvjerodostojniju verziju "divovskog sudara" iznijeli su američki astronomi Donald Davis i William Hartman, koji su proučavali uzorke Mjesečevog tla. Prema ovoj teoriji, prije više od četiri milijarde godina došlo je do sudara dvaju protoplaneta: Gaie (buduće Zemlje) i Theie (ogromnog kozmičkog tijela čije su dimenzije usporedive s veličinom Marsa). Brzina sudara bila je tolika da se, kao posljedica tangencijalnog udara, protoplanet Theia raspršio u komade, koji su se zajedno sa značajnim komadom rastaljenog zemljinog plašta (vjeruje se da je mjesto formirane depresije sada zauzeto). od strane Tihog oceana) odbačeni su u područje orbite blizu Zemlje. Desetak godina nakon katastrofe, od tih tvari i fragmenata formiran je novi protoplanet koji se počeo okretati oko Zemlje. Unatoč velikom broju nedostataka, hipoteza o modelu nastanka udarca Mjeseca sada se smatra glavnom.
- Postoji još jedna teorija koju su 1960. predložili sovjetski znanstvenici Alexander Shcherbakov i Mikhail Vasin, koji su vjerovali da je Mjesec umjetna tvorevina visoko razvijene civilizacije.
Karakteristike Mjesečeve površine
Fotografija iz svemira
Osobitosti mjesečevog reljefa, izbrazdanog mnogim kraterima (udubljenja koja se pojavljuju na mjestima sudara meteorita s površinom Mjeseca), objašnjavaju se gotovo potpunim odsustvom atmosfere.
Gotovo cijela njegova površina prekrivena je slojem regolita, koji se sastoji od mješavine malih i vrlo grubih čestica prašine i krhotina stijena, nastalih tijekom tisućljeća bombardiranja meteorita. Debljina Mjesečevog tla, koje ima miris spaljenog baruta, je neujednačena: od nekoliko centimetara do nekoliko desetaka metara. Nakon svakog pada meteorita, regolit se rastresi i izmiješa, a njegove se čestice sinteruju i zbijaju.
Veličine kratera jako variraju: od beznačajnih do kolosalnih. Dakle, promjer najvećeg kratera Aitken, koji se nalazi na južnom polu planeta, iznosi 2500 km. Osim kratera, na površini Mjeseca postoji niz geoloških objekata, predstavljenih kupolastim naborima, marinama, grabenima, žljebovima i grebenima.
Klimatski uvjeti i gravitacija
Na površini Mjeseca - zbog ekstremne razrijeđenosti njegove plinske ljuske - postoji značajna temperaturna razlika: od -150 do +120 stupnjeva, ovisno o osvjetljenju ovog nebeskog tijela. U isto vrijeme, temperatura stijena koje se nalaze jedan metar od mjesečeve površine konstantna je vrijednost jednaka -35 stupnjeva.
Gravitacija Mjeseca je samo šestina gravitacijske privlačnosti Zemlje, zbog čega nije u stanju zadržati čak ni plinove koji strše iz njegovih dubina: oni jednostavno odlete u svemir. To objašnjava nepostojanje normalne atmosfere.
Zbog niske gravitacije, osobi koja stekne povećanu inerciju u uvjetima vakuuma prilično je teško brzo se kretati duž mjesečeve površine ili promijeniti smjer kretanja.
Udaljenost od Zemlje do Mjeseca
Prosječna udaljenost (uzimajući u obzir eliptični oblik mjesečeve orbite) između dva planeta je 384 465 km. To je "prosjek" jer je zbroj udaljenosti između Mjeseca i Zemlje, koji se nalazi:
- u perigeju (najbliža točka Zemlji), jednako 357 000 km;
- u apogeju (najudaljenija točka), jednako 406 000 km.
Dakle, udaljenost između nebeskih tijela koja nas zanimaju stalno se mijenja unutar nekoliko desetaka kilometara. Upravo ta okolnost objašnjava značajnu razliku u veličini Zemljinog satelita. U apogeju se čini 30% svjetlijim i 15% većim nego u perigeju.
Kakav učinak ima Mjesec na Zemlju?
Blizina Mjeseca je razlog:
- Periodične pomrčine Sunca (djelomične, potpune i prstenaste), karakterizirane poravnanjem Sunca, Zemlje i Mjeseca u jednu liniju, kada Mjesečev disk blokira dnevnu svjetlost na nekoliko minuta. Učestalost ovih pojava je tolika da se može dogoditi otprilike 240 pomrčina u jednom stoljeću.
- Osjeke i oseke uzrokovane su utjecajem gravitacijskih sila, a utjecaj planeta je obostran. Približavajući se Zemlji, njegov pratilac izaziva pojavu plimnog vala. Heterogenost gravitacijskog utjecaja na različite dijelove zemljine površine uvjetuje određenu periodičnost ovog prirodnog fenomena. Utvrđeno je da tijekom dana na Zemlji postoje dva ciklusa oseke i oseke.
Zašto su Amerikanci letjeli na Mjesec?
Do kraja 1972. 12 američkih astronauta sletjelo je na Mjesec u sklopu programa Apollo. Na površini planeta proveli su ukupno 80 sati i na Zemlju dopremili gotovo 400 kg kamenja i Mjesečevog tla.
Zahvaljujući korištenju električnih vozila s dva sjedala, koja su omogućila proširenje radijusa istraživanja, Amerikanci su uspjeli prijeći više od 100 km.
Glavni cilj programa Apollo bio je provesti širok raspon geoloških istraživanja i vratiti uzorke Mjesečevog tla.
Zanimljive činjenice o Zemljinom satelitu
Wikipedia o Mjesecu
Wikipedia sadrži iznimno zanimljive materijale koji pokrivaju sve aspekte suvremenih spoznaja o tajanstvenom satelitu našeg planeta: od etimologije njegova imena do povijesti istraživanja i kolonizacijskih projekata.
Tema Mjesečevog satelita tiče se našeg života na planeti Zemlji. Puno je rečeno o Mjesecu, ali još mnogo toga treba naučiti.
Ako pišete izvješće, esej ili sažetak na ovu temu, ne zaboravite da život na planeti dugujemo samoj prirodi nastanka Svemira, kao i našem prirodnom satelitu Zemlji.
Prosječna udaljenost između središta Zemlje i Mjeseca je 384 467 km (0,002 57 AJ, ~ 30 promjera Zemlje).
Prividna magnituda punog Mjeseca na Zemljinom nebu je −12,71m. Osvijetljenost koju stvara puni Mjesec u blizini Zemljine površine za vedrog vremena je 0,25 - 1 luks.
Mjesec je jedini astronomski objekt izvan Zemlje koji su ljudi posjetili.
Ime
Riječ mjesec seže do Praslava. *luna< пра-и.е. *louksnā́ «светлая» (ж. р. прилагательного *louksnós), к этой же индоевропейской форме восходит и лат. lūna «луна». Греки называли спутник Земли Селеной (др.-греч. Σελήνη), древние египтяне - Ях (Иях).
Mjesec kao nebesko tijelo
Orbita
Od davnina su ljudi pokušavali opisati i objasniti kretanje Mjeseca. S vremenom su se pojavljivale sve točnije teorije.
Osnova modernih proračuna je Brownova teorija. Nastao na prijelazu iz 19. u 20. stoljeće, opisivao je kretanje Mjeseca s točnošću tadašnjih mjernih instrumenata. U ovom je slučaju u izračunima korišteno više od 1400 članova (koeficijenata i argumenata za trigonometrijske funkcije).
Moderna znanost može izračunati kretanje Mjeseca i potvrditi te izračune s još većom točnošću. Metodama laserskog određivanja udaljenosti mjeri se udaljenost do Mjeseca s pogreškom od nekoliko centimetara. Ne samo mjerenja, nego i teorijska predviđanja položaja Mjeseca imaju takvu točnost; Za takve izračune koriste se izrazi s desecima tisuća pojmova i njihov broj nije ograničen ako se traži još veća točnost.
Prema prvoj aproksimaciji, možemo pretpostaviti da se Mjesec kreće po eliptičnoj orbiti s ekscentričnosti od 0,0549 i velikom poluosi od 384,399 km. Stvarno kretanje Mjeseca prilično je složeno, pri proračunu se moraju uzeti u obzir mnogi faktori, na primjer, spljoštenost Zemlje i jak utjecaj Sunca, koji privlači Mjesec 2,2 puta jače od Zemlje. Točnije, kretanje Mjeseca oko Zemlje može se prikazati kao kombinacija nekoliko kretanja:
revolucija oko Zemlje u eliptičnoj orbiti s periodom od 27,32166 dana, to je takozvani sideralni mjesec (to jest, kretanje se mjeri u odnosu na zvijezde);
rotacija ravnine mjesečeve orbite: njezini čvorovi (točke sjecišta orbite s ekliptikom) pomiču se prema zapadu, čineći punu revoluciju za 18,6 godina. Ovo kretanje je precesijsko;
rotacija velike osi Mjesečeve orbite (apsida) s periodom od 8,8 godina (događa se u suprotnom smjeru od gornjeg kretanja čvorova, odnosno povećava se longituda perigeja);
periodična promjena nagiba mjesečeve orbite u odnosu na ekliptiku od 4°59′ do 5°19′;
periodična promjena veličine mjesečeve orbite: perigej od 356,41 do 369,96 tisuća km, apogej od 404,18 do 406,74 tisuća km;
postupno udaljavanje Mjeseca od Zemlje zbog plimnog ubrzanja (oko 4 cm godišnje), stoga je njegova orbita spirala koja se polako odmotava.
Opća struktura
Mjesec se sastoji od kore, gornjeg plašta (astenosfere), srednjeg plašta, donjeg plašta i jezgre. Atmosfere praktički nema. Površina Mjeseca prekrivena je takozvanim regolitom - mješavinom fine prašine i kamenih krhotina nastalih kao rezultat sudara meteorita s mjesečevom površinom. Udarno-eksplozivni procesi koji prate bombardiranje meteorita doprinose rahljenju i miješanju tla, a istovremeno sinteriraju i zbijaju čestice tla. Debljina sloja regolita kreće se od djelića metra do nekoliko desetaka metara.
Debljina Mjesečeve kore uvelike varira od 0 do 105 km. Prema podacima s gravitacijskih izviđačkih satelita GRAIL, debljina Mjesečeve kore je veća na hemisferi okrenutoj prema Zemlji.
Uvjeti na Mjesečevoj površini
Mjesečeva je atmosfera izuzetno tanka. Kada površina nije osvijetljena Suncem, sadržaj plina iznad nje ne prelazi 2,0 10 5 čestica/cm³ (za Zemlju je ta brojka 2,7 10 19 čestica/cm³), a nakon izlaska Sunca povećava se za dva reda veličine zbog do otplinjavanja tla . Razrijeđenost atmosfere dovodi do velike temperaturne razlike na površini Mjeseca (od −160 °C do +120 °C), ovisno o osvjetljenju; u ovom slučaju, temperatura stijena koje se nalaze na dubini od 1 m je konstantna i jednaka -35 °C. Zbog gotovo nepostojanja atmosfere, nebo na Mjesecu je uvijek crno, sa zvijezdama, čak i kada je Sunce iznad horizonta.
Zemljin disk gotovo nepomično visi na Mjesečevu nebu. Razlozi malih mjesečnih kolebanja Zemlje u visini iznad lunarnog horizonta i u azimutu (oko 7° svaki) isti su kao i kod libracija. Kutna veličina Zemlje promatrana s Mjeseca je 3,7 puta veća od veličine Mjeseca promatrana sa Zemlje, a površina nebeske sfere koju pokriva Zemlja je 13,5 puta veća od one koju pokriva Mjesec. Stupanj osvijetljenosti Zemlje, vidljiv s Mjeseca, suprotan je Mjesečevim mijenama vidljivim na Zemlji: za punog Mjeseca s Mjeseca je vidljiv neosvijetljeni dio Zemlje i obrnuto. Osvjetljenje reflektiranom svjetlošću na Zemlji je otprilike 50 puta jače od osvjetljenja mjesečevim svjetlom na Zemlji; najveća prividna magnituda Zemlje na Mjesecu je približno −16 m.
Gravitacijsko polje
Gravitacijski potencijal Mjeseca tradicionalno se piše kao zbroj tri člana:
gdje je δ W- plimni potencijal, Q- centrifugalni potencijal, V- potencijal privlačnosti. Privlačni potencijal obično se rastavlja na zonske, sektorske i teseralne harmonike:
Gdje P n m- pridruženi Legendreov polinom, G- gravitacijska konstanta, M- masa Mjeseca, λ I θ - zemljopisna dužina i širina.
Plima i oseka
Mjesečev gravitacijski utjecaj uzrokuje neke zanimljive učinke na Zemlji. Najpoznatiji od njih su morske oseke. Na suprotnim stranama Zemlje formiraju se (prvo približno) dva ispupčenja - na strani koja je okrenuta prema Mjesecu i na strani nasuprot njemu. U svjetskim oceanima taj je učinak mnogo izraženiji nego u čvrstoj kori (konveksnost vode je veća). Amplituda plime (razlika između plime i oseke) na otvorenim prostorima oceana je mala i iznosi 30-40 cm, ali u blizini obale, zbog naleta plimnog vala na tvrdo dno , plimni val raste u visinu na isti način kao i obični valovi vjetra na valovima. Uzimajući u obzir smjer orbite Mjeseca oko Zemlje, moguće je nacrtati sliku plimnog vala koji prati ocean. Istočne obale kontinenata osjetljivije su na jake plime i oseke. Najveća amplituda plimnog vala na Zemlji opažena je u zaljevu Fundy u Kanadi i iznosi 18 metara.
Iako je za globus veličina gravitacijske sile Sunca gotovo 200 puta veća od gravitacijske sile Mjeseca, plimne sile koje stvara Mjesec gotovo su dvostruko veće od onih koje stvara Sunce. To je zbog činjenice da plimne sile ovise ne samo o veličini gravitacijskog polja, već io stupnju njegove heterogenosti. Kako se udaljenost od izvora polja povećava, nehomogenost se smanjuje brže od veličine samog polja. Budući da je Sunce gotovo 400 puta dalje od Zemlje od Mjeseca, plimne sile uzrokovane Sunčevom gravitacijom su slabije.
Magnetsko polje
Vjeruje se da je izvor magnetskog polja planeta tektonska aktivnost. Na primjer, na Zemlji polje nastaje kretanjem rastaljenog metala u jezgri, y - posljedicama prošlih aktivnosti.
Luna 1 je 1959. godine utvrdila nepostojanje jednolikog magnetskog polja na Mjesecu. Rezultati istraživanja znanstvenika s Massachusetts Institute of Technology potvrđuju hipotezu da je imao tekuću jezgru. To se uklapa u okvir najpopularnije hipoteze o nastanku Mjeseca - sudar Zemlje prije otprilike 4,5 milijardi godina sa kozmičkim tijelom veličine Marsa "izbacio" je iz Zemlje golemi komad rastaljene tvari, koji kasnije pretvoren u Mjesec. Eksperimentalno je bilo moguće dokazati da je u ranoj fazi svog postojanja Mjesec imao magnetsko polje slično Zemljinom.
Promatranje Mjeseca sa Zemlje
Veza između mijena Mjeseca i njegovog položaja u odnosu na Sunce i Zemlju. Kut pod kojim će se Mjesec okrenuti od kraja sideričkog mjeseca do kraja sinodičkog mjeseca označen je zelenom bojom.
Na južnoj hemisferi Mjesec je okrenut naopako, kao na ovoj australskoj fotografiji.
Mjesečev kutni promjer vrlo je blizu Sunčevom i iznosi oko pola stupnja. Mjesec izgleda bijelo-žut sa Zemlje, iako reflektira samo 7% sunčeve svjetlosti koja pada na njega (otprilike isto kao i ugljen). Budući da sam Mjesec ne svijetli, već samo reflektira sunčevu svjetlost, sa Zemlje je vidljiv samo dio mjesečeve površine osvijetljen Suncem (u Mjesečevim fazama blizu mladog mjeseca, odnosno na početku prvog četvrtine i na kraju posljednje četvrtine, s vrlo uskim polumjesecom, može se promatrati "pepeljasto svjetlo Mjeseca" - njegovo slabo osvjetljenje sunčevim zrakama reflektiranim od Zemlje). Mjesec kruži oko Zemlje, a time se mijenja kut između Zemlje, Mjeseca i Sunca; ovaj fenomen promatramo kao ciklus mjesečevih mijena. Razdoblje između uzastopnih mladih mjeseci u prosjeku iznosi 29,5 dana (709 sati) i naziva se sinodički mjesec. Činjenica da je trajanje sinodičkog mjeseca duže od zvjezdanog mjeseca objašnjava se kretanjem Zemlje oko Sunca: kada Mjesec napravi punu revoluciju oko Zemlje u odnosu na zvijezde, do tog vremena Zemlja je već prošla 1/13 svoje orbite, a da bi Mjesec opet bio između Zemlje i Sunca, potrebna su mu još oko dva dodatna dana.
Mjesečeve libracije
Iako se Mjesec okreće oko svoje osi, uvijek je okrenut istom stranom prema Zemlji, odnosno rotacija Mjeseca oko Zemlje i njegova rotacija oko vlastite osi su sinkronizirani. Ova sinkronizacija je uzrokovana trenjem plime i oseke koje je Zemlja proizvela u Mjesečevom omotaču. Prema zakonima mehanike, Mjesec je orijentiran u Zemljinom gravitacijskom polju tako da je velika poluos Mjesečevog elipsoida usmjerena prema Zemlji.
Fenomen libracije, koji je otkrio Galileo Galilei 1635. godine, omogućuje promatranje oko 59% Mjesečeve površine. Činjenica je da se Mjesec vrti oko Zemlje promjenjivom kutnom brzinom zbog ekscentričnosti Mjesečeve orbite (u perigeju se kreće brže, au apogeju sporije), dok je rotacija satelita oko vlastite osi jednolika. To vam omogućuje da sa Zemlje vidite zapadni i istočni rub udaljene strane Mjeseca (optička libracija u dužini). Osim toga, zbog nagnutosti Mjesečeve rotacijske osi prema ravnini Zemljine orbite, sjeverni i južni rub udaljene strane Mjeseca mogu se vidjeti sa Zemlje (optička libracija u geografskoj širini). Postoji i fizička libracija, uzrokovana osciliranjem satelita oko ravnotežnog položaja zbog pomaknutog težišta, kao i djelovanjem plimnih sila sa Zemlje. Ova fizička libracija ima magnitudu od 0,02° po dužini s periodom od 1 godine i 0,04° po širini s periodom od 6 godina.
Zbog refrakcije u Zemljinoj atmosferi, pri promatranju Mjeseca nisko iznad horizonta, njegov disk je spljošten.
Vrijeme (1,255 sekundi) koje je potrebno svjetlosti poslanoj sa Zemlje da stigne do Mjeseca. Crtež je u mjerilu.
Zbog neravnog terena na površini Mjeseca, Baileyeva krunica može se vidjeti tijekom potpune pomrčine Sunca. Kada, naprotiv, Mjesec padne u Zemljinu sjenu, može se uočiti još jedan optički efekt: on postaje crven, obasjan svjetlom raspršenim u Zemljinoj atmosferi.
Selenologija
Radijalna gravitacijska anomalija na površini Mjeseca.
Zbog svoje veličine i sastava, Mjesec se ponekad svrstava u zemaljske planete zajedno s Merkurom, Venerom, Zemljom i Marsom. Proučavajući geološku građu Mjeseca, možete naučiti mnogo o građi i razvoju Zemlje.
Debljina Mjesečeve kore u prosjeku iznosi 68 km, varirajući od 0 km ispod Mjesečevog mora krize do 107 km u sjevernom dijelu kratera Korolev na suprotnoj strani. Ispod kore je plašt i vjerojatno mala jezgra željeznog sulfida (s polumjerom od približno 340 km i masom od 2% Mjesečeve mase). Zanimljivo je da se centar mase Mjeseca nalazi otprilike 2 km od geometrijskog središta prema Zemlji. Na temelju rezultata misije Kaguya utvrđeno je da je u Moskovskom moru debljina kore najmanja za cijeli Mjesec - gotovo 0 metara ispod sloja bazaltne lave debljine 600 metara.
Mjerenja brzine satelita Lunar Orbiter omogućila su izradu gravitacijske karte Mjeseca. Uz njegovu pomoć otkriveni su jedinstveni lunarni objekti, nazvani maskoni (od engleske masene koncentracije) - to su mase materije povećane gustoće.
Mjesec nema magnetsko polje, iako neke stijene na njegovoj površini pokazuju rezidualni magnetizam, što ukazuje na mogućnost postojanja magnetskog polja na Mjesecu u ranim fazama razvoja.
Budući da nema ni atmosfere ni magnetskog polja, površina Mjeseca je izravno izložena sunčevom vjetru. Tijekom 4 milijarde godina, ioni vodika iz Sunčevog vjetra uneseni su u Mjesečev regolit. Stoga su se uzorci regolita koje je vratila misija Apollo pokazali vrlo vrijednima za istraživanje solarnog vjetra.
U veljači 2012. američki su astronomi otkrili nekoliko geoloških formacija na suprotnoj strani Mjeseca. To ukazuje da su se lunarni tektonski procesi nastavili još najmanje 950 milijuna godina nakon procijenjenog datuma geološke "smrti" Mjeseca.
Pećine
Japanska sonda Kaguya otkrila je rupu na površini Mjeseca, koja se nalazi u blizini vulkanske visoravni Hills of Marius, koja vjerojatno vodi do tunela ispod površine. Promjer rupe je oko 65 metara, a pretpostavlja se da je dubina 80 metara.
Znanstvenici vjeruju da takvi tuneli nastaju skrućujućim tokovima rastaljenog kamenja, s lavom zaleđenom u središtu. Ti su se procesi dogodili tijekom razdoblja vulkanske aktivnosti na Mjesecu. Ovu teoriju potvrđuje prisutnost vijugavih utora na površini satelita.
Ovakvi tuneli mogu poslužiti za naseljavanje, zbog zaštite od sunčevog zračenja i zatvorenog prostora, u kojem se lakše održavaju uvjeti za održavanje života.
Slične rupe postoje na Marsu.
Seizmologija
Četiri seizmografa koje su na Mjesecu ostavile ekspedicije Apollo 12, Apollo 14, Apollo 15 i Apollo 16 pokazala su prisutnost seizmičke aktivnosti. Na temelju najnovijih proračuna znanstvenika, lunarna jezgra sastoji se uglavnom od vrućeg željeza. Zbog nedostatka vode, oscilacije Mjesečeve površine su dugotrajne i mogu trajati više od sat vremena.
Mjesečeve potrese možemo podijeliti u četiri skupine:
plimni, javlja se dva puta mjesečno, uzrokovan plimnim silama Sunca i Zemlje;
tektonski - nepravilan, uzrokovan pokretima u tlu Mjeseca;
meteorit - zbog pada;
toplinski - uzrokovani su oštrim zagrijavanjem mjesečeve površine s izlaskom sunca.
Najveću opasnost mogućim naseljenim stanicama predstavljaju tektonski potresi Mjeseca. NASA-ini seizmografi zabilježili su 28 sličnih potresa mjeseca tijekom 5 godina istraživanja. Neki od njih dosežu 5,5 stupnjeva po Richteru i traju više od 10 minuta. Usporedbe radi, na Zemlji takvi potresi ne traju više od dvije minute.
Voda na Mjesecu
Informaciju o otkriću vode na Mjesecu prvi put su 1978. objavili sovjetski istraživači u časopisu Geokemija. Činjenica je utvrđena analizom uzoraka koje je Luna-24 dostavila 1976. godine. Pronađeni postotak vode u uzorku bio je 0,1.
U srpnju 2008. grupa američkih geologa s Instituta Carnegie i Sveučilišta Brown otkrila je u uzorcima tla Mjeseca tragove vode koja je u velikim količinama ispuštena iz utrobe satelita u ranim fazama njegovog postojanja. Kasnije je većina te vode isparila u svemir.
Ruski znanstvenici pomoću instrumenta LEND koji su izradili i instalirali na sondi LRO identificirali su područja na Mjesecu koja su najbogatija vodikom. Na temelju tih podataka NASA je odabrala mjesto za sondu LCROSS koja će bombardirati Mjesec. Nakon eksperimenta, 13. studenog 2009. NASA je objavila otkriće vode u obliku leda u krateru Cabeus u blizini južnog pola.
Prema podacima koje prenosi Mini-SAR radar instaliran na indijskoj lunarnoj sondi Chandrayaan-1, najmanje 600 milijuna tona vode otkriveno je u području sjevernog pola, od čega je većina u obliku ledenih blokova koji počivaju na dnu lunarni krateri. Ukupno je voda pronađena u više od 40 kratera, čiji promjer varira od 2 do 15 km. Sada znanstvenici više nemaju sumnje da je pronađeni led vodeni led.
Kemija lunarnih stijena
Karta koncentracije torija na površini Mjeseca prema podacima Lunar Prospectora.
Sastav Mjesečevog tla značajno se razlikuje u morskim i kontinentalnim područjima Mjeseca. Mjesečevo kamenje osiromašeno je željezom, vodom i hlapljivim komponentama.
Gustoća mjesečevih stijena u prosjeku iznosi 3,343 g/cm3, što je znatno niže od prosječne gustoće za Zemlju (5,518 g/cm3). Ova razlika uglavnom je posljedica činjenice da je zbijanje materije s dubinom mnogo uočljivije na Zemlji nego na Mjesecu. Postoje i razlike u mineraloškom sastavu lunarnih i zemaljskih stijena: sadržaj željeznih oksida u lunarnim bazaltima je 25%, a titana 13% veći nego u zemaljskim. "Morski" bazalti na Mjesecu odlikuju se većim sadržajem aluminijevih i kalcijevih oksida i relativno većom gustoćom, što je povezano s njihovim dubokim podrijetlom.
Za proučavanje strukture Mjeseca korištene su seizmičke metode. Trenutno je slika ove strukture razvijena prilično detaljno. Opće je prihvaćeno da se unutrašnjost Mjeseca može podijeliti u pet slojeva.
Površinski sloj - Mjesečeva kora (njegova debljina varira od 60 km na polovici Mjeseca vidljivoj sa Zemlje do 100 km na nevidljivoj) - ima sastav blizak sastavu "kontinenata". Ispod kore nalazi se gornji plašt – sloj debljine oko 250 km. Još dublje – srednji plašt je debeo oko 500 km; Vjeruje se da su u tom sloju kao rezultat djelomičnog taljenja nastali "morski" bazalti. Na dubinama od oko 600-800 km nalaze se dubokofokusni lunarni seizmički izvori. Međutim, treba napomenuti da je prirodna seizmička aktivnost na Mjesecu niska.
Na dubini od oko 800 km završava litosfera (čvrsta ljuska) i počinje mjesečeva astenosfera - rastaljeni sloj u kojem se, kao u svakoj tekućini, mogu širiti samo uzdužni seizmički valovi. Temperatura gornjeg dijela astenosfere je oko 1200 K.
Na dubini od 1380-1570 km dolazi do oštre promjene brzine uzdužnih valova - ovdje leži granica (prilično zamagljena) pete zone - jezgre Mjeseca. Pretpostavlja se da se ova relativno mala jezgra (koja ne čini više od 1% Mjesečeve mase) sastoji od rastaljenog željeznog sulfida.
Površinski, prilično rahli, sloj Mjeseca sastoji se od stijena smrvljenih stalnim protokom čvrstih tijela koja padaju na njega - od mikrometeorita i prašine do velikih čestica - višetonskih meteorita i asteroida.
Iznad površine Mjeseca ne postoji plinovita atmosfera kao takva, budući da je Mjesec ne može zadržati zbog svoje male mase. Kao rezultat toga, čak i najlakši atomi pri prosječnim toplinskim brzinama mogu nadvladati Mjesečevu gravitaciju. Stoga je gustoća plina iznad Mjeseca najmanje 12 redova veličine manja od gustoće površinske atmosfere (iako je osjetno veća od gustoće međuzvjezdanog plina).
Najgornji sloj predstavlja kora čija je debljina, određena samo u područjima kotlina, 60 km. Vrlo je vjerojatno da je na golemim kontinentalnim područjima udaljene strane Mjeseca kora otprilike 1,5 puta deblja. Kora je sastavljena od magmatskih kristalnih stijena – bazalta. Međutim, u mineraloškom sastavu bazalti kontinentalnih i morskih područja imaju primjetne razlike. Dok su najstarija kontinentalna područja Mjeseca pretežno sastavljena od lakih stijena - anortozita (koji se gotovo u potpunosti sastoje od srednjeg i osnovnog plagioklasa, s malim primjesama piroksena, olivina, magnetita, titanomagnetita itd.), kristalne stijene Mjesečevih mora, poput terestričkih bazalta, sastavljen uglavnom od plagioklasa i monoklinskih piroksena (augita).
Ispod kore nalazi se omotač koji se, kao i Zemljin, može podijeliti na gornji, srednji i donji. Debljina gornjeg plašta je oko 250 km, a srednjeg oko 500 km, a njegova granica s donjim plaštem nalazi se na dubini od oko 1000 km. Do ove razine brzine transverzalnih valova su gotovo konstantne, a to znači da je tvar podzemlja u čvrstom stanju, koja predstavlja debelu i relativno hladnu litosferu, u kojoj seizmičke vibracije dugo ne jenjavaju. Sastav gornjeg plašta vjerojatno je olivin piroksen, a na većim dubinama nalazi se šnicla i mineral melilit, pronađen u ultramafičnim alkalnim stijenama.
Na granici s donjim plaštem temperature se približavaju temperaturama taljenja i odavde počinje snažna apsorpcija seizmičkih valova. Ovo područje je mjesečeva astenosfera. Čini se da u samom središtu postoji mala tekuća jezgra polumjera manjeg od 350 kilometara, kroz koju ne prolaze transverzalni valovi. Jezgra može biti željezni sulfid ili željezo; u potonjem slučaju trebala bi biti manja, što se bolje slaže s procjenama distribucije gustoće po dubini. Njegova masa vjerojatno ne prelazi 2% mase cijelog Mjeseca. Temperatura u jezgri ovisi o njegovom sastavu i, očito, leži u rasponu od 1300 - 1900 K.
Mjesec sadrži metalnu jezgru! Do ovog su zaključka došli Rene Weber iz NASA-inog Centra za svemirske letove Marshall i Rafael Garcia sa Sveučilišta u Toulouseu nakon ponovnog ispitivanja podataka dobivenih tijekom misije na Mjesec Apollo u kasnim 60-im i ranim 70-im godinama. Možda će otkriće baciti novo svjetlo na evoluciju Zemljina satelita.
U sklopu svemirskog programa Apollo na Mjesec su isporučena četiri seizmometra koji su bilježili seizmičku aktivnost nebeskog tijela sve do 1977. godine. Pokazalo se da se seizmički udari na Mjesecu događaju puno rjeđe nego na Zemlji. Štoviše, budući da je površina Zemljinog satelita prošarana kraterima zaostalim od sudara s malim svemirskim tijelima, to iskrivljuje signale instrumenata i čini vibracije Mjesečeve kore manje primjetljivima.
Dugo su se informacije dobivene s Mjeseca putem seizmičkih senzora znanstvenicima smatrale praktički beskorisnima. Međutim, tijekom posljednjih četrdesetak godina metode analize seizmičkih podataka značajno su se promijenile. Osim toga, Weber i Garcia su mogli uzeti u obzir "pogrešku" koja proizlazi iz kratera. Kao rezultat toga, došli su do zaključka da Mjesec, kao i Zemlja, ima vruću metalnu jezgru. Promjer mu je otprilike 330-360 kilometara, okružen je djelomično rastaljenom ljuskom promjera približno 480 kilometara. Unutar jezgre pak nalazi se čvrsta željezna jezgra promjera približno 240 kilometara.
"Primijenili smo robusnu seizmologiju na ovaj skup podataka, što je rezultiralo prvim izravnim dokazom Mjesečeve jezgre", rekao je kozmolog Rene Weber.
Istraživači su također analizirali seizmograme obradom podataka u skupine, što je omogućilo određivanje izvora seizmičke aktivnosti. Određujući putanje seizmičkih valova i karakteristike njihove refleksije od unutarnjih slojeva Mjeseca, uspjeli su identificirati sastav i strukturu slojeva lunarne jezgre na različitim dubinama.
Znanstvenici vjeruju da zbog velike količine željeza u dubinama Mjesec ima snažno magnetsko polje. Iako je Mjesečeva jezgra u mnogočemu slična zemljinoj, njihova struktura je ipak drugačija. Kao što znamo, Zemljina jezgra ima čvrsti unutarnji i vanjski tekući sloj. A u jezgri Mjeseca postoji i čvrsti treći sloj, granica između plašta i vanjske tekuće nuklearne ljuske.
Astrofizičari vjeruju da je Mjesec nastao prije otprilike 4,5 milijardi godina kao rezultat sudara Zemlje s velikim svemirskim objektom veličine planeta Marsa. Hipotetski, ovaj udar je sa Zemlje "izbacio" komad koji se sastojao od kore rastaljenog plašta, koji se kasnije pretvorio u Mjesec. Štoviše, studije provedene na superdubokom Kola dobro su utvrdile da je sastav stijena poluotoka gotovo 90 posto identičan sastavu lunarnog kamenja. Ispostavilo se da se to dogodilo na mjestu gdje su se nalazili slojevi kore, koji su kasnije činili poluotok Kola.
Donedavno se vjerovalo da je Mjesec "hladno" nebesko tijelo, ali misterij za znanstvenike bila je prisutnost slabog (rezidualnog) magnetskog polja na njemu. Činjenica je da je, kako kažu znanstvene teorije, njegov izvor na planetima tektonska aktivnost. Na primjer, u blizini Zemlje nastaje kretanjem rastaljenog metala u jezgri.
Godine 1959. otkriveno je da Mjesečevo magnetsko polje nije uniformno. Kako su pokazala istraživanja znanstvenika s Massachusetts Institute of Technology, Mjesec je u ranoj fazi svog postojanja imao tekuću jezgru, a njegovo magnetsko polje bilo je slično onom Zemlje.
Sada se čini da je ovaj fenomen objašnjen. Osim toga, budući da je Mjesečev plašt, očito, također vruć iu njemu se javlja konvekcija materije (pročitajte više o tome u članku "Vulkani - razina alarma raste"), vulkanska aktivnost može biti prisutna na našem satelitu . Doista, japanska sonda Kaguya otkrila je na površini Mjeseca, u blizini visoravni Marius Hills, rupu promjera oko 65 metara i dubine oko 80 metara. Prema znanstvenicima, to može ukazivati na postojanje tunela na Zemljinom satelitu položenih stvrdnutim tokovima vulkanske lave. Ovu hipotezu potvrđuje i prisutnost vijugavih utora nepoznatog porijekla na površini satelita.
Rezultati istraživanja predstavljeni su na nedavnom sastanku Američke astrofizičke unije. Sudionici su primijetili da će znanje o sastavu mjesečeve jezgre također pomoći da se bolje razumije kako je naša Zemlja nastala i kako će se razvijati u budućnosti.
