Uspješno meko slijetanje na površinu Mjeseca svemirske postaje Luna-9 nova je faza u proučavanju prirode Mjeseca, početak izravnih eksperimenata na njegovoj površini.
Zemlja - Mjesec je jedini "dvostruki planet" te vrste u Sunčevom sustavu. Temeljni problem nastanka Mjeseca razmatrali su mnogi istraživači. Rezultati su se pokazali prilično kontradiktornim. Međutim, nema sumnje u kvalitativni zaključak J. Darwina u njegovoj klasičnoj studiji povijesti plime i oseke u sustavu Zemlja-Mjesec. J. Darwin je vjerovao da bi plimno trenje, uzrokovano uglavnom plitkim morima, trebalo kontinuirano usporavati rotaciju Zemlje i istodobno, povećavajući kutnu količinu gibanja Mjeseca, širiti njegovu orbitu. Posljedično, Zemlja se u prošlosti brže okretala, a Mjesec je bio bliže Zemlji. Imajte na umu da je "sekularni učinak" plimnog trenja na kraćim udaljenostima bio znatno veći nego sada.
Postupno udaljavanje Mjeseca od Zemlje potvrđeno je izravnim promatranjima. Poznato je da se i danas duljina dana povećava. Nadalje, istraživanja strukture koralja pokazala su da je u ranom paleozoiku dan trajao oko 20 sati, a broj dana u godini bio je veći.
Za rješavanje problema nastanka Mjeseca bilo bi potrebno izračunati na kojoj je udaljenosti od Zemlje Mjesec bio na samom početku nastanka Sunčevog sustava. Kao što istraživanja materije meteorita (a time i asteroida) pokazuju, Sunčev je sustav nastao prije otprilike 4,5 milijardi godina.
Međutim, trenutno je još uvijek nemoguće napraviti prilično pouzdan izračun evolucije plime i oseke u sustavu Zemlja-Mjesec. Prvo, nemoguće je reći kako je došlo do postupnog nakupljanja oceanskih bazena i kako se promijenilo plimno trenje. Drugo, sada je utvrđeno da sva materija na Zemlji igra značajnu ulogu u pojavama plime i oseke.
J. Darwin, prihvaćajući maksimalno moguće odstupanje plimne grbe od linije između središta Zemlje i Mjeseca, utvrdio je da je Mjesec trebao biti u neposrednoj blizini Zemlje prije samo 57 milijuna godina, što je, naravno, nema veze sa stvarnošću. Ne spominjući neke kontradiktorne rezultate, ističemo da se na temelju cjelokupnog niza studija, uključujući nedavne proračune E. L. Ruskol, može smatrati da se Mjesec u prošlosti kretao u orbiti s nižim ekscentricitetom, tj. više se približavao kružni, s manjim nagibom prema ravnini zemljinog ekvatora, a najmanja udaljenost Mjeseca od Zemlje bila je nekoliko polumjera Zemlje. Vrlo je vjerojatno da je Mjesec bio na najmanjoj udaljenosti prije nekoliko milijardi godina – na samom početku povijesti našeg planeta.
Ovi su zaključci, zbog nesigurnosti početnih podataka, više-manje kvalitativne prirode, ali upućuju na to da Mjesec nikada nije bio zarobljen od Zemlje, već je nastao zajedno s njom u jedinstvenom procesu kozmičke evolucije. Takav proces nastanka dvostrukih, pa čak i višestrukih tijela vrlo je česta pojava u svemiru, a naše Sunce, nastalo kao rezultat malog rotacijskog momenta kao jedno tijelo, prilično je rijetka iznimka. Uloga Mjeseca u procesu formiranja sustava Zemlja-Mjesec bila je upravo u tome što je i prije konačnog odvajanja Zemlje od izvorne protoplanetarne mase, Mjesecu pripadao najveći dio rotacijskog momenta. To je doprinijelo formiranju Zemlje u obliku jednog i prilično stabilnog tijela. Drugi planeti bili su u drugačijim uvjetima. Primjerice, Venera, planet približno iste mase kao Zemlja, ali s posve zanemarivim rotacijskim momentom (Venera se okreće oko svoje osi s periodom od oko 250 dana i još k tome u suprotnom smjeru), oduvijek je bila u stabilno stanje i stoga nije trebao "nabaviti" satelit.
Pitanje podrijetla Mjeseca također je povezano s njegovom toplinskom poviješću, koja uvelike određuje fizikalne uvjete na površini Mjeseca. Izračuni toplinske povijesti Mjeseca, izvedeni detaljno, uglavnom u SSSR-u i SAD-u,
prilično su uvjetni zbog nesigurnosti početnih podataka. Obično se pretpostavlja da je sastav Zemlje i Mjeseca blizak kamenim meteoritima - kondritima, koji sadrže mnoge dugovječne radioaktivne elemente (kalij-40, torij i dva izotopa urana). S ravnomjernom raspodjelom radioaktivnih elemenata unutar mase planetarnog tijela, energija oslobođena tijekom njihovog raspada gotovo se potpuno apsorbira, postupno povećavajući temperaturu unutrašnjosti. Za izračun morate postaviti najvjerojatnije vrijednosti toplinske vodljivosti, gustoće i specifičnog toplinskog kapaciteta na svim udaljenostima od središta planeta i uzeti u obzir pri kojem zagrijavanju može doći do potpunog ili djelomičnog taljenja tvari. Ovisno o određenim preduvjetima, različiti su autori utvrdili da je Mjesec kroz svoju povijest ili ostao čvrst ili, naprotiv, rastaljen do 0,8 radijusa, računajući od središta.
Središnji dijelovi Mjeseca mogli su se zagrijati do otprilike 1300° K (G. Yuri) ili do 2000° K (B. Yu. Levin, S. V. Maeva). Do manjeg bi zagrijavanja moglo doći ako bi se radioaktivni elementi nakupljali pretežno u površinskim slojevima.
Međutim, ovi izračuni još uvijek ne rješavaju pitanje može li doći do manje ili više značajnog taljenja Mjesečeve tvari. Čini se dvojbenim jesu li hondriti najkarakterističniji materijal sastava Mjeseca i planeta. Nedavno se ugljični hondriti smatraju primarnom tvari. Nadalje, uz raspad dugoživućih radioaktivnih elemenata, mogu postojati i drugi izvori zagrijavanja, naime obično gravitacijsko zagrijavanje tijekom brzog sažimanja rezultirajućeg kozmičkog tijela. Također je potrebno uzeti u obzir oslobađanje kemijske energije tijekom stvaranja složenih molekularnih spojeva koji čine Mjesec. Uloga kratkoživućih radioaktivnih izotopa, koji su prema najnovijim podacima trebali imati značajnu ulogu u nastanku asteroidne, a time i planetarne materije, još je nejasna. Konačno, u prvoj epohi svog postojanja, kada je Mjesec bio relativno blizu Zemlje, energija plimnog trenja morala je imati značajan utjecaj. Stoga se problem toplinske povijesti Mjeseca ne može riješiti čisto teorijski. Potrebno je usporediti različite materijale promatranja.
Prva određivanja Mjesečeve temperature na temelju mjerenja infracrvenog zračenja proveo je davne 1868. godine Lord Ross, a zatim detaljnije, počevši od 1927. godine, E. Pettit i S. Nicholson. U prosjeku se pokazalo da je temperatura podsolarne točke oko 390° K, au antisolarnoj točki bila je prilično pouzdano 120° K. Maksimalna vrijednost temperature koja se morala izmjeriti bila je 405° K. Dakle, tijekom lunarnog dan, amplituda temperaturnih kolebanja je oko 280°. Ovo je jedna od najvažnijih veličina koje karakteriziraju uvjete na Mjesecu. S izlaskom sunca površinska temperatura brzo raste, prolazi kroz prilično ravan maksimum i zatim relativno polako dostiže minimalnu vrijednost. Zanimljivo je da se oštri skokovi temperature (preko 200 °) opažaju čak i tijekom potpunih pomrčina Mjeseca, koje imaju relativno kratko trajanje. Sve to znači da Sunčevo zračenje zagrijava samo najpovršinskije slojeve Mjesečevog pokrova, da je toplinska vodljivost mjesečevih stijena zanemariva i, kako pokazuju proračuni, trebala bi biti oko tisuću puta manja od toplinske vodljivosti tipičnih zemaljskih minerala.
Važno je naglasiti da raspodjela temperature ovisi o refleksiji određenog područja mjesečeve površine. Dakle, krateri s višim albedom se tijekom dana nešto manje zagrijavaju od okolnog područja. Općenito, planinska područja se manje zagrijavaju od tamnijih mora.
Radio metodama nedavno su dobiveni zanimljivi rezultati. Na primjer, V. S. Troitsky je izmjerio intenzitet lunarne radioemisije na valnim duljinama od 3 do 70 cm. Efektivna dubina emisije zračenja je otprilike 20 puta veća od odgovarajuće valne duljine. Posljedično, valna duljina od 30 cm odgovara dubini emitirajućeg sloja od 6 m. Stoga proučavanje dugovalne radio emisije omogućuje prodiranje u unutarnje slojeve Mjeseca i dobivanje informacija o njihovim toplinskim svojstvima. Kombinacijom ovih podataka s mjerenjima toplinske vodljivosti može se napraviti procjena protoka energije iz Mjesečeve unutrašnjosti.
Provodeći brojna mjerenja i koristeći kao standard zračenje "umjetnog Mjeseca" - diska postavljenog na udaljenosti od nekoliko stotina metara od prijemnika zračenja, V. S. Troitsky je otkrio da prosječna temperatura Mjeseca brzo raste do dubine od oko 6 m, a zatim se povećava mnogo sporije. Pokazalo se da je ukupni protok topline s Mjeseca približno isti kao i sa Zemljine površine, iako je masa tvari koja odgovara jedinici Mjesečeve površine pet puta manja. Oslobađanje topline od strane unutarnjih područja Mjeseca po jedinici mase, prema V. S. Troitskom, je 4-5 puta veće nego što je slučaj sa Zemljom.
Čini se da to potvrđuje hipotezu, koja se posebno pridržava B. Yu. Levina, o značajnom topljenju mjesečeve tvari. Međutim, može se tvrditi da bi Mjesec u osnovi trebao biti potpuno čvrst.
Zapravo, kao što je poznato, podaci o toplinskoj povijesti i unutarnjoj strukturi Marsa dovode do zaključka da ovaj planet nema tekuću jezgru značajnije veličine. Mars ima masu 9 puta manju od Zemljine. Nema vidljivo magnetsko polje. Mjesečevo magnetsko polje također je vrlo slabo, a njegova masa je 81 puta manja od mase Zemlje. Budući da se tijela manje mase brže hlade, prirodno je očekivati da je Mjesec uglavnom čvrst.
S druge strane, oblik Mjeseca značajno se razlikuje od ravnotežne figure tekuće mase, što odgovara modernoj udaljenosti od Zemlje s relativno malim utjecajem plime i oseke. Izduženost lunarnog lika u odnosu na Zemlju je 1 km, dok u ravnotežnim uvjetima ne može biti veća od 60 m. Čini se da iz ovoga slijedi da je Mjesec trebao gotovo potpuno postati čvrst na relativno maloj udaljenosti od Zemlje (što odgovara orbitalnom periodu od 6,8 dana) i nakon toga je nastavio održavati svoj oblik.
Imajte na umu također da bi unatoč višoj temperaturi u središnjim područjima, Mjesec još uvijek mogao zadržati čvrstu strukturu (zbog značajnog tlaka) i samo blizu površine bi temperatura taljenja mogla pasti dovoljno da omogući barem djelomično taljenje.
Da bi se riješio problem unutarnje strukture Mjeseca, potrebno ga je sondirati seizmičkim metodama. Za sada se moramo ograničiti na analizu reljefa mjesečeve površine i njegovih promjena u prethodnim razdobljima.
Najpovršniji pregled Mjesečeve površine nedvojbeno dokazuje da je Mjesečev marija nastao kao rezultat opsežnog topljenja, u kojem su starije prstenaste planine bile djelomično potopljene. Na primjer, onaj dio golemog Rainbow Baya koji graniči s planinskim područjem dobro je očuvan. Druga polovica zaljeva, smještena na površini Mora kiše, potpuno je nestala.
Može se sasvim pouzdano pratiti uzastopni slijed različitih epoha u formiranju mjesečevog reljefa. Na površini Mjeseca uočljive su drevnije prstenaste planine, taline koje su formirale Mjesečeva mora, relativno novije reljefne značajke, krateri sa središnjim brežuljcima, kupole itd. Slijed razvoja lunarnih oblika detaljno je proučavao A. V. Khabakov .
Koji je razlog promjenama u reljefu Mjeseca? G. Urey je smatrao da je stvaranje Mare Monsa rezultat kosog udara velikog asteroida u Mjesec, ali ovaj malo vjerojatan, iako moguć, događaj ne može biti glavni uzrok. Pojava lunarnih taljenja datira iz određene ere u evoluciji Mjeseca i, iz nekog razloga, bila je povezana samo s hemisferom okrenutom prema Zemlji. Doista, na suprotnoj strani Mjeseca, mora gotovo potpuno nema. Možda su udari velikih meteoritskih tijela samo pridonijeli manifestaciji lokalne aktivnosti.
Ako pretpostavimo da je formiranje Mjesečevog reljefa posljedica unutarnje aktivnosti, onda bi ono trebalo biti popraćeno popratnim oslobađanjem plinova i vodene pare, baš kao što se to dogodilo i sada se u maloj mjeri događa na Zemlji. Međutim, relativno slaba gravitacija Mjeseca nije mogla zadržati plinove blizu njegove površine i oni su brzo isparili u svemir.
Teoretski izračuni pokazuju da se pri najvišoj površinskoj temperaturi (400° K) vodik zadržava na Mjesecu samo dvadesetak minuta. Kisik i vodena para, koji se brzo raspadaju pod utjecajem ultraljubičastog sunčevog zračenja, mogu ostati na površini Mjeseca oko godinu i pol. Ugljični dioksid se zadržava nekoliko stotina milijuna godina, a najteži plinovi - kripton i posebno ksenon - gotovo cijelo vrijeme postojanja Mjeseca. Neki teški plinovi, poput ugljičnog dioksida, moraju se akumulirati ako na Mjesecu postoji čak i minimalna vulkanska aktivnost. Drugi - ksenon, kripton - mogli bi se osloboditi tijekom radioaktivnog raspada. Međutim, najtemeljitija istraživanja Mjeseca različitim metodama nisu dovela do otkrića bilo kakve plinovite ljuske. Najosjetljivija metoda, temeljena na promatranju okultacija točkastih radio izvora na Mjesecu, pokazala je da bi gornja granica atmosferskog tlaka na Mjesecu trebala biti 10.000 milijardi puta manja nego na Zemlji na razini mora, tj. Mjesec je praktički potpuno bez atmosfere.
Oslobađanje plinova iz središnjeg brežuljka kratera Alfons promatrao je N.A. Kozyrev 3. studenog 1958. i 23. listopada 1959. Iznenađujuće, pokazalo se da to nije vodena para ili bilo koji spoj kisika, već molekularni ugljik Cr, koji je obično dio glave kometa, ali se nikada ne ispušta na Zemlju. Nepostojanje bilo kakvih plinova koji bi mogli ostati u blizini Mjesečeve površine dovoljno dugo može se objasniti utjecajem Sunčevog vjetra koji otpuhuje i najmanje tragove Mjesečeve atmosfere u međuplanetarni prostor.
Topografska svojstva Mjeseca zaslužuju posebnu pozornost. Kao što je poznato, na Mjesecu prevladavaju prstenaste formacije. To su opsežne prstenaste planine promjera preko 200 km (na primjer, Clavius), obični krateri (često sa središnjim planinama) veličine nekoliko desetaka kilometara i male rupe u promjeru od samo nekoliko metara.
Čak i Mjesečeva mora, velika tisućama kilometara, ako su izolirana i ne preklapaju se s drugim sličnim formacijama. imaju vrlo pravilne kružne obrise, na primjer Sea of Crises i niz drugih. Osim toga, na Mjesecu postoje poligonalni oblici, šesterokutne osovine smještene na manje-više ravnom terenu. Prvi ih je uočio poznati selenolog P. Puiset, a posebno su jasno zastupljeni u blizini Sjevernog pola. Isti je istraživač otkrio "kupole" u Moru spokoja - mala okrugla ispupčenja. Kasnije su mnoge kupole otkrivene i na drugim mjestima na Mjesecu, uglavnom na površini mora, gdje su lakše uočljive. Na vrhu kupole obično postoji otvor poput vulkanskog otvora. Osim toga, unutar mora i velikih kratera postoji mnogo utora, obično smještenih duž grebena i nalikuju pukotinama. Najizraženiji sustav takvih pukotina jasno je vidljiv u središtu Mjesečevog diska u blizini kratera Triesnecker. Tu je također uočljiv oštar utor. Mijenja smjer dok prolazi kroz mali krater Hyginus. Ti utori u nekim područjima Mjeseca tvore čitave sustave paralela
linijske linije povezane s prevladavajućim smjerom kratera i njihovih grebena. Konačno, karakteristična značajka Mjeseca su radijalni sustavi svjetlosnih zraka koji odlaze od pojedinačnih kratera sa središnjim brežuljcima. Protežu se na udaljenostima (na primjer, od kratera Tycho) tisućama kilometara i prolaze, ne mijenjajući smjer, kroz planinska i nizinska područja.
Pri detaljnom ispitivanju Mjesečeve topografije skreće se pozornost na nedvojbene promjene koje su se događale na Mjesecu tijekom dugih razdoblja. Ističu se vrlo stare prstenaste planine, čiji su bedemi gotovo nestali, kao da su uronili u zemlju. Takav je, primjerice, reliktni cirkus Stages promjera 60 km. Relativna analiza raznih detalja na Mjesecu i niza zemaljskih minerala - granita, bazalta, pješčenjaka, kao i raznih konglomerata, utvrdila je oštru razliku između lunarnih stijena i zemaljskih. Pokazalo se da se lunarne stijene odlikuju malim rasponom boja i refleksije, dok se zemaljski minerali, osobito u suhim planinskim pustinjama, u nedostatku pokrivača prašine, odlikuju velikom raznolikošću boja (dovoljno je istaknuti prekrasno obojena planinska dolina koja vodi od Kenije uz Nil do Crvenog mora).
Laboratorijski pokusi pokazuju da se ekstremna homogenost Mjesečeve površine može objasniti izlaganjem nekih minerala visokofrekventnom zračenju. Na primjer, B. Gapke je otkrio da minerali bogati slabo oksidiranim metalima - željezom, bakrom itd., prilično brzo tamne kada su ozračeni protonima s energijom od oko 5 keV, što je uzrokovano stvaranjem slobodnih metalnih iona blizu površine .
Još jedna nevjerojatna značajka površinskog sloja Mjeseca koji reflektira sunčeve zrake je priroda refleksijske indikatrise*. Prilikom osvjetljavanja mjesečeve površine, većina svjetlosti se reflektira u smjeru suprotnom od upadne zrake (podsjetimo se da idealna mat površina reflektira svjetlost u svim smjerovima proporcionalno kosinusu upadnog kuta.) S ovim zakonom refleksije, svaki element mjesečeve površine izgleda posebno sjajan kada se upadna zraka podudara s reflektiranim smjerom, tj. za vrijeme punog Mjeseca. Svjetlina površinskog elementa gotovo je neovisna o njegovom nagibu prema promatračevom vidnom polju. Kao rezultat toga, cijeli Mjesečev disk izgleda gotovo jednako svijetao iu sredini i na rubovima, što stvara dojam neke vrste ravne ploče, a ne sferičnog tijela. Kako se fazni kut smanjuje, tj. kako se približava trenutak punog Mjeseca, sjaj Mjeseca brzo raste i prolazi kroz oštar maksimum.
Detaljno ispitivanje ovih značajki pokazalo je da bi se površina Mjeseca u mjerilu usporedivom s duljinom svjetlosnih valova trebala razlikovati po složenoj razgranatoj strukturi.
struktura takva da kada se osvijetli, jedan element može zakloniti drugi. Najmanji učinak postiže se, očito, kada se upadna zraka podudara s reflektiranom. Naprotiv, površinu našeg susjednog Marsa, jedinog planeta na kojem se pretpostavlja da postoji neki oblik života, karakterizira potpuna glatkoća, koja se gotovo poklapa s glatkoćom potpuno matiranih površina. Tako se stvara naizgled paradoksalna situacija. Nenaseljeni Mjesec karakterizira površinska mikrostruktura koja oponaša vegetaciju, a Mars, gdje postoji atmosfera i neki znakovi vodene pare, ispada da je jednostavno pješčana pustinja. Slične značajke u mikrostrukturi dobivaju se kada se razmatraju polarizacijska svojstva mjesečeve površine. Zanimljivo je da ni najveći stupanj polarizacije za cijeli Mjesečev disk ne prelazi 8% (pri faznom kutu od 90°), a samo za mora penje se do 20%. Usporedba sa zemaljskom materijom pokazuje da se opažene karakteristike polarizacije postižu s razgranatom ili saćastom površinskom strukturom.
Razlog ovakvim strukturnim značajkama Mjesečeve površine leži u dugotrajnim (milijardama godina!) različitim kozmičkim utjecajima. Mjesec je pod stalnim udarima mikrometeorita, čiji se broj brzo povećava sa smanjenjem mase. Uništavaju njegov površinski sloj. Osim toga, Mjesec je izložen sunčevom vjetru koji se prvenstveno sastoji od protona – pozitivno nabijenih vodikovih jezgri koje se kreću brzinama od tisuća kilometara u sekundi. Nadalje, kao što se može suditi prema tvari meteorita koji samostalno putuju međuplanetarnim prostorom stotinama milijuna godina, primarne kozmičke zrake uzrokuju određenu eroziju mjesečeve površine. Drugi razlog erozije su nagle promjene temperature, koje dosežu gotovo 300° tijekom lunarnog dana, a kojima je Mjesec tijekom svog postojanja bio izložen najmanje 50 milijardi puta.
Zračenje kozmičkim zrakama i sunčevim vjetrom trebalo bi dovesti do nakupljanja zamjetnog pozitivnog naboja u materijalu mjesečeve površine. Prethodno ga je J. Granger procijenio na 5 V, ali sada, nakon proračuna S. Singera, vrijednost naboja je prihvaćena kao čak 20-25 V. Prisutnost naboja može smanjiti toplinsku vodljivost vanjskog sloja Mjeseca.
Optičke značajke Mjesečeve površine pojavljuju se samo na ljestvici tisućinki milimetra, budući da je veličina reflektirajućih zrnaca površinskog sloja Mjeseca u prosjeku oko 5 mikrona. U radijskom području centimetarskih i metarskih valova uvjeti refleksije su potpuno drugačiji. Kako se valna duljina povećava, reflektirajuća svojstva mjesečeve površine približavaju se svojstvima zrcalno reflektirajuće sfere. Detaljno istraživanje Mjesečeve površine pomoću radara, koje je započelo 1946., provedeno je na raznim zvjezdarnicama, uključujući i Serpukhov blizu Moskve na stanici Okskaya Fizičkog instituta Lebedev SSSR-a. Pokazalo se da na valnoj duljini od oko 10 cm približno 50%
Tok radio valova reflektira se od središnjeg dijela Mjeseca (veličine 0,1 polumjera), a ostatak energije se raspršuje približno prema Lambertovom zakonu. Povećanjem valne duljine ta se difuzna komponenta postupno smanjuje, a Mjesec sve više poprima svojstva idealnog reflektora. Dakle, sada je moguće procijeniti veličinu nepravilnosti na površini Mjeseca, što se pokazalo u potpunom skladu sa slikama koje je poslala automatska stanica Luna-9. Osim toga, na temelju mjerenja refleksije u prosjeku 0,06, vrijednost dielektrične konstante (približno 2,72) je u skladu sa suhim pjeskovitim tlima na Zemlji.
Napravimo nekoliko komentara o luminiscenciji otkrivenoj u blizini kratera Tycho, Aristarhus iu nekim drugim područjima Mjeseca. Neke mjesečeve stijene, kada su ozračene sunčevim ultraljubičastim zračenjem, gama zrakama i protonima visoke energije, ponovno emitiraju energiju u vidljivom spektru. Na mogućnost takve pojave prvi je ukazao F. Link 1946. Deset godina kasnije, J. Dubois i u isto vrijeme N. A. Kozyrev dali su metodu kvantitativnog određivanja koja se temelji na mjerenju kontura pojedinih linija sunčevog spektra, tj. koji, kada se na njih nanese luminiscentni sjaj, postaju manje duboki. Luminescencija je koncentrirana samo u pojedinim emisijskim vrpcama: 390, 420, 430, 440 mm, a njihova svjetlina u usporedbi s reflektiranim sunčevim spektrom, prema Duboisu, raste za 10-20%. Prema M. I. Mirtovoj, u području luminescencije Aristarhovog kratera postoji traka od 450-550 mm. Ovi fenomeni ukazuju na to da se na površini Mjeseca nalaze složeni minerali koji sadrže elemente velike atomske težine. Na Zemlji, mineral šeelit (CaWCU), oksidirani spoj kalcija i volframa, svijetli istom frekvencijom emisije.
Mjesec je, kao što se vidi iz obilježja njegovog reljefa, prošao dugu i složenu evoluciju. Međutim, ni sada ona nije mrtvo tijelo, podložno samo vanjskim utjecajima. Naprotiv, promjene se događaju na pojedinim dijelovima Mjeseca, iako prilično rijetke, ali ipak primjetne. Dovoljno je istaknuti nestanak 1866. godine kratera Linnaeus promjera 10 km, smještenog u središnjem dijelu Mare Serenityja. Umjesto toga, postojala je samo duboka rupa promjera oko 2 km, a grebeni nekadašnjeg kratera, očito ispunjeni masom rastaljene tvari, sada su jedva vidljivi. Godine 1891. za vrijeme potpune pomrčine Mjeseca primijećene su neke promjene u stupnju bjeličastosti.
Manje promjene događaju se i drugdje. Tako se dugo sumnjalo da postoji neka mutnoća u unutarnjem dijelu kratera Alphonse, a potom su ondje spektroskopski otkriveni plinovi. Prilično misteriozni događaji očito se odvijaju na dnu Platonovog cirkusa, koji se nalazi na sjevernom vrhu ogromnog Simmonsovog mora. Pretpostavlja se da se tamo vidljive svijetle pruge, kao i struktura reljefa, nešto mijenjaju. A.V. Markov i drugi promatrači primijetili su tamo promjene u boji i refleksiji. Razlog tome još nije poznat.
Neki su promatrači također primijetili promjenu u refleksiji radijalnih zona istočnog ruba Aristarhovog kratera.
U problemu nastanka i evolucije Mjesečevog reljefa, kao i u opaženim svojstvima Mjesečeve površine, još je mnogo toga nejasno. Međutim, tijekom proteklog desetljeća, osim zemaljskih teleskopskih istraživanja, počeli su se provoditi i eksperimenti u blizini Mjeseca i na njegovoj površini. Letovi sovjetskih istraživača Mjeseca i američkih svemirskih letjelica omogućuju razjašnjavanje modernih ideja o Mjesecu. Ovi eksperimenti su također neprocjenjivi za razumijevanje naše Zemlje i drugih planeta Sunčevog sustava.
Godine 1609., nakon izuma teleskopa, čovječanstvo je prvi put moglo detaljno ispitati svoj svemirski satelit. Od tada je Mjesec najproučavanije kozmičko tijelo, ali i prvo koje je čovjek uspio posjetiti.
Prva stvar koju moramo otkriti je koji je naš satelit? Odgovor je neočekivan: iako se Mjesec smatra satelitom, tehnički je isti punopravni planet kao i Zemlja. Ima velike dimenzije - 3476 kilometara na ekvatoru - i masu od 7,347 × 10 22 kilograma; Mjesec je samo malo inferioran najmanjem planetu u Sunčevom sustavu. Sve to ga čini punopravnim sudionikom u gravitacijskom sustavu Mjesec-Zemlja.
Još jedan takav tandem poznat je u Sunčevom sustavu i Charonu. Iako je ukupna masa našeg satelita nešto veća od stotinke Zemljine mase, Mjesec ne kruži oko same Zemlje – imaju zajednički centar mase. A blizina satelita nama dovodi do još jednog zanimljivog učinka, plimnog zaključavanja. Zbog toga je Mjesec uvijek okrenut istom stranom prema Zemlji.
Štoviše, Mjesec je iznutra ustrojen poput punopravnog planeta – ima koru, plašt, pa čak i jezgru, a u dalekoj prošlosti na njemu su postojali vulkani. Međutim, ništa nije ostalo od drevnih krajolika - tijekom četiri i pol milijarde godina povijesti Mjeseca, milijuni tona meteorita i asteroida pali su na njega, izbrazdajući ga, ostavljajući kratere. Neki su udarci bili toliko jaki da su probili njegovu koru sve do plašta. Jame od takvih sudara formirale su lunarnu mariju, tamne mrlje na Mjesecu koje su lako vidljive. Štoviše, prisutni su isključivo na vidljivoj strani. Zašto? O ovome ćemo dalje govoriti.
Među svemirskim tijelima, Mjesec najviše utječe na Zemlju - osim, možda, Sunca. Mjesečeve plime, koje redovito podižu razinu vode u svjetskim oceanima, najočitiji su, ali ne i najjači utjecaj satelita. Tako, postupno se udaljavajući od Zemlje, Mjesec usporava rotaciju planeta - solarni dan je s prvobitnih 5 narastao na modernih 24 sata. Satelit također služi kao prirodna barijera protiv stotina meteorita i asteroida, presrećući ih dok se približavaju Zemlji.
I bez sumnje, Mjesec je ukusan objekt za astronome: kako amatere tako i profesionalce. Iako je udaljenost do Mjeseca izmjerena s točnošću od jednog metra pomoću laserske tehnologije, a uzorci tla s njega su mnogo puta doneseni na Zemlju, još uvijek ima prostora za otkrića. Na primjer, znanstvenici traže lunarne anomalije - misteriozne bljeskove i svjetla na površini Mjeseca, od kojih svi nemaju objašnjenje. Ispostavilo se da naš satelit skriva puno više nego što je vidljivo na površini - shvatimo tajne Mjeseca zajedno!
Topografska karta Mjeseca
Karakteristike Mjeseca
Današnje znanstveno proučavanje Mjeseca staro je više od 2200 godina. Gibanje satelita na Zemljinom nebu, njegove faze i udaljenost od njega do Zemlje detaljno su opisali stari Grci - a unutarnju građu Mjeseca i njegovu povijest sve do danas proučavaju svemirske letjelice. Ipak, stoljećima rada filozofa, a potom i fizičara i matematičara, došlo se do vrlo preciznih podataka o tome kako naš Mjesec izgleda i kreće se te zašto je takav kakav jest. Sve informacije o satelitu mogu se podijeliti u nekoliko kategorija koje proizlaze jedna iz druge.
Orbitalne karakteristike Mjeseca
Kako se Mjesec kreće oko Zemlje? Da je naš planet nepomičan, satelit bi rotirao u gotovo savršenom krugu, s vremena na vrijeme lagano se približavajući i udaljavajući od planeta. Ali sama Zemlja je oko Sunca - Mjesec mora stalno "sustizati" planet. A naša Zemlja nije jedino tijelo s kojim je naš satelit u interakciji. Sunce, koje se nalazi 390 puta dalje od Zemlje od Mjeseca, 333 tisuće puta je masivnije od Zemlje. Čak i ako uzmemo u obzir zakon obrnutog kvadrata, prema kojem intenzitet bilo kojeg izvora energije naglo opada s udaljenošću, Sunce privlači Mjesec 2,2 puta jače od Zemlje!
Stoga konačna putanja gibanja našeg satelita nalikuje spirali, i to složenoj. Os Mjesečeve orbite fluktuira, sam Mjesec se povremeno približava i udaljava, a na globalnoj razini čak i odleti od Zemlje. Te iste fluktuacije dovode do činjenice da vidljiva strana Mjeseca nije ista hemisfera satelita, već njegovi različiti dijelovi, koji se naizmjenično okreću prema Zemlji zbog "ljuljanja" satelita u orbiti. Ova kretanja Mjeseca po dužini i širini nazivaju se libracijama i omogućuju nam da gledamo dalje od našeg satelita puno prije prvog preleta svemirske letjelice. Od istoka prema zapadu, Mjesec se okreće 7,5 stupnjeva, a od sjevera prema jugu - 6,5. Stoga se oba pola Mjeseca mogu lako vidjeti sa Zemlje.
Specifične karakteristike Mjesečeve orbite korisne su ne samo astronomima i kozmonautima - primjerice, fotografi posebno cijene supermjesec: fazu Mjeseca u kojoj on doseže najveću veličinu. Ovo je pun Mjesec tijekom kojeg je Mjesec u perigeju. Ovo su glavni parametri našeg satelita:
- Mjesečeva orbita je eliptična, njezino odstupanje od savršene kružnice je oko 0,049. Uzimajući u obzir orbitalne fluktuacije, minimalna udaljenost satelita od Zemlje (perigej) je 362 tisuće kilometara, a najveća (apogej) 405 tisuća kilometara.
- Zajednički centar mase Zemlje i Mjeseca nalazi se 4,5 tisuća kilometara od središta Zemlje.
- Zvjezdani mjesec - potpuni prolazak Mjeseca u njegovoj orbiti - traje 27,3 dana. No, za potpunu revoluciju oko Zemlje i promjenu mjesečevih mijena potrebno je još 2,2 dana - uostalom, za vrijeme dok se Mjesec kreće po svojoj orbiti, Zemlja preleti trinaesti dio vlastite orbite oko Sunca!
- Mjesec je plimno vezan za Zemlju – okreće se oko svoje osi istom brzinom kao i oko Zemlje. Zbog toga je Mjesec stalno okrenut prema Zemlji istom stranom. Ovo je stanje tipično za satelite koji su vrlo blizu planeta.
- Noć i dan na Mjesecu su vrlo dugi - pola dužine zemaljskog mjeseca.
- U onim razdobljima kada Mjesec izlazi iza globusa, vidljiv je na nebu - sjena našeg planeta postupno klizi sa satelita, dopuštajući Suncu da ga osvijetli, a zatim ga prekriva. Promjene u osvjetljenju Mjeseca, vidljive sa Zemlje, nazivaju se ee. Za mladog Mjeseca satelit nije vidljiv na nebu, za vrijeme mladog Mjeseca pojavljuje se njegov tanki polumjesec koji podsjeća na uvojak slova "P", u prvoj četvrtini Mjesec je točno dopola osvijetljen, a za vrijeme punog mjeseca to je najuočljivije. Daljnje faze - druga četvrt i stari mjesec - događaju se obrnutim redoslijedom.
Zanimljivost: budući da je lunarni mjesec kraći od kalendarskog, ponekad mogu biti dva puna mjeseca u jednom mjesecu - drugi se naziva "plavi mjesec". Sjajno je poput običnog svjetla - osvjetljava Zemlju 0,25 luksa (npr. obično osvjetljenje unutar kuće je 50 luksa). Sama Zemlja obasjava Mjesec 64 puta jače - čak 16 luksa. Naravno, sva svjetlost nije naša, već reflektirana sunčeva svjetlost.
- Mjesečeva putanja nagnuta je u odnosu na orbitalnu ravninu Zemlje i redovito je siječe. Inklinacija satelita stalno se mijenja, varirajući između 4,5° i 5,3°. Mjesecu je potrebno više od 18 godina da promijeni svoj nagib.
- Mjesec se oko Zemlje kreće brzinom od 1,02 km/s. To je puno manje od brzine Zemlje oko Sunca - 29,7 km/s. Najveća brzina letjelice koju je postigla solarna sonda Helios-B bila je 66 kilometara u sekundi.
Fizikalni parametri Mjeseca i njegov sastav
Ljudima je trebalo dosta vremena da shvate koliki je Mjesec i od čega se sastoji. Tek 1753. godine znanstvenik R. Bošković uspio je dokazati da Mjesec nema značajniju atmosferu, kao ni tekuća mora - kada ih prekrije Mjesec, zvijezde nestaju u trenutku, kada bi njihova prisutnost omogućila promatranje njihovih postupno “slabljenje”. Trebalo je još 200 godina da sovjetska postaja Luna 13 1966. izmjeri mehanička svojstva mjesečeve površine. A o suprotnoj strani Mjeseca nije se znalo baš ništa sve do 1959. godine, kada je aparat Luna-3 uspio snimiti prve fotografije.
Posada svemirske letjelice Apollo 11 vratila je prve uzorke na površinu 1969. godine. Postali su i prvi ljudi koji su posjetili Mjesec – do 1972. na njega je sletjelo 6 brodova i sletjelo 12 astronauta. Često se sumnjalo u pouzdanost ovih letova - međutim, mnogi stavovi kritičara temeljili su se na njihovom neznanju o svemirskim pitanjima. Američka zastava, koja prema teoretičarima zavjere "nije mogla letjeti u bezzračnom prostoru Mjeseca", zapravo je čvrsta i statična - posebno je ojačana čvrstim nitima. To je učinjeno posebno kako bi se snimile lijepe slike - opušteno platno nije tako spektakularno.
Mnoga iskrivljenja boja i reljefnih oblika u odsjajima na kacigama svemirskih odijela u kojima su se tražile krivotvorine nastala su zbog pozlaćenja na staklu koje je štitilo od ultraljubičastog zračenja. Sovjetski kozmonauti koji su gledali izravni prijenos slijetanja astronauta također su potvrdili autentičnost onoga što se događalo. A tko može prevariti stručnjaka u svom poslu?
I do danas se sastavljaju kompletne geološke i topografske karte našeg satelita. Godine 2009. svemirska postaja Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) ne samo da je isporučila najdetaljnije slike Mjeseca u povijesti, već je i dokazala prisutnost velikih količina smrznute vode na njemu. Također je stavio točku na raspravu o tome jesu li ljudi bili na Mjesecu snimajući tragove aktivnosti Apollo tima iz niske Mjesečeve orbite. Uređaj je bio opremljen opremom iz nekoliko zemalja, uključujući Rusiju.
Budući da se nove svemirske države poput Kine i privatne tvrtke pridružuju istraživanju Mjeseca, novi podaci pristižu svaki dan. Prikupili smo glavne parametre našeg satelita:
- Površina Mjeseca zauzima 37,9x106 kvadratnih kilometara - oko 0,07% ukupne površine Zemlje. Nevjerojatno, to je samo 20% veće od površine svih područja našeg planeta naseljenih ljudima!
- Prosječna gustoća Mjeseca je 3,4 g/cm 3 . To je 40% manje od gustoće Zemlje - prvenstveno zbog činjenice da je satelit lišen mnogih teških elemenata poput željeza, kojima je naš planet bogat. Osim toga, 2% Mjesečeve mase čini regolit - male mrvice stijene nastale kozmičkom erozijom i udarima meteorita, čija je gustoća manja od normalne stijene. Njegova debljina na nekim mjestima doseže desetke metara!
- Svima je poznato da je Mjesec puno manji od Zemlje, što utječe na njegovu gravitaciju. Ubrzanje slobodnog pada na njemu je 1,63 m/s 2 - samo 16,5 posto ukupne gravitacijske sile Zemlje. Skokovi astronauta na Mjesec bili su vrlo visoki, iako su njihova svemirska odijela bila teška 35,4 kilograma – gotovo kao viteški oklop! Pritom su se i dalje suzdržavali: pad u vakuumu bio je prilično opasan. Ispod je video skakanja astronauta iz prijenosa uživo.
- Mjesečeva marija pokriva oko 17% cijelog Mjeseca - uglavnom njegovu vidljivu stranu, koja je pokrivena gotovo trećinom. Oni su tragovi udara posebno teških meteorita, koji su doslovno otrgnuli koru sa satelita. Na tim mjestima samo tanak, pola kilometra dug sloj skrutnute lave - bazalta - odvaja površinu od mjesečevog plašta. Budući da se koncentracija krutih tvari povećava bliže središtu bilo kojeg velikog kozmičkog tijela, u lunarnom moru ima više metala nego bilo gdje drugdje na Mjesecu.
- Glavni oblik reljefa Mjeseca su krateri i drugi derivati od udara i udarnih valova od steroida. Izgrađene su ogromne Mjesečeve planine i cirkusi koji su promijenili strukturu Mjesečeve površine do neprepoznatljivosti. Njihova je uloga bila posebno jaka na početku povijesti Mjeseca, kada je još bio tekući - slapovi su dizali čitave valove rastaljenog kamena. To je uzrokovalo i nastanak Mjesečevih mora: strana okrenuta prema Zemlji bila je toplija zbog koncentracije teških tvari u njoj, pa su asteroidi na nju djelovali jače nego na hladnu stražnju stranu. Razlog za ovu neravnomjernu raspodjelu materije bila je gravitacija Zemlje, koja je bila posebno jaka na početku povijesti Mjeseca, kada je bio bliže.
- Osim kratera, planina i mora, postoje špilje i pukotine na Mjesecu - preživjeli svjedoci vremena kada je utroba Mjeseca bila vruća kao , a na njoj su bili aktivni vulkani. Te špilje često sadrže vodeni led, baš kao i krateri na polovima, zbog čega se često smatraju mjestima za buduće lunarne baze.
- Prava boja Mjesečeve površine je vrlo tamna, bliže crnoj. Po cijelom Mjesecu postoje razne boje - od tirkizno plave do gotovo narančaste. Svijetlosiva nijansa Mjeseca sa Zemlje i na fotografijama posljedica je jakog osvjetljenja Mjeseca Suncem. Zbog tamne boje, površina satelita odbija samo 12% svih zraka koje padaju s naše zvijezde. Da je Mjesec svjetliji, za vrijeme punog mjeseca bio bi svijetao kao dan.
Kako je nastao Mjesec?
Proučavanje Mjesečevih minerala i njihove povijesti jedna je od najtežih disciplina za znanstvenike. Površina Mjeseca otvorena je za kozmičke zrake i nema ničega što bi zadržavalo toplinu na površini - stoga se satelit zagrijava do 105 °C tijekom dana, a hladi do –150 °C noću. tjedno trajanje dana i noći povećava učinak na površinu - i kao rezultat toga, Mjesečevi se minerali s vremenom mijenjaju do neprepoznatljivosti. Ipak, nešto smo uspjeli doznati.
Danas se vjeruje da je Mjesec proizvod sudara između velikog embrionalnog planeta Theia i Zemlje, koji se dogodio prije nekoliko milijardi godina kada je naš planet bio potpuno rastaljen. Dio planeta koji se sudario s nama (a bio je veličine ) je apsorbiran - ali je njegova jezgra, zajedno s dijelom površinske tvari Zemlje, inercijom izbačena u orbitu, gdje je ostala u obliku Mjeseca .
To dokazuje manjak željeza i drugih metala na Mjesecu, već spomenut - do trenutka kada je Theia istrgnula komad zemaljske materije, većina teških elemenata našeg planeta bila je povučena gravitacijom prema unutra, do srži. Ovaj sraz utjecao je na daljnji razvoj Zemlje - počela se brže okretati, a os rotacije joj se nagnula, što je omogućilo promjenu godišnjih doba.
Tada se Mjesec razvio kao običan planet – formirao je željeznu jezgru, plašt, koru, litosferne ploče pa čak i vlastitu atmosferu. No, mala masa i sastav siromašan teškim elementima doveli su do toga da se unutrašnjost našeg satelita brzo ohladila, a atmosfera isparila od visoke temperature i nedostatka magnetskog polja. Međutim, neki se procesi unutar njega ipak događaju - zbog kretanja u litosferi Mjeseca ponekad se događaju potresi. Oni predstavljaju jednu od glavnih opasnosti za buduće kolonizatore Mjeseca: njihova ljestvica doseže 5,5 stupnjeva Richterove ljestvice, a traju puno dulje od onih na Zemlji - nema oceana koji bi mogao apsorbirati impuls kretanja Zemljine unutrašnjosti. .
Glavni kemijski elementi na Mjesecu su silicij, aluminij, kalcij i magnezij. Minerali koji tvore ove elemente slični su onima na Zemlji, a nalaze se čak i na našem planetu. Međutim, glavna razlika između Mjesečevih minerala je odsutnost izloženosti vodi i kisiku koje proizvode živa bića, visok udio nečistoća meteorita i tragovi utjecaja kozmičkog zračenja. Zemljin ozonski omotač formiran je dosta davno, a atmosfera spaljuje većinu mase padajućih meteorita, dopuštajući vodi i plinovima da polako ali sigurno mijenjaju izgled našeg planeta.
Budućnost Mjeseca
Mjesec je prvo kozmičko tijelo nakon Marsa koje tvrdi da ima prioritet za ljudsku kolonizaciju. U određenom smislu, Mjesec je već ovladan - SSSR i SAD ostavili su državna obilježja na satelitu, a orbitalni radioteleskopi skrivaju se iza udaljene strane Mjeseca od Zemlje, generatora brojnih smetnji u eteru . Međutim, što budućnost nosi za naš satelit?
Glavni proces, koji je već više puta spomenut u članku, je udaljavanje Mjeseca zbog plimnog ubrzanja. To se događa prilično sporo - satelit se udaljava ne više od 0,5 centimetara godišnje. Međutim, ovdje je bitno nešto sasvim drugo. Udaljavajući se od Zemlje, Mjesec usporava svoju rotaciju. Prije ili kasnije može doći trenutak kada će dan na Zemlji trajati koliko i lunarni mjesec - 29-30 dana.
Međutim, uklanjanje Mjeseca imat će svoje ograničenje. Nakon što ga dosegne, Mjesec će se početi naizmjence približavati Zemlji – i to mnogo brže nego što se udaljavao. Međutim, neće se moći potpuno zabiti u njega. 12–20 tisuća kilometara od Zemlje počinje njegov Rocheov režanj - gravitacijska granica na kojoj satelit planeta može zadržati čvrsti oblik. Stoga će Mjesec biti rastrgan u milijune malih fragmenata kako se približava. Neki od njih će pasti na Zemlju, uzrokujući bombardiranje tisućama puta jače od nuklearnog, a ostali će formirati prsten oko planeta poput . Međutim, neće biti tako svijetlo - prstenovi plinovitih divova sastoje se od leda, koji je mnogo puta svjetliji od tamnih stijena Mjeseca - neće uvijek biti vidljivi na nebu. Prsten Zemlje stvarat će problem astronomima budućnosti - ako, naravno, do tog vremena ikoga ostane na planetu.
Kolonizacija Mjeseca
Međutim, sve će se to dogoditi za milijarde godina. Do tada, čovječanstvo na Mjesec gleda kao na prvi potencijalni objekt za kolonizaciju svemira. Međutim, što se točno podrazumijeva pod "istraživanjem Mjeseca"? Sada ćemo zajedno pogledati neposredne izglede.
Mnogi ljudi misle da je kolonizacija svemira slična kolonizaciji Zemlje u New Ageu - pronalaženje vrijednih resursa, njihovo vađenje i vraćanje kući. No, to se ne odnosi na svemir - u sljedećih nekoliko stotina godina isporuka kilograma zlata čak i s najbližeg asteroida koštat će više nego izvlačenje iz najsloženijih i najopasnijih rudnika. Također, Mjesec vjerojatno neće djelovati kao "dacha sektor Zemlje" u bliskoj budućnosti - iako tamo postoje velika nalazišta vrijednih resursa, bit će teško uzgajati hranu tamo.
Ali naš bi satelit mogao postati baza za daljnja istraživanja svemira u obećavajućim smjerovima - na primjer, Mars. Glavni problem astronautike danas su ograničenja težine svemirskih letjelica. Za lansiranje morate izgraditi monstruozne strukture koje zahtijevaju tone goriva - na kraju krajeva, morate nadvladati ne samo gravitaciju Zemlje, već i atmosferu! A ako je ovo međuplanetarni brod, onda ga također treba napuniti gorivom. To ozbiljno ograničava dizajnere, tjerajući ih da izaberu ekonomičnost umjesto funkcionalnosti.
Mjesec je mnogo prikladniji kao lansirna rampa za svemirske brodove. Nedostatak atmosfere i mala brzina za svladavanje Mjesečeve gravitacije - 2,38 km/s naspram 11,2 km/s na Zemlji - čine lansiranja mnogo lakšim. A mineralne naslage satelita omogućuju uštedu na težini goriva - kamena oko vrata astronautike, koji zauzima značajan udio u masi bilo kojeg aparata. Kada bi se na Mjesecu razvila proizvodnja raketnog goriva, bilo bi moguće lansirati velike i složene svemirske letjelice sastavljene od dijelova dopremljenih sa Zemlje. A sastavljanje na Mjesecu bit će puno lakše nego u niskoj Zemljinoj orbiti - i puno pouzdanije.
Danas postojeće tehnologije omogućuju, ako ne u potpunosti, onda djelomično provedbu ovog projekta. Međutim, svaki korak u tom smjeru zahtijeva rizik. Ulaganje ogromnih količina novca zahtijevat će istraživanje potrebnih minerala, kao i razvoj, isporuku i testiranje modula za buduće lunarne baze. A procijenjeni trošak lansiranja čak i samih početnih elemenata može uništiti cijelu supersilu!
Stoga kolonizacija Mjeseca nije toliko rad znanstvenika i inženjera, već ljudi cijelog svijeta kako bi se postiglo tako vrijedno jedinstvo. Jer u jedinstvu čovječanstva leži prava snaga Zemlje.
Fizički uvjeti na Mjesecu. Sateliti planeta.
Mjesec- jedini prirodni satelit Zemlje. Ovo je sferno tijelo polumjera 1738 km. Masa Mjeseca je samo 81 puta manja od mase Zemlje. Prosječna gustoća Mjeseca jednaka je 0,6 gustoće Zemlje, a ubrzanje slobodnog pada je 6 puta manje nego na Zemlji, odnosno objekti na površini Mjeseca teže 6 puta manje nego na Zemlji. Solarni dan na Mjesecu traje sinodički mjesec (29,5 zemaljskih dana). Na Mjesecu nema tekuće vode i praktički nema atmosfere. Tijekom lunarnog dana, koji traje oko 15 zemaljskih dana, površina se uspije zagrijati do +130 °C, a noću se ohladi do -170 °C.
Svijetla i tamna područja vidljiva su golim okom na površini Mjeseca. Tamna, relativno ravna područja površine, nazvana "mora", zauzimaju 17% cijele površine Mjeseca. Svjetlija planinska područja su "kontinenti". Zauzimaju ostatak površine i karakterizira ih prisutnost planinskih lanaca, prstenastih planina i kratera.
Imena planinskih lanaca, koji se obično protežu uz rubove mora, posuđena su od onih na zemlji - Apenini, Kavkaz, Karpati itd. Apenini imaju najveću visinu od oko 6 km, a Karpati samo 2 km.
Najbrojnije tvorevine na Mjesečevoj površini su krateri koji se kreću od mikroskopskih veličina do promjera više od 100 km. Krater se sastoji od prstenaste osovine i unutarnje ravnice. Većina "mladih" kratera ima središnja brda na dnu. Udar velikog meteorita ili malog asteroida na površinu Mjeseca prati eksplozija. Tijekom eksplozije oslobađa se mjesečev materijal, a na površini se stvara krater.
Istraživanje svemira značajno je unaprijedilo naše znanje o Mjesecu. Godine 1959. sovjetska svemirska letjelica Luna 3 prvi je put fotografirala dalju stranu Mjeseca. Godine 1965. pojavila se prva cjelovita karta Mjeseca, sastavljena pod znanstvenim vodstvom Yu N. Lipskog, u čiju je čast nazvan krater na Mjesecu.
20. srpnja 1969. američki astronauti Neil Armstrong i Edwin Aldrin postali su prvi ljudi koji su kročili na Mjesec.
Površinski sloj Zemljina prirodnog satelita debljine oko 10 m sastoji se od regolit - fini klastični materijal. Regolit ima nisku gustoću (gornji sloj 1200 kg/m 3 ) i vrlo nisku toplinsku vodljivost (20 puta manju od zraka), stoga su već na dubini od oko jednog metra temperaturne fluktuacije gotovo neprimjetne.
Kemijski sastav lunarnih stijena vrlo je blizak zemaljskim stijenama poput bazalta.
Svemirske postaje nedavno su otkrile rezerve vodenog leda u polarnim područjima Mjeseca.
Postoji nekoliko hipoteza o nastanku Mjeseca. Prema jednom od njih, razmatra se sljedeći mehanizam formiranja Mjeseca. Zemlja se, prošavši kroz glavne faze diferencijacije materije, sudarila s velikim nebeskim tijelom (veličine Marsa). Kosi udar uništio je samo gornje slojeve zemljine unutrašnjosti. U okozemaljsku orbitu izbačen je materijal zemljine kore i plašta iz kojeg je spajanjem nastao Zemljin satelit.
U Sunčevom sustavu početkom 21.st. Poznata su 102 prirodna satelita planeta. Sedam mjeseca, uključujući i naš Mjesec, imaju promjer veći od planeta Plutona, a Ganimed i Titan veći su čak i od Merkura. Još devet satelita prešlo je granicu od tisuću kilometara, ostali su manji od 500 km.
Mali sateliti (veličine desetke kilometara) su stjenovita ili ledena tijela nepravilnog oblika. Njihove su površine prošarane kraterima i prekrivene regolitom i finom prašinom.
Sateliti srednje veličine (nekoliko stotina kilometara) većinom su sferični i niske gustoće. Izgledom podsjećaju na mjesečevu površinu.
Sedam najvećih satelita ima veliku raznolikost. Po svojoj su strukturi sličniji zemaljskim planetima. Imaju složenu unutarnju strukturu. Imaju atmosferu i magnetsko polje. Io, Jupiterov satelit, ima silikatnu (stjenovitu) koru debljine 30 km, ispod koje se na dubini od 100 km nalazi tekući ocean magme s temperaturama do 2000 K, koji hrani brojne vulkane. Preostali sateliti prekriveni su ledenom ljuskom različite debljine, ispod koje se nalazi stjenoviti plašt. Triton (Neptunov mjesec) ima ledeni oklop debljine 180 km koji leži na vodenom oceanu s primjesama amonijaka i metana. Dubina oceana je 150 km. Prema mnogim znacima, ispod ledene kore Europe (jupiterov mjesec) također postoji sloj tekuće vode ili leda s vodom.
Na površini Tritona i Ganimeda (Jupiterov satelit) vidljivi su tragovi tektonske aktivnosti: rasjedi, kompresija, pukotine, mali grebeni. Callisto (jupiterov satelit) razlikuje se od njih po prisutnosti brojnih udarnih kratera.
Ledeni oklop Europe ispresijecan je mrežom svijetlih i tamnih uskih pruga. To su pukotine u debeloj ledenoj kori uzrokovane plimnim utjecajima Jupitera.
Titan (Saturnov satelit) ima najmoćniju atmosferu. Tlak na površini je 1,5 puta veći nego na Zemlji.
Od zemaljskih planeta, osim Zemlje, još samo Mars ima dva satelita, a otkrio ih je 1877. američki astronom Asaph Hall. To su mala stjenovita tijela nepravilnog oblika dimenzija 27x19 km (Phobos) i 16x11 km (Deimos).
Mjesečeva površina je beživotna i prazna. Njegova je osobitost potpuna odsutnost atmosferskih učinaka koji se opažaju na Zemlji. Noć i dan dolaze odmah čim se pojave sunčeve zrake.
Zbog nedostatka medija za širenje zvučnih valova, na površini vlada potpuna tišina.
Os rotacije Mjeseca je nagnuta samo 1,5 0 od normale prema ekliptici, tako da Mjesec nema godišnjih doba niti promjena godišnjih doba. Sunčeva svjetlost je uvijek gotovo vodoravna na mjesečevim polovima, čineći ta područja stalno hladnima i mračnima.
Mjesečeva se površina mijenja pod utjecajem ljudske aktivnosti, bombardiranja meteorita i zračenja visokoenergetskim česticama (X-zrake i kozmičke zrake). Ovi čimbenici nemaju zamjetan učinak, ali tijekom astronomskih vremena snažno "preoru" površinski sloj - regolit.
Kada čestica meteora udari u površinu Mjeseca, dolazi do minijaturne eksplozije i čestice tla i meteoritske tvari raspršuju se na sve strane. Većina tih čestica napušta Mjesečevo gravitacijsko polje.
Raspon dnevnih kolebanja temperature je 250 0 C. Kreće se od 101 0 do -153 0. Ali zagrijavanje i hlađenje stijena odvija se sporo. Nagle promjene temperature događaju se samo za vrijeme pomrčine Mjeseca. Izmjereno je da se temperatura mijenja od 71 do - 79 C na sat.
Radioastronomskim metodama izmjerena je temperatura temeljnih slojeva, koja se pokazala konstantnom na dubini od 1 m i jednakom -50 C na ekvatoru. To znači da je gornji sloj dobar toplinski izolator.
Analiza lunarnog kamenja donesenog na Zemlju pokazala je da ono nikada nije bilo izloženo vodi.
Prosječna gustoća Mjeseca je 3,3 g/cm 3 .
Period ophoda Mjeseca oko svoje osi jednak je periodu njegovog ophoda oko Zemlje, pa se sa Zemlje promatra samo s jedne strane. Daleka strana Mjeseca prvi put je snimljena 1959.
Svijetle površine Mjesečeve površine nazivaju se kontinentima i zauzimaju 60% njegove površine. To su krševita, planinska područja. Preostalih 40% površine je more. To su udubine ispunjene tamnom lavom i prašinom. Ime su dobili u 17. stoljeću.
Kontinente presijecaju planinski lanci koji se nalaze uz obale mora. Najveća visina Mjesečevih planina doseže 9 km.
Većina mjesečevih kratera potječe od meteorita. Malo je vulkanskih, ali ima i kombiniranih. Najveći mjesečevi krateri imaju promjer do 100 km.
Na Mjesecu su primijećene svijetle baklje koje se mogu povezati s vulkanskim erupcijama.
Mjesec gotovo da nema tekuću jezgru, što dokazuje nepostojanje magnetskog polja. Magnetometri pokazuju da Mjesečevo magnetsko polje ne prelazi 1/10 000 Zemljinog.
Atmosfera:
Iako je Mjesec okružen vakuumom savršenijim od onoga koji se može stvoriti u zemaljskim laboratorijskim uvjetima, njegova je atmosfera golema i od velikog je znanstvenog interesa.
Tijekom dvotjednog lunarnog dana, atomi i molekule izbačeni s Mjesečeve površine na balističke putanje nizom procesa ioniziraju se sunčevim zračenjem, a potom pokreću elektromagnetski učinci kao plazma.
Položaj Mjeseca u orbiti određuje ponašanje atmosfere.
Dimenzije atmosferskih pojava izmjerene su nizom instrumenata koje su astronauti Apolla postavili na površinu Mjeseca. Ali analizu podataka otežala je činjenica da je prirodna lunarna atmosfera toliko tanka da je kontaminacija plinovima koji izlaze iz Apolla značajno utjecala na rezultate.
Glavni plinovi prisutni na Mjesecu su neon, vodik, helij i argon.
Osim površinskih plinova, male količine prašine pronađene su kako kruže i do nekoliko metara iznad površine.
Broj atoma i molekula po jedinici volumena atmosfere manji je od trilijuntog dijela broja čestica sadržanih u jedinici volumena zemljine atmosfere na razini mora. Mjesečeva gravitacija je preslaba da zadrži molekule blizu površine.
Svako tijelo čija je brzina veća od 2,4 km/s izbjeći će gravitacijskoj kontroli Mjeseca. Ta je brzina nešto veća od prosječne brzine molekula vodika pri uobičajenoj temperaturi. Rasipanje vodika događa se gotovo trenutno. Rasipanje kisika i dušika odvija se sporije, jer te su molekule teže. U astronomski kratkim vremenskim razdobljima, Mjesec je sposoban izgubiti cijelu atmosferu, ako ju je ikad imao.
Sada se atmosfera obnavlja iz međuplanetarnog prostora.
M. Mendillo i D. Bomgardner (Sveučilište Boston), nakon analize rezultata promatranja potpune pomrčine Mjeseca 29. studenoga 1993., došli su do zaključka da je Mjesečeva atmosfera 2 puta veća (jednaka 10 promjera Mjeseca). ) nego što se prije mislilo.
Ne održava se udarima mikrometeorita i elementarnih čestica Sunčevog vjetra (protona i elektrona) na Mjesečevo tlo, već utjecajem svjetlosti i toplinskih fotona Sunčevog zračenja na njega.
Glavne komponente su atomi i ioni natrija i kalija izbačeni iz Mjesečevog tla. Atmosfera je vrlo razrijeđena, ali se atomi natrija lako pobuđuju i snažno zrače, pa ih je lako otkriti. (Priroda 5.10.1995.).
Podrijetlo: Prema važećim suvremenim teorijama, Mjesec je nastao zajedno sa Zemljom iz istog planetezimala. Znanstvenici vjeruju da je Mjesec u početku bio vrlo blizu Zemlje, a J. Darwin je napisao da je Mjesec jednom bio u kontaktu sa Zemljom i da je orbitalni period dvaju tijela bio oko 4 sata. Ali ova se pretpostavka čini malo vjerojatnom. Mnogi vjeruju da je Mjesec nastao na udaljenosti znatno manjoj od polovine današnje. U tom bi slučaju plimni valovi na Zemlji morali doseći 1 km.
Postoje i druge teorije. Pronađeni su novi dokazi za hipotezu da je Mjesec nastao sudarom nekog tijela sa Zemljom.
Prema podacima s Mjesečeva satelita Clementine, obrađenima na Sveučilištu Hawaii
Oni (SAD), sastavljena je karta postotka željeza na površini Mjeseca. Može varirati od 0% u planinama do 14% na dnu mora. Kad bi Mjesec imao isti mineraloški sastav kao Zemlja, tada bi bilo mnogo više željeza. To znači da je malo vjerojatno da je nastao iz istog protoplanetarnog oblaka sa Zemljom.
Ogromna područja na suprotnoj strani Mjeseca uopće ne sadrže željezo, ali su prekrivena anortozitom, stijenom bogatom aluminijem. Čisti anortozit je rijedak na Zemlji.
Utjecaj na Zemlju: Amerikanci R. Bolling i R. Cerveny proučavali su podatke o
globalna distribucija temperature dobivena sa satelita između 1797. i 1994. Iz podataka proizlazi da je Zemlja topla kada je Mjesec pun, a hladna kada je Mjesec mlad. Svojom svjetlošću za vrijeme punog Mjeseca Mjesec zagrijava Zemlju za 0,02 0 C. Čak i takve promjene temperature mogu utjecati na klimu na Zemlji. (Astronomy Now, svibanj 1995.).
Kao što je već rečeno: Mjesec je Zemlji najbliže nebesko tijelo, pa je stoga i najbolje proučen. Nama najbliži planeti udaljeni su oko 100 puta. Mjesec je četiri puta manji u promjeru od Zemlje, radijus mu je 1738 km, odnosno 0,272 polumjera Zemlje. Njegova masa je 81 puta manja od Zemljine i jednaka je 0,0123 Zemljine mase. Masa Mjeseca pouzdano se utvrđuje prema kretanju njegovih umjetnih satelita, koji se opetovano lansiraju u selenocentrične orbite, tj. kruži oko Mjeseca (od grčkog "Selene" - Mjesec). Njegova prosječna gustoća je 3,55 * 10 3 kg/m 3 ili 0,6 gustoće Zemlje, a ubrzanje slobodnog pada na površini je g = 1,63 m/s 2, tj. 6 puta manje nego na Zemlji, tako da bilo koji objekt na površini Mjeseca teži jednom manje nego na Zemlji. Kao što je već spomenuto, Mjesec nema atmosferu koja omekšava žarko sunčevo zračenje i štiti od kozmičkih zraka i tokova meteorita. Nema oblaka, nema vode, nema magle, nema duge, nema zore. Zbog nepostojanja zraka i plinovitog omotača na Mjesecu se događaju vrlo zanimljive pojave. Ovdje nema sumraka, noć ustupa mjesto danu, a dan se u trenu pretvara u noć, poput svjetiljke koja se u trenu gasi i svijetli u mraku. Nema postupnog prijelaza iz toplog u hladno. Temperatura na Mjesecu odmah pada s točke vrelišta na temperaturu međuplanetarnog prostora. Ogromne razlike u temperaturi mjesečeve površine od dana do noći objašnjavaju se ne samo nedostatkom atmosfere, već i trajanjem lunarnog dana i lunarne noći, što odgovara našim dvama tjednima. Temperatura na podsolarnoj točki Mjeseca je +120C, a na suprotnoj točki noćne polutke -170C. Ovako se mijenja temperatura tijekom jednog lunarnog dana! Iz istog razloga meteoriti, bez kočenja, velikom brzinom udaraju o mjesečevu površinu, uzrokujući snažno podrhtavanje tla i stvaranje kratera.
Zbog nedostatka atmosfere, na mjesečevom nebu nema boja. Cijelu noć, koja traje dva zemaljska tjedna, i jednako dug dan sa užarenim Suncem iznad Mjeseca, crno je nebo, prošarano mnoštvom zvijezda, jasno vidljivih i potpuno netreperećih. Zvijezde na mjesečevom nebu vidljive su danju kao i noću.
Prije nekoliko tisuća godina ljudi su začuđeno gledali kako Mjesec raste i opada, poput živog bića, deblja se i suši. Potpuno je nestala i neprestano se ponovno rađala u zvjezdanom crnilu neba. U ovoj zapanjujućoj promjeni postojao je postojan obrazac koji je bio vidljiv od početka stoljeća, a koji će ostati nepromijenjen do kraja vremena. A kada su ljudi konačno shvatili da četiri četvrtine leže između dva mlada mjeseca, učinili su najvažniji korak od kratke mjere dnevnog vremena do duže - mjesec. Periodična promjena mjesečevih mijena meso je i krv ljudskih ideja o svijetu. Nije slučajno što se Mjesec na sanskrtu naziva “mas”, tj. metar, nije slučajno da je latinsko "mecules" - mjesec - u bliskoj vezi s riječju "mekuura" - mjera. Upravo je Mjesec, a ne Sunce, postao prvi predmet obožavanja. Narodi Srednje Amerike već dugo imaju lunarnu godinu - mjeru vremena namijenjenu uspostavljanju vjerskih praznika. Narodi koji su nastanjivali Mezopotamiju također su koristili lunarni kalendar. Pri određivanju crkvenih blagdana lunarni kalendar koriste Židovi i kršćani, koji po njemu određuju nastup Uskrsa. Podudarnost mjesečevih mijena s raznim manifestacijama žive i nežive prirode: oseke i oseke u morima, pad temperature i jaka rosa koja obično pada u vedroj noći obasjanoj mjesečinom, pojačan rast nekih biljaka i mjesečeva periodičnost vitalnih funkcija ljudskog tijela - sve je to dugo zabrinjavalo ljude . Kasnije su se mjesečeve mijene povezivale s konceptom smrti i uskrsnuća. Ne samo rast žitarica, već i dobrobit stada i zdravlje djece povezani su s prisutnošću mjeseca na mladom mjesecu. Tako su kod jednog srednjoafričkog plemena, kada bi se pojavio novi mjesec, majke nosile svoje bebe i pokazivale njihovo ponovno rođenje Mjesecu. Kada je Mjesec ušao u posljednju četvrtinu, njegov se utjecaj, naprotiv, smatrao nepovoljnim. Bilo je bolje ne započinjati nove stvari. Po cijelom svijetu poljoprivrednici vjeruju da moraju sijati kada su u opadanju. U određenom je razdoblju kult Mjeseca zauzimao središnje mjesto u mnogim religijama. U današnje vrijeme znanost i medicina ukazuju na moguću povezanost nekih poremećaja ljudske psihe i Mjesečevih mijena. Mjesec može utjecati na ljudsko tijelo, koje se više od 80% sastoji od vode, kao što utječe na mora i oceane.
Ogromno tijelo mjesečevog neba, Zemlja, predstavlja za Mjesec iste mijene kao i Mjesec za nas, ali obrnutim redoslijedom. Tijekom mladog Mjeseca Sunce obasjava Zemljinu polutku okrenutu prema našem satelitu, a tada je “puna Zemlja”. Za vrijeme punog Mjeseca, naprotiv, neosvijetljena hemisfera je okrenuta prema našem satelitu, a tada postoji "nova Zemlja". Kada nam Mjesec pokazuje prvu četvrtinu, Zemlja predstavlja posljednju, i tako dalje. Bez obzira na ove faze, naša kugla izgleda Mjesecu rotirajući oko svoje osi 24 sata i 48 minuta, jer Mjesec se vraća na svaki zemljin meridijan tek nakon tog vremenskog razdoblja. Podsjetimo, period rotacije Mjeseca oko svoje osi iznosi 27,32 g (zemaljskih dana) te je prema tome okrenut prema zemlji jednom hemisferom. Puni mjesec se ponavlja svakih 29,53 g, što znači da solarni dan na Mjesecu traje 29,53 g, tj. oko 14,8 g traje tijekom dana i isto toliko tijekom noći.