Загальні відомості про Місяць. Рухи Місяця

Місяць - супутник нашої планети, з давніх-давен притягує погляди вчених і просто цікавих людей. У стародавньому світі і астрологи, і астрономи присвячували їй значні трактати. Від них не відставали й поети. Сьогодні в цьому сенсі мало що змінилося: орбіта Місяця, особливості її поверхні та надр ретельно вивчаються астрономами. Укладачі гороскопів також не зводять із неї очей. Вплив супутника Землю вивчається і тими й іншими. Астрономи досліджують, як взаємодія двох космічних тіл відбивається на русі та інших процесах кожного. За час вивчення Місяця знання у цій галузі значно збільшилися.

Походження

За дослідженнями вчених, Земля та Місяць утворилися приблизно в один час. Вік обох тіл становить 4,5 мільярда років. Існує кілька теорій походження супутника. Кожна їх пояснює окремі особливості Місяця, але залишає кілька невирішених питань. Найближчою до істини сьогодні вважається теорія гігантського зіткнення.

Згідно з гіпотезою, планета, за своїми розмірами подібна до Марса, зіткнулася з молодою Землею. Удар припав по дотичній і спричинив викид у космос більшої частини речовини цього космічного тіла, а також деякої кількості земного «матеріалу». З цієї речовини сформувався новий об'єкт. Радіус орбіти Місяця спочатку складав шістдесят тисяч кілометрів.

Гіпотеза гігантського зіткнення добре пояснює багато особливостей будови та хімічного складу супутника, більшість характеристик системи Місяць-Земля. Однак, якщо брати теорію за основу, все ж таки залишаються незрозумілими деякі факти. Так, дефіцит заліза на супутнику можна пояснити лише тим, що на час зіткнення обох тілах відбулася диференціація внутрішніх верств. На сьогоднішній день немає доказів, що таке мало місце. Проте, незважаючи на подібні контраргументи, гіпотеза гігантського зіткнення вважається основною у всьому світі.

Параметри

Місяць, як і більшість інших супутників, не має атмосфери. Виявлено лише сліди кисню, гелію, неону та аргону. Температура поверхні на освітлених і затемнених ділянках тому дуже відрізняється. На сонячній стороні вона може підніматись до +120 ºС, а на темній опускатися до -160 ºС.

Середня відстань між Землею та Місяцем складає 384 тисячі км. За формою супутник – практично ідеальна куля. Різниця між екваторіальним та полярним радіусом невелика. Вони становлять 1738,14 та 1735,97 км відповідно.

Повний оборот Місяця навколо Землі займає трохи більше 27 днів. Рух супутника небом для спостерігача характеризується зміною фаз. Час від одного повного місяця до іншого трохи більше зазначеного періоду і становить приблизно 29,5 днів. Різниця виникає тому, що Земля та супутник також рухаються навколо Сонця. Місяцю, щоб опинитися в первісному становищі, доводиться долати трохи більше одного кола.

Система «Земля-місяць»

Місяць — супутник, який дещо відрізняє від інших подібних об'єктів. Головна його особливість у цьому сенсі – це маса. Вона оцінюється в 7,35 * 1022 кг, що становить приблизно 1/81 від аналогічного параметра Землі. І якщо сама маса не є чимось незвичайним на космічних просторах, то її співвідношення з характеристикою планети нетипове. Як правило, відношення мас у системах «супутник-планета» дещо менше. Аналогічним співвідношенням можуть похвалитися лише Плутон та Харон. Ці два космічні тіла якийсь час тому стали характеризувати як систему двох планет. Схоже, що таке позначення справедливе і у випадку із Землею та Місяцем.

Рух Місяця орбітою

Супутник здійснює один оберт навколо планети щодо зірок за сидеричний місяць, який триває 27 днів 7 годин та 42,2 хвилини. Орбіта Місяця формою є еліпс. У різні періоди супутник знаходиться то ближче до планети, то далі від неї. Відстань між Землею та Місяцем при цьому змінюється від 363 104 до 405 696 кілометрів.

З траєкторією руху супутника пов'язаний ще один доказ на користь припущення про те, що Землю з супутником необхідно розглядати як систему, що складається із двох планет. Орбіта Місяця розташовується не поблизу екваторіальної площини Землі (як це властиво більшості супутників), а практично у площині обертання планети навколо Сонця. Кут між екліптикою та траєкторією руху супутника становить трохи більше 5º.

Орбіта руху Місяця навколо Землі схильна до впливу багатьох чинників. У зв'язку з цим визначення точної траєкторії супутника — завдання не найпростіше.

Трішки історії

Теорія, яка пояснює, як рухається Місяць, було закладено ще 1747 року. Автором перших розрахунків, що наблизили вчених до розуміння особливостей орбіти супутника, став французький математик Клеро. Тоді, у далекому вісімнадцятому столітті, звернення Місяця навколо Землі часто висувалося як аргумент проти теорії Ньютона. Розрахунки, зроблені з використанням, сильно розходилися з видимим переміщенням супутника. Клеро вирішив це завдання.

Дослідженням питання займалися такі відомі вчені, як Даламбер та Лаплас, Ейлер, Хілл, Пюізо та інші. Сучасна теорія звернення Місяця фактично почалася з робіт Брауна (1923). Дослідження британського математика та астронома допомогли усунути розбіжності між розрахунками та спостереженням.

Непросте завдання

Рух Місяця полягає у двох основних процесах: обертання навколо осі та обертання навколо нашої планети. Вивести теорію, що пояснює переміщення супутника, було б не так вже й складно, якби його орбіта не зазнавала впливу різних факторів. Це і тяжіння Сонця, особливості форми Землі, та інших планет. Подібні впливи обурюють орбіту і передбачити точне положення Місяця у конкретний період стає важким завданням. Щоб зрозуміти, у чому тут справа, зупинимося на деяких параметрах орбіти супутника.

Висхідний і низхідний вузол, лінія апсид

Як мовилося раніше, орбіта Місяця нахилена до екліптики. Траєкторії руху двох тіл перетинаються в точках, названих висхідним і низхідним вузлами. Розташовуються вони протилежних сторонах орбіти щодо центру системи, тобто Землі. Уявна пряма, яка з'єднує ці дві точки, позначається як лінія вузлів.

Найближче до нашої планети супутник опиняється у точці перигею. Максимальна відстань поділяє два космічні тіла, коли Місяць опиняється в апогеї. Пряма, що з'єднує ці дві точки, називається лінією апсид.

Обурення орбіти

В результаті впливу на переміщення супутника відразу великої кількості факторів по суті воно є сумою кількох рухів. Розглянемо найбільш помітні з обурень, що виникають.

Перша з них це регресія лінії вузлів. Пряма, що з'єднує дві точки перетину площини місячної орбіти та екліптики, не зафіксована на одному місці. Вона дуже повільно переміщається у напрямку, протилежному (тому і називається регресією) руху супутника. Інакше кажучи, площина орбіти Місяця повертається у просторі. На один повний оборот їй потрібно 18,6 років.

Рухається й лінія апсид. Переміщення прямої, що з'єднує апоцентр і перицентр, виражається в повороті площини орбіти в ту ж сторону, куди рухається Місяць. Відбувається це набагато швидше, ніж у разі лінії вузлів. Повний оборот займає 89 років.

Крім того, місячна орбіта зазнає коливань певної амплітуди. З часом змінюється кут між її площиною та екліптикою. Діапазон значень - від 4 ° 59 "до 5 ° 17". Також, як і у випадку з лінією вузлів, період таких коливань становить 18,6 років.

Зрештою, орбіта Місяця змінює свою форму. Вона трохи витягується, а потім знову повертається до початкової конфігурації. При цьому змінюється ексцентриситет орбіти (ступінь відхилення її форми від кола) від 0,04 до 0,07. Зміни та повернення у початкове становище займають 8,9 років.

Не все так просто

По суті, чотири фактори, які необхідно враховувати під час розрахунків, — це не так уже й багато. Проте ними не вичерпуються усі обурення орбіти супутника. Насправді кожен параметр руху Місяця відчуває постійний вплив великої кількості факторів. Все це ускладнює завдання щодо прогнозування точного розташування супутника. А облік усіх цих параметрів часто є найважливішим завданням. Наприклад, розрахунок траєкторії руху Місяця та його точність впливає на успішність місії космічного апарату, відправленого до нього.

Вплив Місяця на землю

Супутник нашої планети порівняно малий, проте його вплив добре помітний. Мабуть, усім відомо, що саме Місяць формує припливи Землі. Тут відразу треба зазначити: Сонце також викликає схожий ефект, але через набагато більшу відстань припливна дія світила мало відчутна. Крім того, зміна рівня води в морях і океанах пов'язана з особливостями обертання самої Землі.

Гравітаційний вплив Сонця на нашу планету приблизно в двісті разів більший, ніж аналогічний параметр Місяця. Проте приливні сили насамперед залежить від неоднорідності поля. Відстань, що розділяє Землю та Сонце, згладжує їх, тому вплив близького до нас Місяця більш потужний (вдвічі значніший, ніж у випадку світила).

Приливна хвиля утворюється на тій стороні планети, яка на даний момент звернена до нічного світила. На протилежному боці також з'являється приплив. Якби Земля була нерухомою, то хвиля рухалася б із заходу на схід, перебуваючи точно під Місяцем. Її повний оборот завершувався б за 27 днів, тобто за сидеричний місяць. Однак період навколо осі становить трохи менше 24 год. В результаті хвиля біжить по поверхні планети зі сходу на захід і один оберт завершує за 24 години та 48 хвилин. Оскільки хвиля постійно зустрічається з материками, вона зміщується вперед у напрямку руху Землі та випереджає у своєму бігу супутник планети.

Видалення орбіти Місяця

Приливна хвиля викликає переміщення величезної маси води. Це безпосередньо впливає на рух супутника. Велика частина маси планети зміщується з лінії, що з'єднує двох тіл, і притягує до себе Місяць. В результаті супутник зазнає впливу моменту сили, який прискорює її рух.

При цьому материки, що набігають на приливну хвилю (вони рухаються швидше за хвилю, оскільки Земля обертається з більшою швидкістю, ніж обертається Місяць), зазнають впливу сили, що їх гальмує. Це призводить до поступового уповільнення обертання нашої планети.

В результаті припливної взаємодії двох тіл, а також дії та моменту імпульсу супутник переходить на більш високу орбіту. У цьому зменшується швидкість Місяця. По орбіті вона починає рухатися повільніше. Щось схоже відбувається і із Землею. Вона сповільнюється, наслідком є ​​поступове збільшення тривалості доби.

Місяць віддаляється від Землі приблизно на 38 мм на рік. Дослідження палеонтологів та геологів підтверджують розрахунки астрономів. Процес поступового уповільнення Землі та видалення Місяця розпочався приблизно 4,5 мільярда років тому, тобто з моменту утворення двох тіл. Дані дослідників свідчать на користь припущення, що раніше місячний місяць був коротшим, а Земля оберталася з більшою швидкістю.

Приливна хвиля виникає у водах світового океану. Схожі процеси відбуваються і в мантії, і у земній корі. Однак вони менш помітні, оскільки ці шари менш податливі.

Видалення Місяця та уповільнення Землі не відбуватиметься вічно. Зрештою, період обертання планети зрівняється із періодом звернення супутника. Місяць «зависне» над однією ділянкою поверхні. Земля і супутник завжди будуть повернені однією і тією ж стороною один до одного. Тут доречно згадати, частина цього процесу вже завершено. Саме приливна взаємодія призвела до того, що на небі завжди видно один і той самий бік Місяця. У космосі є приклад системи, яка перебуває у подібній рівновазі. Це вже називалися Плутон і Харон.

Місяць та Земля перебувають у постійній взаємодії. Не можна сказати, яке тіло більше впливає на інше. При цьому обидва зазнають і впливу Сонця. Значну роль відіграють інші, більш віддалені, космічні тіла. Врахування всіх подібних факторів робить досить важким завдання точної побудови та опису моделі руху супутника по орбіті навколо нашої планети. Однак величезна кількість накопичених знань, а також постійно вдосконалююча апаратура дозволяють більш-менш точно спрогнозувати становище супутника в будь-який час і передбачити майбутнє, яке очікує на кожен об'єкт окремо і систему Земля-Луна в цілому.

У 1609 році, після винаходу телескопа, людство зуміло вперше докладно розглянути свій космічний супутник. З того часу Місяць - це найбільш вивчене космічне тіло, а також перше, на якому зуміла побувати людина.

Перше, з чим належить розібратися - чим є наш супутник? Відповідь несподівана: хоча Місяць і вважається супутником, технічно він є такою ж повноцінною планетою, як і Земля. У неї великі розміри - 3476 кілометрів у поперечнику на екваторі - і маса 7,347×10 22 кілограм; Місяць лише небагатьом поступається найменшій планеті Сонячної Системи. Все це робить її повноцінним учасником гравітаційної системи Місяць-Земля.

Відомий і інший такий тандем у Сонячній системі та Харон. Хоча вся маса нашого супутника становить трохи більше сотої частини маси Землі, Місяць не звертається навколо самої Землі - вони мають загальний центр маси. А близькість до нас супутника породжує ще один цікавий ефект, приливне захоплення. Через нього Місяць завжди повернуто до Землі однією і тією ж стороною.

Більше того, зсередини Місяць влаштовано як повноцінну планету - вона має кору, мантію і навіть ядро, а в далекому минулому на ній існували вулкани. Проте від стародавніх ландшафтів уже нічого не залишилося – протягом чотирьох з половиною мільярдів років історії Місяця на нього падали мільйони тонн метеоритів та астероїдів, які збродили його, залишивши кратери. Деякі удари були настільки сильні, що прорвали її кору до самої мантії. Котловани від таких зіткнень утворили місячні моря, темні плями на Місяці, які легко помітні. Більше того, вони є виключно на видимому боці. Чому? Про це ми розповімо далі.

Серед космічних тіл, Місяць впливає на Землю найсильніше - крім, хіба, Сонця. Місячні припливи, які регулярно піднімають рівень води у світовому океані - найбільш очевидний, але не найсильніший вплив супутника. Так, поступово віддаляючись від Землі, Місяць сповільнює обертання планети – сонячний день виріс із початкових 5 до сучасних 24-х годин. А ще супутник є природним бар'єром проти сотень метеоритів та астероїдів, перехоплюючи їх на підльоті до Землі.

І поза сумнівом, Місяць – це ласий об'єкт для астрономів: як любителів, так і професіоналів. Хоча відстань до Місяця виміряна з точністю до метра за допомогою лазерних технологій, а зразки ґрунту з неї неодноразово привозили на Землю, там все ще залишається місце для відкриттів. Наприклад, вчені полюють за місячними аномаліями - таємничими спалахами та сяйвами на поверхні Місяця, не всім з яких є пояснення. Виявляється, наш супутник приховує набагато більше, ніж видно на поверхні – давайте ж розберемося у таємницях Місяця разом!

Топографічна карта Місяця

Характеристики Місяця

Науковому вивченню Місяця сьогодні понад 2200 років. Рух супутника на небосхилі Землі, фази і відстань від нього до Землі були докладно описані ще давніми греками - а внутрішню будову Місяця та її історія досліджуються космічними апаратами. Проте століття роботи філософів, а потім фізиків та математиків дали дуже точні дані про те, як виглядає і рухається наш Місяць, і чому вона саме така. Всі відомості про супутник можна розділити на кілька категорій, що взаємовипливають одна з одної.

Орбітальні характеристики Місяця

Як рухається Місяць навколо Землі? Якби наша планета була нерухомою, супутник обертався б майже ідеальним колом, час від часу трохи наближаючись і віддаляючись від планети. Але ж і сама Земля навколо Сонця – Місяцю доводиться постійно «наздоганяти» планету. А ще наша Земля не єдине тіло, з яким наш супутник взаємодіє. Сонце, що у 390 разів далі Землі від Місяця, масивніше Землі в 333 тисячі разів. І навіть з урахуванням закону зворотних квадратів, за яким інтенсивність будь-якого джерела енергії різко падає при віддаленні, Сонце притягує Місяць у 2,2 рази сильніший за Землю!

Тому кінцева траєкторія руху нашого супутника нагадує спіраль та ще й непросту. Ось місячної орбіти коливається, сам Місяць періодично наближається і віддаляється, а глобальних масштабах і зовсім відлітає від Землі. Ці ж коливання призводять до того, що видима сторона Місяця - це не одна й та сама півкуля супутника, але різні його частини, які поперемінно повертаються до Землі через «похитування» супутника на орбіті. Ці переміщення Місяця довготою і широтою називаються лібраціями, і дозволяють зазирнути за зворотний бік нашого супутника задовго до першого обльоту космічними апаратами. Зі сходу на захід Місяць провертається на 7,5 градуса, а з півночі на південь - на 6,5. Тому з Землі легко можна побачити обидва полюси Місяця.

Конкретні орбітальні характеристики Місяця корисні не тільки астрономам і космонавтам - наприклад, фотографами особливо цінується супермісяць: фаза Місяця, в якій вона досягає максимального розміру. Це повня, під час якої Місяць перебуває в перигеї. Наведемо основні параметри нашого супутника:

• Орбіта Місяця - еліптична, її відхилення від ідеального кола становить близько 0,049. Зважаючи на коливання орбіт, мінімальна відстань супутника до Землі (перигей) залишає 362 тисячі кілометрів, а максимальна (апогей) - 405 тисяч кілометрів.
• Загальний центр маси Землі та Місяця знаходиться за 4,5 тисячі кілометрів від центру Землі.
• Сидеричний місяць - повне проходження Місяця своєю орбітою - проходить за 27,3 дні. Однак для повного обороту навколо Землі та зміни місячних фаз потрібно на 2,2 дні більше - адже за той час, що Місяць йде своєю орбітою, Земля пролітає тринадцяту частину власної орбіти навколо Сонця!
• Місяць знаходиться в приливному захопленні Землі - він обертається навколо своєї осі з тією ж швидкістю, що й навколо Землі. Через це Місяць постійно повернуто до Землі однією і тією ж стороною. Такий стан характерний для супутників, які знаходяться дуже близько до планети.

• Ніч і день на Місяці дуже довгі – по половині земного місяця.
• У ті періоди, коли Місяць виходить з-за земної кулі, її видно на небі - тінь нашої планети поступово сповзає з супутника, дозволяючи висвітлювати його Сонцю, а потім закриває його. Зміни освітленості Місяця, видимі із Землі, називаються її . Під час молодика супутника не видно на небі, у фазі молодого Місяця з'являється її тонкий серп, що нагадує завиток букви «Р», у першій чверті Місяць освітлений рівно наполовину, а під час повного місяця його помітно найкраще. Подальші фази - друга чверть і старий місяць - відбуваються у зворотному порядку.

Цікавий факт: оскільки місячний місяць коротший за календарний, іноді за один місяць може бути два повні - друге називається «блакитним місяцем». Вона така ж яскрава, як і звичайне повне - Землю вона освітлює на 0,25 люкс (наприклад, звичайне освітлення всередині будинку становить 50 люкс). Сама Земля висвітлює Місяць у 64 рази сильніше – цілих 16 люксів. Зрозуміло, весь світ не власне, а відбите сонячне.

• Орбіта Місяця нахилена до площини орбіти Землі та регулярно її перетинає. Нахилення супутника постійно змінюється, варіюючи між 4,5 ° і 5,3 °. На зміну способу Місяця йде понад 18 років.
• Місяць рухається навколо Землі зі швидкістю 1,02 км/с. Це набагато менше швидкості руху Землі навколо Сонця – 29,7 км/с. Максимальна швидкість космічного апарату, досягнута зондом на дослідження Сонця «Геліос-Б», становила 66 кілометрів на секунду.

Фізичні параметри Місяця та його склад

Для того щоб зрозуміти, наскільки великий Місяць і з чого він складається, людям знадобилося чимало часу. Лише 1753 року вчений Р. Бошкович зумів довести, що в Місяця немає істотної атмосфери, як і рідких морів - при покритті Місяцем зірки зникають миттєво, коли наявність дало можливість спостерігати їх поступове «загасання». Ще 200 років знадобилося на те, щоб радянська станція «Місяць-13» у 1966 році виміряла механічні властивості поверхні Місяця. А про зворотний бік Місяця взагалі не було нічого не відомо аж до 1959 року, поки апарат «Місяць-3» не зумів зробити перші його знімки.

Команда космічного корабля "Аполлон-11" доставила перші зразки на поверхню 1969 року. Також вони стали першими людьми, які побували на Місяці – до 1972 року на ньому приземлилося 6 кораблів і висадилися 12 астронавтів. Достовірності цих польотів часто сумнівалися - проте багато пунктів критиків виходили з їхньої необізнаності в космічній справі. Американський прапор, який за запевненнями конспірологів «не міг майоріти в безповітряному просторі Місяця», насправді твердий та статичний – його спеціально зміцнили твердими нитками. Це було зроблено спеціально для того, щоб зробити красиві знімки - полотно, що провисло, не настільки видовищне.

Багато спотворення кольорів і форм рельєфу у відбиття на шоломах скафандрів, в яких шукали фальсифікат, були обумовлені золотим напиленням на склі, що захищає від ультрафіолетового. Радянські космонавти, які дивилися трансляцію висадки астронавтів у реальному часі, також підтвердили достовірність того, що відбувається. А хто зможе обдурити експерта у своїй справі?

А повні геологічні та топографічні карти нашого супутника складаються до сьогодні. У 2009 році космічна станція LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter, Місячний Орбітальний Зонд) не тільки доставила найдетальніші знімки Місяця в історії, але й довела наявність на ній великої кількості замерзлої води. Він же поставив крапку у дискусії про те, чи були люди на Місяці, знявши сліди діяльності команди «Аполлон» із низької орбіти Місяця. Апарат був укомплектований обладнанням із кількох країн світу, у тому числі й із Росії.

Так як до дослідження Місяця підключаються нові космічні держави на кшталт Китаю та приватні компанії, свіжі дані надходять щодня. Ми зібрали основні параметри нашого супутника:

• Площа поверхні Місяця займає 37,9 х10 6 квадратних кілометрів – близько 0,07% від усієї площі Землі. Неймовірно, але це лише на 20% перевищує площу всіх заселених людиною місцевостей на нашій планеті!
• Середня густина Місяця 3,4 г/см 3 . Вона на 40% менша за щільність Землі - насамперед через те, що супутник позбавлений багатьох важких елементів на кшталт заліза, якими багата наша планета. Крім того, 2% маси Місяця припадає на реголіт - дрібну крихту каменю, створену космічною ерозією та ударами метеоритів, щільність якої нижча за звичайну породу. Його товща в окремих місцях сягає десятків метрів!
• Всі знають, що Місяць набагато менший за Землю, що позначається на його гравітації. Прискорення вільного падіння у ньому становить 1,63 м/с 2 - всього 16,5 відсотків від усієї сили тяжіння Землі. Стрибки астронавтів на Місяці були дуже високими незважаючи навіть на те, що їхні скафандри важили 35,4 кілограми – майже як лицарські обладунки! При цьому вони ще стримувалися: падіння за умов вакууму було досить небезпечним. Нижче – відео стрибків астронавта з прямої трансляції.

• Місячні моря охоплюють близько 17% всього Місяця - в основному його видимий бік, який майже на третину вкритий ними. Вони є слідами ударів особливо важких метеоритів, які буквально зірвали із супутника його кору. У цих місцях від мантії Місяця поверхня відокремлює лише тонкий, півкілометровий шар застиглої лави – базальту. Оскільки ближче до центру будь-якого великого космічного тіла концентрація твердих речовин зростає, у місячних морях більше металу, ніж будь-де по Місяцю.
• Основна форма рельєфу Місяця - це кратери та інші похідні від ударів та ударними хвилями, которастероїдів. Місячні гори і цирки були побудовані величезними змінювали структуру поверхні Місяця до невпізнання. Особливо сильна їхня роль була на початку історії Місяця, коли той був ще рідким - падіння піднімали цілі хвилі розплавленого каменю. Це стало причиною утворення місячних морів: звернена до Землі сторона була сильніше розпечена через концентрацію у ній важких речовин, через що астероїди впливали неї сильніше, ніж прохолодну зворотний бік. Причиною такого нерівномірного розподілу речовини стало тяжіння Землі, особливо сильне на початку історії Місяця, коли той був ближчим.

• Крім кратерів, гір і морів, у місяці існують печери і тріщини - вцілілі свідки тих часів, коли надра Місяця були також розпечені, як і , і на ній діяли вулкани. У цих печерах часто є водні льоди, як і в кратерів на полюсах, через що їх часто розглядають як місця для майбутніх місячних баз.
• Справжній колір поверхні Місяця дуже темний, ближче до чорного. По всьому ж Місяцю трапляються різні кольори - від бірюзово-блакитного до майже помаранчевого. Світло-сірий відтінок Місяця із Землі та на знімках обумовлений високою освітленістю Місяця Сонцем. Через темний колір, поверхня супутника відображає лише 12% від усіх променів, що падають від нашого світила. Якби Місяць світліший - і під час повнінь було б світло як удень.

Як сформувався Місяць?

Дослідження мінералів Місяця та його історія – одна з найважчих для вчених дисциплін. Поверхня Місяця відкрита для космічних променів, а тепло біля поверхні нічому затримувати - тому супутник вдень розжарюється до 105 ° C, а вночі остигає до -150 ° C. Двотижнева тривалість дня і ночі посилює вплив на поверхню - і в результаті мінерали Місяця змінюються до невпізнання з часом. Проте вдалося дещо з'ясувати.

Сьогодні вважається, що Місяць - це продукт зіткнення великого зародка планети, Тейї, із Землею, який стався мільярди років тому, коли наша планета була повністю розплавленою. Частина планети, що зіткнулася з нами (а вона була розміром з ), була поглинена - але її ядро ​​разом з частиною поверхневої матерії Землі було викинуто за інерцією на орбіту, де і залишалося у вигляді Місяця.

Це доводить вже згадуваний вище дефіцит заліза та інших металів на Місяці - на той час, коли Тейя, вирвала шматок земної речовини, більшість важких елементів нашої планети було притягнуто гравітацією всередину, до ядра. Це зіткнення відбилося на подальшому розвитку Землі - вона почала обертатися швидше, а ось її обертання нахилилася, через що стала можливою зміна сезонів.

Далі Місяць розвивався як звичайна планета – у неї сформувалося залізне ядро, мантія, кора, літосферні плити і навіть своя атмосфера. Однак мала маса та бідний на важкі елементи склад призвів до того, що надра нашого супутника швидко охолонули, а атмосфера – випарувалася від високої температури та відсутності магнітного поля. Однак деякі процеси всередині все ще відбуваються - через рухи в літосфері Місяця іноді відбуваються місяцетруси. Вони представляють одну з головних небезпек для майбутніх колонізаторів Місяця: їх розмах доходить до 5 з половиною балів за шкалою Ріхтера, а тривають вони довше земних - немає океану, здатного увібрати в себе імпульс руху земних надр.

Основні хімічні елементи на Місяці – це кремній, алюміній, кальцій та магній. Мінерали, які утворюють ці елементи, схожі із земними і навіть зустрічаються на нашій планеті. Однак головна відмінність мінералів Місяця – це відсутність впливу води та кисню, що виробляється живими істотами, висока частка метеоритних домішок та сліди впливу космічного випромінювання. Озоновий шар Землі сформувався досить давно, а атмосфера спалює більшу частину маси падаючих метеоритів, дозволяючи воді та газам повільно, але впевнено змінювати вигляд нашої планети.

Майбутнє Місяця

Місяць – це перше космічне тіло після Марса, яке претендує на першочергову колонізацію людиною. У певному сенсі Місяць вже освоєно - СРСР та США залишили на супутнику державні регалії, а орбітальні радіотелескопи ховаються за зворотним боком Місяця від Землі, генератора багатьох перешкод в ефірі. Однак, що чекає наш супутник у майбутньому?

Головний процес, про який вже неодноразово згадувалося у статті - це віддалення Місяця за рахунок припливного прискорення. Воно відбувається досить повільно – супутник відлітає не більше ніж на 0,5 сантиметри на рік. Однак важливе тут зовсім інше. Дистанціюючись від Землі, Місяць сповільнює її обертання. Рано чи пізно може настати момент, коли доба на Землі триватиме стільки ж, скільки місячний місяць - 29-30 днів.

Однак видалення Місяця матиме свою межу. Після його досягнення, Місяць почне витками наближатися до Землі – причому куди швидше, ніж віддалявся. Цілком врізатися їй, однак, не вдасться. За 12–20 тисяч кілометрів від Землі починається її порожнина Роша – гравітаційна межа, при якій супутник будь-якої планети може зберігати тверду форму. Тому Місяць на підльоті буде розірваний на мільйони маленьких фрагментів. Частина з них впаде на Землю, влаштувавши бомбардування в тисячі разів потужніше за ядерну, а інші утворюють навколо планети кільце на кшталт . Однак воно буде не таким яскравим - кільця газових гігантів складаються з льоду, який у рази яскравіший за темні породи Місяця - їх не завжди буде видно на небі. Кільце Землі створить проблему астрономам майбутнього - якщо, звичайно, на той час на планеті хтось залишиться.

Колонізація Місяця

Проте все це станеться за мільярди років. А до того часу людство розглядає Місяць як перший потенційний об'єкт для космічної колонізації. Однак що саме мається на увазі під «засвоєнням Місяця»? Нині ми разом переглянемо найближчі перспективи.

Багато хто представляє колонізацію космосу подібно до колонізації Землі часів Нового Століття - пошук цінних ресурсів, їх видобуток, а потім доставка назад додому. Однак це не застосовується до космосу - у найближчі пару сотень років доставка кілограма золота навіть з найближчого астероїда коштуватиме дорожче, ніж його видобуток із найскладніших і найнебезпечніших для роботи шахт. Також Місяць навряд чи виступить «дачним сектором Землі» у найближчому майбутньому – хоча там і є великі родовища цінних ресурсів, там важко вирощуватиме їжу.

Натомість наш супутник цілком може стати базою для подальшого освоєння космосу в перспективних напрямках – наприклад того ж Марса. Головна проблема космонавтики на сьогоднішній день - це обмеження ваги космічних апаратів. Для запуску доводиться будувати монструозні конструкції, яким потрібні тонни палива – адже треба подолати не лише тяжіння Землі, а й атмосферу! А якщо це міжпланетний корабель, то його треба ще й заправити. Це серйозно обмежує конструкторів, змушуючи їх віддавати перевагу економічність функціональності.

Місяць підходить для стартового майданчика космічних кораблів набагато краще. Відсутність атмосфери та низька швидкість для подолання тяжіння Місяця – 2,38 км/c проти 11,2 км/с Землі – роблять запуски набагато простіше. А поклади корисних копалин супутника дозволяють заощадити на вазі палива – камені на шиї космонавтики, що займає значну частку маси будь-якого апарату. Якщо розгорнути виробництво ракетного палива на Місяці, можна буде запускати великі та складні космічні кораблі, зібрані з деталей, доставлених із Землі. Та й складання на Місяці буде набагато простіше, ніж на навколоземній орбіті - і набагато надійніше.

Існуючі на сьогоднішній день технології дозволяють якщо не повністю, то частково здійснити цей проект. Однак будь-які кроки в цю сторону потребують ризику. Вкладення величезних грошей вимагатимуть дослідження щодо корисних копалин, і навіть розробка, доставка і тестування модулів майбутніх місячних баз. А одна передбачувана вартість запуску навіть початкових елементів здатна розорити цілу наддержаву!

Тому колонізація Місяця - це предмет не стільки роботи вчених та інженерів, скільки людей усього світу для досягнення такої цінної єдності. Бо у єдності людства криється справжня сила Землі.

Землю нерідко і небезпідставно називають подвійною планетою Земля-Місяць. Місяць (Селена, у грецькій міфології богиня Місяця), наша небесна сусідка, перша піддалася безпосередньому вивченню.

Місяць – природний супутник Землі, що від неї з відривом 384 тис. км (60 радіусів Землі). Середній радіус Місяця 1738 км (майже вчетверо менше земного). Маса Місяця становить 1/81 маси Землі, що значно більше, ніж подібні відносини в інших планет Сонячної системи (крім пари Плутон-Харон); тому систему Земля-Місяць вважають подвійною планетою. Вона має загальний центр тяжкості - так званий баріцентр, який знаходиться в тілі Землі на відстані 0,73 радіусу від її центру (1700 км. від поверхні Океану). Навколо цього центру обертаються обидві складові системи, і саме барицентр здійснює рух орбітою навколо Сонця. Середня щільність місячної речовини 3,3 г/см3 (земної – 5,5 г/см3). Обсяг Місяця в 50 разів менший за Землю. Сила місячного тяжіння в 6 разів слабша за земне. Місяць обертається навколо своєї осі, через що трохи сплюснутий біля полюсів. Вісь обертання Місяця становить із площиною місячної орбіти кут 83°22". Площина орбіти Місяця не збігається з площиною орбіти Землі і нахилена до неї під кутом 5°9". Місця перетину орбіт Землі та Місяця називають вузлами місячної орбіти.

Орбіта Місяця є еліпс, в одному з фокусів якого знаходиться Земля, тому відстань від Місяця до Землі змінюється від 356 до 406 тис. км. Період орбітального звернення Місяця і відповідно до однакового положення Місяця на небесній сфері називають сидеричним (зоряним) місяцем (лат. sidus, sideris (нар. п.) – зірка). Він становить 27,3 земних діб. Сидеричний місяць збігається з періодом добового обертання Місяця навколо осі через їхню однакову кутову швидкість (бл. 13,2° на добу), що встановилася через гальмуючу дію Землі. Через синхронність цих рухів Місяць звернений до нас завжди однією стороною. Однак ми бачимо майже 60% її поверхні завдяки лібрації – здається похитування Місяця вгору-вниз (через розбіжність площин місячної та земної орбіт і нахилу осі обертання Місяця до орбіти) і вліво-вправо (через Землю знаходиться в одному з місячних фокусів) орбіти, а видима півкуля Місяця дивиться у центр еліпса).

Під час руху навколо Землі Місяць займає різні положення щодо Сонця. З цим пов'язані різні фази Місяця, тобто різні форми її видимої частини. Основні чотири фази: молодик, перша чверть, повний місяць, остання чверть. Лінію на поверхні Місяця, що відокремлює освітлену частину Місяця від неосвітленого, називають термінатором.

У молодик Місяць перебуває між Сонцем і Землею і звернений до Землі неосвітленою стороною, тому невидимий. У першу чверть Місяць видно із Землі на кутовій відстані 90° від Сонця, а сонячні промені висвітлюють лише праву половину зверненого до Землі боку Місяця. У повню Земля знаходиться між Сонцем і Місяцем, звернене до Землі півкуля Місяця яскраво освітлене Сонцем, і Місяць видно як повний диск. В останню чверть Місяць знову видно із Землі на кутовій відстані 90° від Сонця, а сонячне проміння висвітлює ліву половину видимого боку Місяця. У проміжках між цими основними фазами Місяць видно то вигляді серпа, як неповний диск.

Період повної зміни місячних фаз, тобто період повернення Місяця в початкове положення щодо Сонця та Землі, називають синодичним місяцем. Він становить у середньому 29,5 середньої сонячної доби. Протягом синодичного місяця на Місяці один раз відбувається зміна дня та ночі, тривалість яких = 14,7 діб. Синодичний місяць більш ніж на дві доби більше сидеричного. Це результат того, що напрямок осьового обертання Землі та Місяця збігається із напрямком орбітального руху Місяця. Коли Місяць за 27,3 діб здійснить повний оберт навколо Землі, Земля за своєю орбітою навколо Сонця просунеться приблизно на 27°, оскільки її кутова орбітальна швидкість близько 1° на добу. При цьому Місяць займе те саме становище серед зірок, але не буде у фазі повного місяця, тому що для цього їй треба просунутися по своїй орбіті ще на 27 ° за Землею, що «втекла». Оскільки кутова швидкість руху Місяця дорівнює приблизно 13,2 ° на добу, вона долає цю відстань приблизно за дві доби і додатково просувається ще на 2 ° за Землею, що рухається. В результаті синодичний місяць виявляється на дві з лишком доби більше сидеричного. Хоча Місяць рухається навколо Землі із заходу на схід, видиме переміщення її на небосхилі відбувається зі сходу на захід завдяки великій швидкості обертання Землі в порівнянні з орбітальним рухом Місяця. При цьому під час верхньої кульмінації (вищої точки свого шляху на небосхилі) Місяць показує напрямок меридіана (північ – південь), чим можна користуватися для приблизного орієнтування на місцевості. А оскільки верхня кульмінація Місяця при різних фазах відбувається в різні години доби: при першій чверті - близько 18 год, під час повні - опівночі, при останній чверті - близько 6 год ранку (за місцевим часом), то цим можна користуватися і для Приблизна оцінка часу вночі.

Земля і Місяць перебувають у безперервному обертанні навколо своєї осі та навколо Сонця. Місяць, крім того, обертається довкола нашої планети. Тому ми можемо спостерігати на небі численні явища, пов'язані з небесними тілами.

Найближче космічне тіло

Місяць – це природний супутник Землі. Її ми бачимо як кулю, що світиться на небосхилі, хоча сама по собі вона не випромінює світло, а тільки відображає його. Джерелом світла є Сонце, сяйво якого освітлює місячну поверхню.

Щоразу можна побачити на небі різний Місяць, різні його фази. Це прямий результат обертання Місяця навколо Землі, який, у свою чергу, звертається навколо Сонця.

Дослідження Місяця

За Місяцем спостерігали багато вчених та астрономів довгі століття, але по-справжньому, так би мовити «наживо», вивчення супутника Землі почалося в 1959 році. Тоді радянська міжпланетна автоматична станція "Місяць-2" досягла цього небесного світила. Тоді цей апарат у відсутності можливості переміщатися поверхнею Місяця, лише міг фіксувати з допомогою приладів деякі дані. Результатом став прямий вимір сонячного вітру - потоку іонізованих частинок, що походять від Сонця. Тоді на Місяць було доставлено сферичний вимпел із зображенням герба Радянського Союзу.

Космічний апарат "Місяць-3", запущений трохи пізніше, зробив з космосу першу фотографію зворотного боку Місяця, яка не видно з Землі. Через кілька років, 1966 року, на земному супутнику висадилася ще одна автоматична станція під назвою "Луна-9". Вона змогла здійснити м'яку посадку та передати на Землю телепанорами. Земляни вперше побачили телесеанс безпосередньо з Місяця. До запуску цієї станції було кілька невдалих спроб саме м'якого «прилунення». За допомогою досліджень, проведених за допомогою цього апарату, підтвердилася метеорно-шлакова теорія про зовнішню будову супутника Землі.

Подорож із Землі на Місяць здійснили американці. Першими людьми, які побували на Місяці, пощастило стати Армстронгу та Олдріну. Ця подія сталася 1969 року. Радянські вчені побажали досліджувати небесне світило лише з допомогою автоматики, використовували місяцеходи.

Характеристики Місяця

Середня відстань між Місяцем та Землею становить 384 тисячі кілометрів. Коли супутник знаходиться ближче до нашої планети, ця точка називається Перігей, віддаленість становить 363 тисячі кілометрів. А коли між Землею та Місяцем максимальна відстань (цей стан називається апогей), вона становить 405 тисяч кілометрів.

Орбіта Землі має нахил до орбіти свого природного супутника – 5 градусів.

Місяць переміщається своєю орбітою навколо нашої планети із середньою швидкістю 1,022 кілометри на секунду. А за годину вона пролітає приблизно 3681 км.

Радіус Місяця, на відміну Землі (6356), становить приблизно 1737 кілометрів. Це середнє значення, так як у різних точках на поверхні він може змінюватись. Наприклад, на місячному екваторі радіус трохи більший за середній – 1738 кілометрів. А в районі полюса він трохи менший – 1735. Місяць теж є скоріше еліпсоїдом, ніж кулею, ніби його трохи «сплющили». Та сама особливість є і в нашої Землі. Форма нашої рідної планети одержала назву «геоїд». Вона є прямим наслідком обертання довкола осі.

Маса Місяця в кілограмах – приблизно 7,3*1022, Земля важить у 81 раз більше.

Фази Місяця

Фази Місяця – це різні положення супутника Землі щодо Сонця. Першою фазою є молодик. Потім іде перша чверть. Після неї настає повний місяць. А потім остання чверть. Лінія, що відокремлює освітлену частину супутника від темної, називається термінатором.

Молодий місяць - це фаза, коли супутник Землі на небі не спостерігається. Місяця не видно тому, що вона знаходиться ближче до Сонця, ніж наша планета, і, відповідно, її сторона, звернена до нас, не висвітлюється.

Перша чверть – видно половину небесного світила, зірка осяює тільки її праву частину. Між молодим і повним Місяць «зростає». Саме в цей час ми бачимо сяючий серп на небі і називаємо його «місяцем, що росте».

Повня – Місяць видно як світле коло, яке осяює все своїм срібним світлом. Світло небесного світила у цей час може бути дуже яскравим.

Остання чверть – супутник Землі видно лише частково. У цій фазі Місяць називають «старим» або «убутнім», тому що висвітлюється лише ліва його половина.

Відрізнити місяць, що росте, від спадного Місяця можна легко. Коли місяць йде на спад вона нагадує букву «С». А коли вона росте, якщо приставити паличку на місяць, то вийде буква «Р».

обертання

Оскільки Місяць і Земля перебувають досить близько одна одній, вони утворюють єдину систему. Наша планета значно більша, ніж її супутник, тому вона впливає на нього своєю силою тяжіння. Місяць звернений до нас однією стороною весь час, тож до космічних польотів у ХХ столітті зворотний бік ніхто не бачив. Це відбувається тому, що Місяць і Земля обертаються навколо своєї осі в тому самому напрямку. А оберт супутника навколо своєї осі триває той самий час, що і оберт навколо планети. Крім того, разом вони роблять оберт навколо Сонця, який триває 365 днів.

Але при цьому сказати, в який бік обертається Земля та Місяць, неможливо. Здавалося б, це просте питання або за годинниковою стрілкою або проти, але відповідь може залежати тільки від точки відліку. Площина, де знаходиться орбіта Місяця, трохи нахилена стосовно такої в Землі, кут нахилу становить приблизно 5 градусів. Крапки, де орбіти нашої планети та її супутника перетинаються, називаються вузли місячної орбіти.

Сидеричний місяць та Синодичний

Сидеричний або зоряний місяць – це той проміжок часу, за який Місяць звертається навколо Землі, повертаючись у те саме місце, звідки він почав рух, щодо зірок. Триває цей місяць 27,3 доби, що протікають на планеті.

Синодичний місяць – проміжок, протягом якого Місяць робить повний оборот, лише щодо Сонця (час, протягом якого відбувається зміна місячних фаз). Триває 29,5 земної доби.

Синодичний місяць довший за сидеричний на дві доби через обертання навколо Сонця Місяця і Землі. Так як супутник обертається навколо планети, а та, у свою чергу, обертається навколо зірки, то виходить, що для того, щоб супутник пройшов усі свої фази, потрібен додатковий час понад повний обіг.