Радіус місяця. Історія спостережень за Місяцем

Місяць з давніх-давен був постійним супутником нашої планети і найближчим до неї небесним тілом. Звичайно, людині завжди хотілося там побувати. Але чи далеко туди летіти і яка відстань до неї?

Відстань від Землі до Місяця теоретично вимірюється від центру Місяця до центру Землі. Виміряти цю відстань звичайними методами, які у звичайному житті, неможливо. Тому дистанція до земного супутника обчислювалася за тригонометричними формулами.

Аналогічно Сонцю, Місяць відчуває постійний рух на земному небі поблизу екліптики. Проте цей рух значно відрізняється від руху Сонця. Так площини орбіт Сонця та Місяця різняться на 5 градусів. Здавалося б, внаслідок цього траєкторія Місяця на земному небі має бути схожа в загальних рисах на екліптику, відрізняючись від неї лише зрушенням на 5 градусів:

У цьому вся рух Місяць нагадує рух Сонця – із заходу Схід, у протилежному напрямі добовому обертанню Землі. Але крім того Місяць рухається земним небом набагато швидше за Сонце. Це пов'язано з тим, що Земля здійснює оберт навколо Сонця приблизно за 365 діб (земний рік), а Місяць навколо Землі всього за 29 діб (місячний місяць). Ця відмінність і стала стимулом до розбиття екліптики на 12 зодіакальних сузір'їв (за один місяць Сонце зміщується екліптикою на 30 градусів). За час місячного місяця відбувається повна зміна фаз Місяця:

На додаток до траєкторії руху Місяця додається ще й фактор сильної витягнутості орбіти. Ексцентриситет орбіти Місяця становить 0.05 (для порівняння Землі цей параметр дорівнює 0.017). Відмінність від кругової орбіти Місяця призводить до того, що видимий діаметр Місяця постійно змінюється від 29 до 32 кутових хвилин.

За добу Місяць зміщується щодо зірок на 13 градусів, за годину приблизно на 0.5 градусів. Сучасні астрономи часто використовують покриття Місяця для оцінок кутових діаметрів зірок поблизу екліптики.

Від чого залежить рух Місяця

Важливим моментом теорії руху Місяця є факт того, що орбіта Місяця в космічному просторі не є незмінною та стабільною. Через порівняно невелику масу Місяця, вона схильна до постійних обурень від більш потужних об'єктів Сонячної Системи (насамперед Сонця і Місяця). Крім того, на орбіту Місяця впливають сплюснутість Сонця та гравітаційні поля інших планет Сонячної Системи. В результаті цього величина ексцентриситету орбіти Місяця відчуває коливання між 0.04 та 0.07 з періодом у 9 років. Наслідком цих змін стало таке явище, як супермісяць. Супермісяцем називається астрономічне явище, у ході якого повний місяць у кілька разів більше за кутовими розмірами, ніж зазвичай. Так під час повні 14 листопада 2016 Місяць знаходився на рекордно близької відстані з 1948 року. У 1948 році Місяць був на 50 км ближче, ніж у 2016 році.

Крім того, спостерігаються і коливання нахилення місячної орбіти до екліптики: приблизно на 18 кутових хвилин кожні 19 років.

Чому одно

Космічних кораблів доведеться витратити на політ до земного супутника чимало часу. До Місяця не можна летіти по прямій – планета йтиме по орбіті убік від точки призначення, і шлях доведеться коригувати. При другій космічній швидкості в 11 км/с (40 000 км/год) політ теоретично займе близько 10 години, але насправді це буде довше. Все тому, що корабель на старті поступово нарощує швидкість в атмосфері, доводячи її до значення 11 км/с, щоб вирватися з поля тяжіння Землі. Потім кораблю доведеться гальмувати під час підльоту до Місяця. До речі, ця швидкість-максимум, чого вдалося досягти сучасним космічним кораблям.

Горезвісний політ американців на Місяць 1969 року, згідно з офіційними даними, зайняв 76 годин. Найшвидше до Місяця вдалося долетіти до апарату НАСА «Нові горизонти» — за 8 годин 35 хвилин. Щоправда, він не приземлився на планетоїд, а пролетів повз – у нього була інша місія.

Світло від Землі до нашого супутника дістанеться дуже швидко – за 1,255 секунди. Але польоти на світлових швидкостях – поки що з сфери фантастики.

Можна спробувати уявити шлях до Місяця у звичних величинах. Пішки при швидкості 5 км/год дорога до Місяця займе близько дев'яти років. Якщо поїхати машиною на швидкість 100 км/год, то добиратися до земного супутника доведеться 160 днів. Якби на Місяць літали літаки, то рейс до нього тривав би десь 20 днів.

Як у Стародавній Греції астрономи розраховували відстань до Місяця

Місяць став першим небесним тілом, до якого вдалося розрахувати відстань від Землі. Вважається, що першими це зробили астрономи у Стародавній Греції.

Виміряти відстань до Місяця намагалися з давніх-давен – першим це спробував зробити Аристарх Самоський. Він оцінив кут між Місяцем і Сонцем в 87 градусів, тому вийшло, що Місяць ближче за Сонце в 20 разів (косинус кута рівного 87 градусів дорівнює 1/20). Помилка вимірів кута призвела до 20-кратної помилки, сьогодні відомо, що це відношення насправді дорівнює 1 до 400 (кут дорівнює приблизно 89.8 градусів). Велику помилку викликали труднощі оцінок точної кутової відстані між Сонцем і Місяцем за допомогою примітивних астрономічних інструментів Стародавнього світу. Регулярні сонячні затемнення до цього часу вже дозволили давньогрецьким астрономам зробити висновок про те, що кутові діаметри Місяця та Сонця приблизно однакові. У зв'язку з цим Аристарх зробив висновок, що Місяць менший за Сонце в 20 разів (насправді приблизно в 400 разів).

Для обчислення розмірів Сонця та Місяця щодо Землі Аристарх використав інший метод. Йдеться спостереження місячних затемнень. На той час древні астрономи вже здогадалися про причини цих явищ: Місяць затьмарюється тінню Землі.

На схемі вище добре видно, що різниця відстаней із Землі до Сонця і до Місяця пропорційна різниці між радіусами Землі та Сонця та радіусами Землі та її тіні на відстань Місяця. За часів Аристарха вже вдалося оцінити, що радіус Місяця дорівнює приблизно 15 кутових хвилин, а радіус земної тіні становить 40 кутових хвилин. Тобто розмір Місяця виходив приблизно в 3 рази менше за розмір Землі. Звідси знаючи кутовий радіус Місяця можна було легко оцінити, що Місяць перебуває від Землі приблизно 40 діаметрах Землі. Стародавні греки могли лише приблизно оцінити розміри Землі. Так Ератосфен Кіренський (276 - 195 роки до нашої ери) на основі відмінностей у максимальній висоті Сонця над горизонтом в Асуані та Олександрії під час літнього сонцестояння визначив, що радіус Землі близький до 6287 км (сучасне значення 6371 км). Якщо підставити це значення на оцінку Аристарха щодо відстані до Місяця, воно відповідатиме приблизно 502 тисячі кілометрів (сучасне значення середньої відстані від Землі до Місяця становить 384 тисяч кілометрів).

Трохи згодом математик і астроном II століття до зв. е. Гіппарх Нікейський підрахував, що відстань до земного супутника у 60 разів більша, ніж радіус нашої планети. Його розрахунки ґрунтувалися на спостереженнях за рухом Місяця та його періодичних затемненнях.

Так як у момент затемнення Сонце і Місяць матимуть однакові кутові розміри, то за правилами подібності трикутників можна знайти відношення відстаней до Сонця та Місяця. Ця різниця складає 400 разів. Застосовуючи ще раз ці правила, тільки вже по відношенню до діаметрів Місяця та Землі, Гіппарх обчислив, що діаметр Землі більший за діаметр Місяця в 2,5 рази. Т. е R л = R з /2,5.

Під кутом в 1′ можна спостерігати предмет, розміри якого в 3483 рази менше, ніж відстань до нього – ця інформація за часів Гіппарха була всім відома. Тобто, при спостеріганому радіусі Місяця в 15′ вона буде ближчою до спостерігача у 15 разів. Тобто. відношення відстані до Місяця до її радіусу дорівнюватиме 3483/15 = 232 або S л = 232R л.

Відповідно, дистанція до Місяця – це 232* R з /2,5= 60 радіусів Землі. Це виходить 6371 * 60 = 382260 км. Найцікавіше, що виміри, виконані з допомогою сучасних інструментів, підтвердили правоту античного вченого.

На даний момент вимір дистанції до Місяця проводиться за допомогою лазерних приладів, що дозволяють виміряти його з точністю до декількох сантиметрів. При цьому виміри відбуваються за дуже короткий час - не більше 2 секунд, за який Місяць віддаляється по орбіті приблизно на 50 метрів від точки надсилання лазерного імпульсу.

Еволюція методик виміру відстані до Місяця

Тільки з винаходом телескопа астрономи змогли отримати більш-менш точні значення параметрів орбіти Місяця та відповідності її розмірів із розміром Землі.

Точніший метод вимірювання відстані до Місяця з'явився у зв'язку з розвитком радіолокації. Перша радіолокація Місяця була проведена в 1946 році в США та Великій Британії. Радіолокація дозволяла виміряти відстань до Місяця з точністю кілька кілометрів.

Ще точнішим методом вимірювання відстані до Місяця стала лазерна локація. Для його реалізації у 1960-х роках на Місяці було встановлено кілька кутових відбивачів. Цікаво відзначити, що перші експерименти з лазерної локації були проведені ще до встановлення кутових відбивачів на поверхні Місяця. У 1962-1963 роках у Кримській обсерваторії СРСР було проведено кілька експериментів із лазерної локації окремих місячних кратерів із використанням телескопів діаметром від 0.3 до 2.6 метрів. Ці експерименти змогли визначати відстань до поверхні Місяця з точністю кілька сотень метрів. У 1969-1972 роки астронавти програми "Аполлон" доставили на поверхню нашого супутника три кутові відбивачі. Серед них найбільш досконалим був відбивач місії “Аполон-15”, оскільки він складався 300 призм, тоді як дві інші (місії “Аполон-11” та “Аполон-14”) лише зі ста призм кожен.

Крім того в 1970 і 1973 роках СРСР доставив на поверхню Місяця ще два французькі кутові відбивачі на борту самохідних апаратів "Місяцехід-1" і "Місяцехід-2", кожен з яких складався з 14 призм. Використання першого з цих відбивачів має неабияку історію. За перші 6 місяців роботи місяцехода з відбивачем вдалося провести близько 20 сеансів лазерної локації. Однак потім через невдале місяцехода аж до 2010 року не вдавалося використовувати відбивач. Лише знімки нового апарату LRO допомогли уточнити положення місяцехода з відбивачем, і цим відновити сеанси роботи з ним.

У СРСР найбільше сеансів лазерної локації було проведено на 2.6-метровому телескопі Кримської обсерваторії. Між 1976 і 1983 роками на цьому телескопі було проведено 1400 вимірів з похибкою 25 сантиметрів, потім спостереження було припинено у зв'язку зі згортанням радянської місячної програми.

Загалом із 1970 по 2010 роки у світі було проведено приблизно 17 тисяч високоточних сеансів лазерної локації. Більшість із них була пов'язана з кутовим відбивачем “Аполлонна-15” (як говорилося вище, він є найбільш досконалим – з рекордною кількістю призм):

З 40 обсерваторій, здатних виконувати лазерну локацію Місяця, лише кілька можуть виконувати високоточні вимірювання:

Більшість надточних вимірювань виконано на 2-метровому телескопі у техаській обсерваторії імені Мак Дональда:

У той же час, найбільш точні вимірювання виконує інструмент APOLLO, який був встановлений на 3.5-метровому телескопі обсерваторії Апач Пойнт у 2006 році. Точність його вимірів досягає одного міліметра:

Еволюція системи Місяць та Земля

Головною метою дедалі точніших вимірів відстані до Місяця є спроби глибшого розуміння еволюції орбіти Місяця у минулому й у віддаленому майбутньому. До теперішнього часу астрономи дійшли висновку, що в минулому Місяць знаходився в кілька разів ближче до Землі, а так само володів значно більш коротким періодом обертання (тобто не був приливно захопленим). Цей факт підтверджує імпактну версію утворення Місяця з викинутої речовини Землі, яка переважає у наш час. Крім того, припливна дія Місяця призводить до того, що швидкість обертання Землі навколо своєї осі поступово сповільнюється. Швидкість цього процесу становить збільшення земної доби щороку на 23 мікросекунди. За один рік Місяць віддаляється від Землі в середньому на 38 міліметрів. Оцінюється, що якщо система Земля-Луна переживе перетворення Сонця на червоний гігант, то через 50 мільярдів років земна доба зрівняється з місячним місяцем. В результаті Місяць і Земля будуть завжди повернені один до одного лише однією стороною, як зараз спостерігається в системі Плутон-Харон. До цього часу Місяць віддалиться приблизно до 600 тисяч кілометрів, а місячний місяць збільшиться до 47 діб. Крім того, передбачається, що випаровування земних океанів через 2.3 мільярди років призведе до прискорення процесу видалення Місяця (земні припливи значно гальмують процес).

Крім того, розрахунки показують, що надалі Місяць знову почне зближуватися із Землею через приливну взаємодію з один одним. При наближенні до Землі на 12 тисяч км Місяць буде розірваний приливними силами, уламки Місяця утворюють кільце на кшталт відомих кілець навколо планет-гігантів Сонячної Системи. Інші відомі супутники Сонячної Системи повторять цю долю набагато раніше. Так Фобос відводять 20-40 мільйонів років, а Тритону близько 2 мільярдів років.

Щороку відстань до земного супутника зростає в середньому на 4 см. Причини - рух планетоїда по спіральній орбіті і потужність гравітаційної взаємодії Землі і Місяця, що поступово падає.

Між Землею та Місяцем теоретично можна розмістити всі планети Сонячної системи. Якщо скласти діаметри всіх планет, включаючи Плутон, то вийде величина 382 100 км.

Фото: Місяць– природний супутник Землі та неповторний інопланетний світ, у якому побувало людство.

Місяць

Характеристики Місяця

Місяць обертається навколо Землі по орбіті, велика піввісь якої дорівнює 383 000 км (еліптичність 0,055). Площина місячної орбіти нахилена до поверхні екліптики під кутом 5°09. Період обертаннядорівнює 27 діб 7 годин 43 хвилини. Це сидеричний чи зоряний період. Період синодичний - період зміни місячних фаз - дорівнює 29 діб 12 годин 44 хвилини. Період обертання Місяця навколо своєї осі дорівнює сидеричному періоду. Оскільки час одного оборотуМісяця навколо Землі точно дорівнює часу одного обороту її навколо осі, Місяць завжди звернена до Земліоднією і тією ж стороною. Місяць – найпомітніший об'єкт на небі після Сонця. Максимальна зіркова величинадорівнює – 12,7m.

Масасупутника Землі становить 7,3476*1022 кг (81,3 разів менше маси Землі), середня щільність p = 3,35 г/см3, екваторіальний радіус – 1 737 км. Стягування з полюсів майже немає. Прискорення вільного падіння лежить на поверхні становить g = 1,63 м/с2. Тяжіння Місяця не змогло втримати її атмосферу, якщо вона колись і була.

Внутрішня будова

густинаМісяця можна порівняти з щільністю земної мантії. Тому у Місяця чи ні, чи дуже малозначуще залізне ядро. Внутрішню будову Місяця вивчено за сейсмічними даними, переданими на Землю пристроями космічних експедицій «Аполлон». Товщина кори Місяця 60-100 км.

Фото: Місяць - внутрішня будова

Товщина верхньої мантії 400 км. У ній сейсмічні швидкості залежать від глибини і скорочуються у зв'язку з відстані. Товщина середньої мантіїблизько 600 км. У середній мантії сейсмічні швидкості незмінні. Нижня мантіярозташована нижче 1100 км. ЯдроМісяця, що починається на глибині 1500 км, ймовірно, рідке. Воно практично не включає залізо. Тому Місяць має дуже слабке магнітне поле, що не перевищує однієї десятитисячної частини земного магнітного поля. Зареєстровано місцеві магнітні аномалії.

Атмосфера

Атмосфери на Місяці практично немає. Це пояснює раптові перепади температуру кілька сотень градусів. У денний час температура поверхні досягає 130 C, а вночі вона знижується до –170 C. У той самий час на глибині 1 м температура майже завжди незмінна. Небонад Місяцем завжди чорне, оскільки для утворення блакитного кольору неба необхідне повітря, що там відсутня. Нема там і погоди, не дмуть і вітри. Крім того, на Місяці панує повна тиша.

Фото: поверхня Місяця та його атмосфера

Видима частина

З Землі простежується лише видима частина Місяця. Але це не 50% поверхні, а трохи більше. Місяць звертається навколо Землі по еліпсу, У перигею Місяць пересувається швидше, а в апогею – повільніше. Але навколо осі Місяць обертається поступово. Внаслідок цього утворюється коливання довготи. Цілком ймовірна максимальна величина її становить 7 ° 54. Внаслідок лібрації ми маємо шанс спостерігати із Землі окрім видимого боку Місяця ще й прилеглі до нього вузькі смуги території зворотного боку. Загалом із Землі можна побачити 59% місячної поверхні.

Місяць у ранні часи

Є припущення, що в ранні часи своєї історії Місяць звертався навколо осі швидше і, отже, повертався до Землі різними частинами своєї поверхні. Але через близькість масивної Землі в твердому тілі Місяця зароджувалися великі припливні хвилі. Процес гальмування Місяця тривав доти, доки вона не виявилася незмінно поверненою до нас лише однією стороною.

З усіх параметрів небесних тіл маса – найскладніша для обчислень. Тому, на відміну від діаметра, маса Місяця була розрахована нещодавно.

Серед супутників стоїть на шостому місці за масою. Її маса становить 7,34х1022 кг, що у 80 разів менше земної. Можна розрахувати середню щільність Місяця - 3,35 г/см3, що в 3-4 рази більше, ніж у інших супутників (крім супутника), а також прискорення вільного падіння - 1,62 м/с2, і силу тяжіння, яка дорівнює 1/6 земної, тобто предмет, переміщений з її супутник, став би важити вшестеро менше. Через слабке тяжіння у Місяця немає атмосфери.

Гравітаційний вплив

Місяць – аномально великий і масивний супутник, тому він має відчутний гравітаційний вплив на планету. Основним проявом такого впливу є припливи та відливи.
Уздовж осі Місяць – Земля з'являються «приливні» сили. Чим ділянка Землі ближче до Місяця, тим сильніша вона до неї притягується. Різний ступінь тяжіння у різних точках викликає деформацію земної кулі, у результаті виникають морські припливи та відливи.
Як результат, гравітація Місяця впливає на земну кору, атмосферу та гідросферу Землі і навіть на її геомагнітне поле.
Земля з Місяцем утворюють єдину систему мас, центр якої розташований з відривом 4750 км від центру Землі.

Як виміряли

Місяць- Супутник планети Земля в Сонячній системі: опис, історія дослідження, цікаві факти, розмір, орбіта, темна сторона Місяця, наукові місії з фото.

Виберіться подалі від міських вогнів темної ночі і помилуйтеся прекрасним місячним сяйвом. Місяць- це єдиний земний супутник, який виконує обертання навколо Землі понад 3.5 млрд. років. Тобто Місяць супроводжує людство з його появи.

Через яскравість і доступність у прямому спостереженні супутник відбився у багатьох міфах і культурах. Дехто думав, що це божество, а інші намагалися використати, щоби передбачати події. Давайте уважно розглянемо цікаві факти про Місяць.

Немає ніякої «темної сторони»

• Існує багато історій, де фігурує зворотний бік Місяця. Насправді обидві сторони одержують однаковий обсяг сонячного освітлення, але лише одне з них доступне для земного огляду. Справа в тому, що час осьового місячного обертання збігається з орбітальним, а значить, він повернутий до нас одним боком завжди. Але "темний бік" ми досліджуємо космічними апаратами.

Місяць впливає на земні припливи

• Через гравітацію Місяць створює дві опуклості на нашій планеті. Одна знаходиться на поверненій до супутника стороні, а друга – на зворотній. Ці виступи викликають високі та низькі припливи по всій землі.

Місяць намагається втекти

• Щороку супутник віддаляється від нас на 3.8 см. Якщо так продовжиться і далі, то через 50 млрд. років Місяць просто втече. На той момент вона витрачатиме 47 днів на орбітальний проліт.

Вага на Місяці набагато менша

• Місяць поступається земною гравітацією, тому ви важитимете на 1/6 менше на супутнику. Саме тому астронавтам доводилося пересуватись стрибками, як кенгуру.

На Місяці побувало 12 астронавтів

• У 1969 році перший на супутник зробив крок Ніл Армстронг в період місії Аполлон-11. Останнім став Юджин Сернан у 1972 році. З того часу до Місяця відправляють лише роботів.

Немає атмосферного шару

• Це означає, що поверхня Місяця, як видно на фото, позбавлена ​​захисту від космічного випромінювання, метеоритних ударів та сонячного вітру. Також помітні серйозні температурні коливання. Ви не почуєте звуків, а небо завжди здається чорним.

Є землетруси

• Створюються земною гравітацією. Астронавти використовували сейсмографи та з'ясували, що за кілька кілометрів під поверхнею є тріщини та розриви. Вважають, що супутник має розплавлене ядро.

Перший апарат прибув у 1959 році

• Першим на Місяці побував радянський апарат Місяць-1. Він пролетів повз супутник на віддаленості в 5995 км, а потім вийшов на орбіту навколо Сонця.

Стоїть на 5-й позиції за величиною у системі

• У діаметрі земний супутник тягнеться на 3475 км. Земля в 80 разів більша за Місяць, але їх вік приблизно однаковий. Головна теорія полягає в тому, що на початку формування в нашу планету врізався великий об'єкт, що вирвав матеріал у простір.

Ми знову вирушимо до Місяця

• НАСА планує створити на місячній поверхні колонію, щоби там завжди були люди. Роботи можуть розпочатися вже у 2019 році.

1950-го року планували підірвати на супутнику ядерну бомбу

• То справді був таємний проект часів холодної війни – проект А119. Це б показало значну перевагу однієї з країн.

Розмір, маса та орбіта Місяця

Слід вивчити характеристику та параметри Місяця. Радіус складає 1737 км, а маса – 7.3477 х 10 22 кг, тому у всьому поступається нашій планеті. Однак, якщо порівнювати з небесними тілами Сонячної системи, то видно, що за розміром досить велика (на другій позиції після Харона). Показник густини – 3.3464 г/см 3 (на другому місці серед місяців після Іо), а гравітація – 1.622 м/с 2 (17% від земної).

Ексцентриситет – 0.0549, а орбітальний шлях охоплює 356400 – 370400 км (перигелій) та 40400 – 406700 км (афелій). На повний обхід навколо планети йде 27.321582 днів. До того ж, супутник знаходиться в гравітаційному блоці, тобто завжди дивиться на нас однією стороною.

Склад та поверхня Місяця

Місяць повторює Землю і також має в своєму розпорядженні внутрішнім і зовнішнім ядром, мантією і корою. Ядро - суцільна залізна сфера, що простягається на 240 км. Навколо неї зосереджено зовнішнє ядро ​​рідкого заліза (300 км).

Також у мантії можна знайти магматичні породи, де заліза більше ніж у нас. Кора тягнеться на 50 км. Ядро охоплює всього 20% від усього об'єкта та вміщує не тільки металеве залізо, а й невеликі домішки сірки та нікелю. Можете побачити, як виглядає будова Місяця на схемі.

Вченим вдалося підтвердити наявність на супутнику води, більша частина якої зосереджена на полюсах у затінених кратерних формуваннях та підповерхневих водосховищах. Думають, що вона з'явилася через контакт супутника із сонячним вітром.

Місячна геологія розходиться із земною. Супутник позбавлений щільного атмосферного шару, тому на ньому немає погоди та вітрової ерозії. Невеликий розмір та низька гравітація призводять до швидкого охолодження та відсутності тектонічної активності. Можна відзначити безліч кратерів і вулканів. Скрізь хребти, зморшки, нагір'я та западини.

Найсильніше помічається контраст між яскравими та темними територіями. Перші називають місячними височинами, а ось чорні - моря. Нагір'я сформувалися магматичними породами, представленими польовим шпатом та слідами магнію, піроксену, заліза, олівіну, магнетиту та ільменіту.

Базальтова порода лягла основою морів. Часто ці ділянки збігаються з низинами. Можна відзначити канали. Вони бувають дугоподібними та лінійними. Це лавові труби, охолоджені та зруйновані з моменту вулканічної сплячки.

Цікава особливість – місячні бані, створені викидом лави у вентиляційні отвори. Вони мають пологи схили, і діаметром в 8-12 км. Зморшки з'явилися через стиск тектонічних плит. Більшість зустрічається біля морів.

Примітна особливість нашого супутника – ударні кратери, що формуються при падінні великих космічних каменів. Кінетична ударна енергія формує ударну хвилю, що веде до депресії, через що виривається багато матеріалу.

Кратери простягаються від невеликих ям до 2500 км та глибини 13 км (Айткен). Найбільші з'явилися у ранній історії, після чого почали зменшуватися. Можна знайти приблизно 300 000 западин шириною 1 км.

Крім того, інтерес представляє місячний ґрунт. Вона сформувалася через удари астероїдів та комет мільярди років тому. Каміння розкришилося в дрібний пил, який покрив всю поверхню.

Хімічний склад реголіту відрізняється залежно від позиції. Якщо в горах багато алюмінію та двоокису кремнію, то моря здатні похвалитися залізом та магнієм. Геологію досліджували як телескопічними спостереженнями, а й аналізом зразків.

Атмосфера Місяця

Місяць має слабкий шар атмосфери (екзосфера), через що показник температури сильно коливається: від -153°C до 107°C. Аналіз показує наявність гелію, неону та аргону. Перші два створюються сонячними вітрами, а останній – розпад калію. Також є дані про заморожені водні запаси в кратерах.

Формування Місяця

Існує кілька теорій появи земного супутника. Дехто думає, що вся справа в гравітації Землі, яка притягла вже готовий супутник. Вони разом сформувалися у сонячному акреційному диску. Вік - 4.4-4.5 млрд. Років.

Головна теорія полягає у ударі. Вважають, що у прото-Землю влетів великий об'єкт (Тейя) 4.5 млрд років тому. Вирваний матеріал почав обертатися нашим орбітальним шляхом і сформував Місяць. Це підтверджують комп'ютерні моделі. До того ж, перевірені зразки показали практично ідентичні з нами ізотопні композиції.

Зв'язок із Землею

Місяць обертається навколо Землі за 27.3 днів (зірковий період), але обидва об'єкти переміщуються навколо Сонця одночасно, тому на одну фазу для Землі супутник витрачає 29.5 днів (відомі фази Місяця).

Присутність Місяця впливає на нашу планету. Насамперед йдеться про припливні ефекти. Ми помічаємо це за підвищення рівня моря. Земне обертання відбувається у 27 разів швидше за місячне. Океанічні припливи також посилюються фрикційним зчепленням води із земним обертанням через океанічні підлоги, водною інерцією та коливанням басейнів.

Кутовий момент прискорює місячну орбіту і піднімає супутник з більш тривалим періодом. Через це дистанція між нами зростає, а земне обертання сповільнюється. На рік супутник відходить від нас на 38 мм.

У результаті ми досягнемо взаємного припливного блокування, повторюючи ситуацію Плутона та Харона. Але на це підуть мільярди років. Тож скоріше Сонце стане червоним гігантом і поглине нас.

Припливи відзначаються і на місячній поверхні з амплітудою 10 см протягом 27 днів. Кумулятивний стрес призводить до місячних променів. І вони тривають довше на годину, тому що немає води, яка здатна заглушити вібрації.

Не забуваймо про таку величну подію, як затемнення. Це трапляється, якщо Сонце, супутник і наша планета вишиковуються у пряму лінію. Місячне з'являється, якщо повний Місяць показується за земною тінню, а сонячне – Місяць розташований між зіркою та планетою. При повному затемненні можна розглянути сонячну корону.

Місячна орбіта розташована під нахилом 5° до земної, тому затемнення відбуваються у певні моменти. Супутнику потрібно перебувати біля перетину орбітальних площин. Періодичність охоплює 18 років.

Історія спостережень за Місяцем

Як виглядає історія дослідження Місяця? Супутник розташований близько і помітний у небі, тож його могли стежити ще доісторичні жителі. Ранні приклади запису місячних циклів починаються в 5 столітті до н. е. Це зробили вчені у Вавилоні, які відзначили 18-річний цикл.

Анаксагор із Стародавньої Греції вірив, що Сонце і супутник виступають масштабними сферичними скелями, де Місяць відбивав сонячне світло. Аристотель у 350 р. до н.е. вважав, що супутник є межею між сферами елементів.

Про зв'язок припливів і Місяця заявив Селевк у 2-му столітті до н. Також він думав, що висота залежатиме від місячного розташування по відношенню до зірки. Першу віддаленість від Землі та розмір здобув Аристарх. Його дані покращив Птолемей.

Пророкувати місячні затемнення почали китайці в 4 столітті до н.е. Вони вже тоді знали, що супутник відбиває сонячне світло і виконаний у сферичній формі. Альхазен говорив, що сонячні промені не оббиваються дзеркально, а випромінюються з кожної місячної ділянки у всіх напрямках.

До появи телескопа всі вірили, що бачать сферичний об'єкт, і навіть абсолютно гладкий. У 1609 році з'являється перший малюнок від Галілео Галілея, який зобразив кратери та гори. Це спостереження інших об'єктів допомогли просунути геліоцентричну концепцію Коперника.

Розвиток телескопів призвів до деталізації поверхневих особливостей. Усі кратери, гори, долини та моря отримали найменування на честь вчених, художників та видатних діячів. До 1870-х років. всі кратери вважалися вулканічними формуваннями. Але пізніше Річард Проктор припустив, що вони можуть бути слідами від ударів.

Вивчення Місяця

Космічна епоха місячних досліджень дозволила ближче поглянути на сусіда. Холодна війна між СРСР та США стала причиною того, що всі технології розвивалися швидко, а Місяць став головною метою досліджень. Почалося все із запусків апаратів, а закінчилося людськими місіями.

У 1958 році стартувала радянська програма «Місяць», де перші три зонди розбилися об поверхню. Але вже через рік країна успішно доставляє 15 апаратів та видобуває перші відомості (інформація про гравітацію та знімки поверхні). Зразки доставили місіями 16, 20 та 24.

Серед моделей були й інноваційні: Місяць-17 та Місяць-21. Але радянську програму закрили та зонди обмежилися лише зйомкою поверхні.

У НАСА запуск зондів стартував у 60-х роках. У 1961-1965-х роках. діяла програма Рейнджер, яка створювала карту місячного ландшафту. Далі 1966-1968-х гг. висаджували ровери.

1969 року сталося справжнє диво, коли астронавт Аполлона-11 Ніл Армстронг зробив перший крок на супутнику і став першою людиною на Місяці. Це була кульмінація для місії Аполлон, яка спочатку орієнтувалася на людський політ.

На місіях Аполлон-11-17 побувало 13 астронавтів. Вони зуміли видобути 380 кг породи. Також усі учасники займалися різноманітними дослідженнями. Після цього настав тривалий затишок. 1990-го року Японія стала третьою країною, якій вдалося встановити свій зонд над місячною орбітою.

В 1994 США відправляють корабель Климентину, який займався створенням масштабної топографічної карти. 1998 року розвідник зумів відшукати крижані поклади в кратерах.

2000-го року багато країн зайнялися бажанням дослідити супутник. ЄКА відправили корабель SMART-1, який уперше детально проаналізував хімічний склад у 2004 році. Китай запустив програму Чаньє. Перший зонд прибув у 2007 році та пробув на орбіті 16 місяців. Другий апарат зумів сфотографувати також приліт астероїда 4179 Тутатіса (грудень 2012 року). Чанье-3 у 2013 році спустив на поверхню ровер.

У 2009 році на орбіту вийшов японський зонд Кагуя, який вивчає геофізику і створив два повноцінні відео-огляди. З 2008-2009 року на орбіті була перша місія від індійської ISRO Чандраян. Вони змогли створити хімічну, мінералогічну та фотогеологічну карти у високій якості.

НАСА в 2009 році використовували апарат LRO та супутник LCROSS. Внутрішню структуру розглядали ще два додаткові ровери НАСА, запущені в 2012 році.

Договір між країнами свідчить, що супутник залишається спільним володінням, тому всі країни можуть запускати місії. Китай активно готує проект із колонізації і вже тестує свої моделі на людях, яких закривають на тривалий час у спеціальні куполи. Не відстає й Америка, яка також має намір заселити Місяць.

Скористайтеся ресурсами нашого сайту, щоб розглянути гарні та якісні фото Місяця у високій якості. Корисні посилання допоможуть дізнатися максимально відомий обсяг інформації про супутник. Щоб зрозуміти, який Місяць сьогодні, просто перейдіть у відповідні розділи. Якщо не можете купити телескоп або бінокль, подивіться на Місяць в онлайн телескоп в режимі реального часу. Зображення постійно оновлюється, демонструючи кратерну поверхню. Сайт також відстежує фази Місяця та його становище на орбіті. Є зручна та захоплююча 3D-модель супутника, Сонячної системи та всіх небесних тіл. Нижче розташована карта місячної поверхні.

Супутники Землі: від штучного до природного

Астроном Володимир Сурдін про експедиції на Місяць, місце посадки «Аполлон-11» та спорядження космонавтів:

Натисніть на зображення, щоб збільшити

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 на небі можна побачити інший 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, у 1966 році, на супутник Землі приземлилася інша 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.