Луна и ее кратеры. Интересные факты о лунных кратерах Что является причиной кратеров луне

Исследователи обнаружили, что в то время как оба полушария Луны обладают 12 кратерами в регионах уменьшения толщины коры в 200 километров диаметром, ближайшие кратеры однозначно крупнее. Ученые представили свою работу в последнем номере Science.

Хотя восемь бассейнов на ближней стороне обладают диаметром 320 километров, только один кратер такого размера обнаружен на дальней стороне. Моделирование показало, что разница в размерах не должна превышать 1-2 процента. Откуда же такое несоответствие?

Около 4 миллиардов лет назад непропорционально большое число астероидов прокатилось по Солнечной системе, столкнувшись с Меркурием, Венерой, Землей и Марсом. Позднее его назвали «поздняя тяжелая бомбардировка». Серьезно. Луна получила серьезный удар. Настолько серьезный, что поздняя тяжелая бомбардировка для Луны стала лунным катаклизмом.

Милькович и ее команда утверждают, что вулканическая активность, которая возникла в период этого катаклизма, привела к тому, что верхняя мантия на ближайшей к нам стороне Луны стала теплее, чем на обратной. Нагрев привел к тому, что геология Луны стала более восприимчивой к расширению после удара астероида. Холодная сторона луны после столкновения с астероидом и возникновения кратера коллапсировала, «в результате чего диаметр утонченной коры был меньше, чем диаметр переходного кратера».

Моделирование это подтвердило. Выше слева показано холодное дальнее полушарие в течение двух часов после столкновения с 30-километровым астероидом, вошедшим на скорости 10 км/с 4 миллиарда лет назад. Моделирование справа показывает два часа столкновения с теплым полушарием. Симуляция подтвердила, что на дальней стороны образовывались бассейны по диаметру в два раза меньше, чем на ближней.

Такого типа могут помочь ученым нарисовать четкую картину истории Луны, а также рассказать многое об эволюции Солнечной системы в целом. В частности, ученых интересуют загадки и . Команда Милькович утверждает, что поскольку температура ближней части Луны не представляет температуру Луны в целом, истинные масштабы поздней тяжелой бомбардировки были преувеличены. Кроме того, лучшее понимание геологических процессов на Луне может понадобиться во время анализа бассейнов других планет — Марса, Меркурия, Венеры или даже Земли.

Милькович уверена в данных миссии «Грааль»:

«Для того, чтобы проверить расчетно-теоретические работы, мы должны сравнивать и сопоставлять данные с планетарных миссий», - говорит она. - «В будущем нашу работу можно распространить и на другие планетарные тела».

Люди на протяжении многих тысячелетий наблюдают за удивительным небесным светилом, называемым спутником Земли - Луной. Первые астрономы заметили на ее поверхности темные участки различного размера, посчитав их за моря и океаны. Что же это за пятна на самом деле?

Характеристика Луны как спутника Земли

Существует несколько гипотез возникновения Луны:

• Разрушение планеты Фаэтон, которая на орбите пояса астероидов между Марсом и Юпитером столкнулась с кометой. Часть ее осколков устремилась к Солнцу, а один к Земле, образовав систему со спутником.
• При разрушении Фаэтона оставшееся ядро изменило свою орбиту, «превратившись» в Венеру, а Луна - бывший спутник Фаэтона, который захватила на свою орбиту Земля.
• Луна является сохранившимся ядром Фаэтона после его разрушения.

Но со временем, когда узнали о температуре на Луне, достигающей днем +120°C, а ночью - -160°C, и об отсутствии атмосферы, поняли, что речи о воде на Луне быть не может. По традиции, название «Лунные моря и океаны» так и осталось.

Более подробное изучение Луны началось с первой посадки на ее поверхность советского аппарата «Луна-2» в 1959 г. Последующий аппарат «Луна-3» впервые позволил запечатлеть на снимках обратную ее сторону, которая с Земли остается невидимой. В 1966 г. при помощи лунохода была установлена структура грунта.

21 июля 1969 г. произошло знаменательное событие в мире космонавтики - высадка человека на Луну. Этими героями стали американцы Нейл Армстронг и Эдвин Олдрин. Хотя в последние годы многие скептики поговаривают о фальсификации этого события.

Луна расположена от Земли на огромном расстоянии по человеческим меркам - 384 467 км, что приблизительно составляет 30 диаметров земного шара. В соотношении с нашей планетой, Луна имеет диаметр немного больше четверти Земли, совершает вокруг нее полный оборот по эллиптической орбите за 27,32166 суток.

Состоит Луна из коры, мантии и ядра. Ее поверхность покрыта смесью пыли и скалистых обломков, образовавшихся от постоянных столкновений с метеоритами. Атмосфера Луны очень разрежена, что приводит к резкому колебанию температур на ее поверхности - от -160°C до +120°C. При этом на глубине 1 метра температура породы постоянна и составляет -35°C. Из-за разреженной атмосферы небо на Луне постоянно черное, а не синее, как на Земле в ясную погоду.

Карта поверхности Луны

В 17 веке ученые решили, что темные пятна - это лунные моря и океаны, полагая, что на Луне есть вода, как и на Земле. Светлые участки считали сушей. Карта морей Луны и кратеров была впервые нарисована итальянским ученым Джованни Риччоли в 1651 г. Астроном даже присвоил им свои имена, которые употребляют и сегодня. Узнаем о них чуть позже. После открытия Галилеем гор на Луне им стали давать названия по подобию Земных.

Кратеры - это особенные кольцевые горы, называемые цирками, также получили свои имена в честь великих ученых древности. После открытия и фотосъемки советскими астрономами с помощью космических аппаратов обратной стороны Луны на карте появились кратеры с именами отечественных ученых и исследователей.

Все это подробно нанесено на лунную карту обеих ее полушарий, используемую в астрономии, ведь человек не теряет надежды не только высадиться на Луне еще раз, но и построить базы, наладить поиск полезных ископаемых и создать колонию для полноценного проживания.

Горные системы и кратеры на Луне

Кратеры на Луне - самая распространенная форма рельефа. Эти множественные следы работы метеоритов и астероидов на протяжении миллионов лет можно увидеть ясной ночью в полнолуние без помощи оптических приборов. При более детальном рассмотрении эти произведения космического искусства поражают своей неповторимостью и величием.

История и происхождение «лунных шрамов»

Все они в основном сформировались после возникновения Солнечной системы, когда она была подвержена бомбардировке небесных тел, оставшихся после разрушения планет, которые носились по ней в огромном количестве с сумасшедшей скоростью. Почти 4 млрд. лет назад эта эпоха закончилась. Земля избавилась от этих последствий благодаря атмосферным влияниям, а Луна, лишенная атмосферы - нет.

Мнения астрономов о происхождениях кратеров постоянно менялись на протяжении многих столетий. Рассматривали такие теории, как вулканическое происхождение и гипотеза про образование кратеров на Луне с помощью «космического льда». Более подробное изучение лунной поверхности, ставшее доступным в 20 веке, доказывает все-таки в своем подавляющем большинстве ударную теорию от воздействия столкновения с метеоритами.

Описание лунных кратеров

Кольцеобразный вид - самая главная особенность лунных гор. На Земле таких не встретить. Внешне лунный кратер представляет собой впадину, вокруг которой возвышаются высокие круглые валы, которыми усеяна вся поверхность Луны.

Лунные кратеры имеют некое сходство с земными вулканическими кратерами. В отличие от земных, вершины лунных гор не такие острые, они по своей форме более круглые с продолговатой формой. Если смотреть на кратер с солнечной стороны, то можно увидеть, что тень от гор внутри кратера больше, чем тень снаружи. Из этого можно сделать вывод, что дно кратера ниже самой поверхности спутника.

Размеры кратеров на Луне могут отличаться по диаметру и глубине. Диаметр может быть как мизерным до нескольких метров, так и огромным, достигающим не одну сотню километров.

Чем крупнее кратер, тем соответственно и глубже. Глубина может достигать 100 м. Внешний вал крупных «лунных чаш» более 100 км возвышается над поверхностью до 5 км.

Из рельефных признаков, отличающих лунные кратеры, можно выделить следующие:

1. Внутренний склон;
2. Внешний склон;
3. Глубина самой чаши кратера;
4. Система и длина лучей, расходящихся от внешнего вала;
5. Центральный пик на дне кратера, который встречается у крупных, более 25 км в диаметре.

• Аль-Баттани C - сферический кратер с острым валом, до 10 км в диаметре;
• Био - тот же Аль-Баттани C, но с плоским дном, от 10 до 15 км;
• Созиген - ударный кратер размером от 15 до 25 км;
• Триснеккер - лунный кратер диаметром до 50 км, с острым пиком по центру;
• Тихо - кратеры с террасовидным склоном и плоским дном, свыше 50 км.

Самые крупные кратеры Луны

Кратерам имена давались в честь ученых Платона, Птолемея, Галилея, в честь Святой Екатерины. После обнародования карты обратной стороны советскими учеными появились кратер им. Циолковского, Гагарина, Королева и другие.

Самый большой кратер, официально внесенный в список - это Герцшпрунг. Его диаметр составляет 591 км. Он невидим для нас, так как располагается на невидимой стороне Луны. Представляет собой огромный кратер, в котором располагаются меньшие по размеру. Такая структура называется многокольцевой.

Второй по величине кратер носит имя Гримальди, названный в честь итальянского физика. Его диаметр составляет 237 км. Внутри него свободно может расположиться Крым.

Третий огромный лунный кратер - Птолемей. Его ширина в поперечнике - около 180 км.

Океаны и моря на Луне

Лунные моря - еще она причудливая форма рельефа поверхности спутника в виде огромных темных пятен, притягивающая к себе взоры не одного поколения астрономов.

Понятие моря и океана на Луне

С тех они стали называться морями и появились на картах после подробного изучения поверхности видимой части Луны. Даже после того как выяснилось, что на спутнике Земли нет атмосферы и отсутствует любая возможность присутствия влаги, менять принципиально не стали.

Моря на Луне - странноватые темные долины на видимой ее части с Земли, представляют собой огромные низменные площади с ровным дном, залитые магмой. Миллиарды лет назад вулканические процессы оставили неизгладимый след на рельефе лунной поверхности. Огромные площади простираются на расстояния от 200 до 1000 км в поперечнике.

Моря кажутся нам темными, потому что плохо отражают солнечный свет. Глубина от поверхности спутника может достигать 3 км, чем может похвастаться размер моря Дождей на Луне.

Самое огромное море имеет название Океан Бурь. Эта низменность простирается длиной на 2000 км.

Видимые моря на Луне расположены внутри кольцеобразных горных хребтов, имеющих также свои названия. Море Ясности находится недалеко от Змеиного хребта. Его диаметр - 700 км, но оно примечательно не этим. Интерес представляют различные цвета лавы, простирающиеся по его дну. В Море Ясности обнаружена большая положительная гравитационная аномалия.

Самые известные моря, заливы и озера

Помимо единственного Океана Бурь и морей, на Луне есть заливы, озера и даже болота, которые имеют свои официальные названия. Рассмотрим наиболее интересные.

Озера получили такие названия, как озеро Благоговения, Весны, Забвения, Нежности, Настойчивости, Ненависти. К заливам относятся Верности, Любви, Нежности и Удачи. Болота имеют соответствующие имена - Гниения, Сна и Эпидемий.

1. Море Спокойствия на Луне известно тем, что именно на него впервые ступила нога человека. В 1969 г. американские астронавты провели первую в истории человечества высадку на Луну.
2. Залив Радуги знаменит исследованиями неподалеку от него планетохода «Луноход-1» в 1970 г.
3. У Моря Ясности проводил свои исследования поверхности советский «Луноход-2».
4. В Море Изобилия зонд «Луна-16» в 1970 г. взял лунный грунт для пробы и доставил на Землю.
5. Море Познанное прославилось тем, что в 1964 г. здесь прилунился американский зонд «Рейнджер-7», который впервые в истории получил фото поверхности Луны с близкого расстояния.

Лунные кратеры, с самого открытия Галилеем, не перестают удивлять ученых и любителей астрономии. изучаются до сих пор. Они дают представление о том, какой хаос был в начале существования Солнечной системы.

1. Лунные кратеры – ровесники Солнечной системы . Большая часть их возникла на стадии формирования Солнечной системы. Тогда в ней было множество осколков и частей не сформировавшихся планет. Падая на Луну, они образовали выбоины.
2. Самая большая система кратеров расположена на обратной стороне Луны . Герцшпрунг, диаметр которого равен 591 км нельзя увидеть с Земли, потому что он расположен на обратной стороне нашего спутника. Это образование ударного происхождения.

   

3. Лучи Тихо – это след ужасного столкновения . В нижней части видимого с Земли диска Луны виден яркий кратер, от которого расходятся в стороны светлые полосы, которые видны с земли даже в бинокль. Светлые полосы – это ничто иное, как следы катастрофы, которая произошла много миллионов лет назад. От чудовищного удара порода разлетелась и осела на расстояния в тысячи километров.

   

4. Это образование древней, чем Тихо, и тоже имеет лучи, но не такие заметные . Лучше всего их видно в полнолуние. Стены Коперника возвышаются над поверхностью на 2,2 км, а его диаметр равен 60 км.

   

5. Аристарх – один из самых таинственных кратеров Луны . У этого образования сложная структура. Также ученые зафиксировали исходящий от него поток альфа-частиц и предположили наличие там залежей радиоактивных материалов.

   

6. Одинокая гора, похожая по форме на пирамиду, возвышается на 1600 м над равниной . Она входит в цепь гор, расположенных вокруг огромного кратера. В древности он был залит лавой, которая образовала так называемое Море Дождей.

   

7. В 53 году прошлого столетия астроном-любитель зафиксировал на фото вспышку на лунной поверхности . Это была фотография столкновения спутника Земли с крупным космическим объектом. Через некоторое время, когда к Луне отправили аппараты, сделавшие качественные снимки поверхности, на месте вспышки обнаружили кратер.

   

8. Новый кратер, впервые за сотни лет наблюдений, обнаружили на обращенной к Земле стороне Луны . Его назвали в честь отважной женщины-летчицы, преодолевшей Атлантику Эмилии Эрхарт.

   

9. При правильном освещении сеть разломов в поверхности этого естественного образования создает довольно правильный рисунок . Увидеть такое чудо можно у края видимого диска планеты. Рисунок возник вследствие постепенного заливания лавой и неравномерного остывания породы.

   

10. Изучая некоторые ударные кратеры, ученые получили шанс заглянуть под плотную мантию Луны . Сталкиваясь на огромных скоростях с нашим спутником, некоторые астероиды повреждали его верхний слой. Основываясь на спектрограммах можно понять состав внутренней «начинки» Луны.

    

11. Обнаруженный астрономами на обратной стороне Луны кратер, имеет странную форму, которая говорит об ударе космического тела по касательной . Ученые высказали предположение, что это след падения на планету американского Lunar Orbiter 2. Этот аппарат упал в октябре 67 года.

    

12. На нашей планете тоже обнаружены крупные кратеры ударного типа . Несмотря на распространенное мнение, что атмосфера земли это своеобразный шит планеты, защищающий от астероидов, это не совсем так. На Луне это след попадания крупных объектов, диаметром в десятки километров. Наша атмосфера не может защитить планету от такой бомбардировки. Доказательством тому служит наличие на поверхности Земли крупных кратеров, открытых сравнительно недавно.

    

13. Еще недавно считалось, что геологическая активность закончилась на Луне очень давно, но исследования некоторых кратеров показывают, что они совсем новы, по космическим меркам . Таким образом, под поверхностью спутника Земли продолжается активность.

    

14. Почти в самом центре видимого диска Луны находится Альфонс , дно которого иногда становится плохо различимо даже в хорошую оптику. На его дне скапливается газ, выбрасываемый из недр нашего спутника.

    

15. Большая часть лунных кратеров названа в честь ученых и исследователей . С началом эпохи космонавтики, им стали давать имена известных космонавтов.

    

Кратеры на Луне – это удивительное для человека явление, которое пытались объяснить еще в 18 веке. Существовало две основных гипотезы происхождения кратеров – метеоритная и вулканическая. До 20-го века предпочтение отдавалось вулканической гипотезе, так как по мнению ученых того времени метеориты должны были оставлять форму эллипса, ведь они падают на поверхность под углом.

Однако новозеландский ученый Джиффорд в 1924 году впервые предоставил качественное описание падение и удара метеорита о поверхность планеты, двигающегося с космической скоростью. Из этого описания следовало, что большая часть метеорита при таком ударе испаряется, а форма кратера от угла падения не зависит.

Что такое лунный кратер?

Лунным кратером именуется чашеобразное углубление на поверхности Луны, которое окружено кольцевидным приподнятым валом и имеет сравнительно плоское дно. Большинство лунных кратеров в соответствии с действующими современными представлениями представляют кратеры ударного типа. Лишь незначительная часть из них до этого момента относится к вулканическим кальдерам.

Сегодня на поверхности Луны можно свидетельства бомбардировки ее , кометами и астероидами. Существует примерно полумиллиона кратеров, которые имеют размер свыше 1 км. Из-за того, что на Луне нет атмосферы, воды, а также не происходили значительные геологические процессы, фактически кратеры не подвергались изменениям. Поэтому даже древние кратеры находятся на поверхности Луны в практически нетронутом состоянии.

Самый большой кратер на Луне находится на обратной стороне спутника земли, его глубина равняется 13 км, а в диаметре он составляет 2240 км.

История происхождения кратеров

Название «кратер» позаимствовано из древнегреческого языка и введено Галилео Галилеем. Слово кратер обозначало сосуд, который применяли для смешивания вина и воды. В 1609 г. Галилео соорудил первый , который имел трехкратное увеличение. Он провел астрономические наблюдения Луны и выяснил, что ее форма далека от правильной сферой – у нее есть горы, а также чашеобразные углубления, которые ученый стал называть кратерами.

На протяжении веков научное мнение о появлении лунных кратеров менялось. Кроме ударного происхождения рассматривалась вулканическая теория, а также воздействие «космического льда». Однако сведения, которые были собраны в ходе изучения Луны, показали, что большинство кратеров представляют ударные кратеры.

Морфологические признаки кратеров

К морфологическим признакам кратеров можно отнести:

1. Кратер окружает местность с породами, которые выброшены при ударе (импакте). Как правило, они светлее старых пород вследствие меньшего воздействия солнечной радиации.
2. Система радиальных лучей, образованных ударными выбросами и отходящих от кратера, в некоторых случаях простираются на весьма большое расстояние.
3. Внешний вал с породами, которые были выброшены при ударе, однако упавшие около кратера.
4. Центральный пик, который характерен для кратеров, его диаметр превышает 26 км, данный процесс его появления подобен образованию капли отдачи во время падения в воду небольшого предмета.
5. Дно чаши кратера.
6. Внутренний склон.

Морфологические признаки кратера во многом связаны с его размером. Стандартный небольшой кратер в 5 км включает острый внешний вал по высоте до 1000 м, а также дно чаши, находящееся на уровне ниже 100 м местности, которая окружает ее.

Кратерам, которые имеют диаметр выше 26 км, свойственен центральный пик. Крупные кратеры диаметром примерно 100 км обладают внешним валом возвышения 1000 — 5000 м.

Классификация кратеров

Кратеры на видимой стороне луны получили классификацию в 1978 г. Ее разработали Лейф Андерссон и Чарльз Вуд.

1. Тип ALC — кратер сферической формы, имеет острый вал, сферическую форму дна чаши и гладкий внутренний склон. Диаметр до 10 км. (представитель – кратер Аль-Баттани C).
2. Тип BIO – такой же, как и ALC, однако в центральной части чаши находится плоское дно. Диаметр — 10-15 км. (представитель – кратер Био).
3. Тип SOS – кратер с плоским дном чаши, центральный пик и террасы внутреннего склона отсутствуют. Диаметр — 15-25 км. (представитель – кратер Созиген).
4. Тип TRI – кратер с центральным пиком от 26 км, гладкость внутреннего склона утрачена и есть следы обрушения. Диаметр — 15-50 км. (представитель – кратер Триснеккер).
5. Тип TYC – кратер с сравнительно плоским дном чаши, который имеет террасовидный внутренний склон, имеет часто центральный пик более 50 км. представитель – кратер Тихо).

Крупнейшие кратеры на Луне

Крупнейший кратер Луны – Айткен, его назвали Бассейном Южный Полюс (South Pole — Aitken basin). Это самый глубокий, старый и крупнейший бассейн на Луне. Его глубина -13 км, а в диаметре он простирается на 2500 км. Область Айткена расположена главным образом на дальней стороне Луны, вследствие чего увидеть с Земли кратер невозможно. Из-за его глубины, местоположения и высоты стен он постоянно находится в тени.

Кратер Герцшпрунг

Герцшпрунг – один из крупнейших кратеров, его диаметр равняется 591 км, располагается он на обратной стороне Луны, вследствие чего его нельзя увидеть с Земли. Данный кратер представляет многокольцевую ударную деталь. Кратер назвали в честь Эйнара Герцшпрунга, химика и астронома из Дании.

Герцшпрунг представляет огромную вмятину. Удар космического тела был колоссальным, отчего поверхность Луны пошла кольцами. В результате у кратера образовалось сразу две стены, их высота на некоторых участках превышает тысячу метров. Кратер достигает глубины до 4 500 метров. В то же время Герцшпрунг имеет повреждения стенок, которые появились вследствие образования более мелких кратеров, а также воздействия других космических катастроф.

Следует также отметить и другие крупные кратеры на Луне : это Коперник, Тихо и другие.

Содержание статьи

ЛУНА, естественный спутник Земли, ее постоянный ближайший сосед. Это скалистое шаровидное тело без атмосферы и жизни. Ее диаметр 3480 км, т.е. немногим более четверти диаметра Земли. Ее угловой диаметр (угол, под которым диск Луны виден с Земли) составляет около 30ў дуги. Среднее расстояние Луны от Земли 384 400 км, что равно примерно 30 диаметрам Земли. Космический корабль может добраться до Луны менее чем за 3 сут. Первый достигший Луны аппарат «Луна-2» был запущен 12 сентября 1959 в СССР. Первые люди ступили на Луну 20 июля 1969; это были астронавты «Аполлона-11», запущенного в США.

Еще до наступления эры космических исследований астрономы знали, что Луна – необычное тело. Хотя это не самый большой спутник в Солнечной системе , но он один из крупнейших по отношению к своей планете – Земле. Плотность Луны всего в 3,3 раза больше плотности воды, что меньше, чем у любой из планет земной группы: самой Земли, Меркурия, Венеры и Марса . Уже это обстоятельство заставляет думать о необычных условиях образования Луны. Пробы грунта с поверхности Луны позволили определить его химический состав и возраст (4,1 млрд. лет у самых старых образцов), но это лишь сильнее запутало наше представление о происхождении Луны.

ВНЕШНИЙ ВИД

Как все планеты и их спутники, Луна в основном светит отраженным солнечным светом. Обычно бывает видна та часть Луны, которую освещает Солнце. Исключение составляют периоды вблизи новолуния, когда отраженный от Земли свет слабо освещает и темную сторону Луны, создавая картину «старой Луны в объятиях молодой».

Яркость полной Луны в 650 тыс. раз меньше яркости Солнца. Полная Луна отражает только 7% падающего на нее солнечного света. После периодов бурной солнечной активности отдельные места лунной поверхности могут слабо светиться под действием люминесценции.

На видимой стороне Луны – той, что всегда повернута к Земле, – бросаются в глаза темные области, названные астрономами прошлого морями (по-латински mare). Из-за относительно ровной поверхности моря были выбраны для посадки первых экспедиций астронавтов; исследования показали, что моря имеют сухую поверхность, покрытую мелкими пористыми обломками лавы и редкими камнями. Эти большие темные участки Луны резко отличаются от ярких горных областей, неровная поверхность которых значительно лучше отражает свет. Облетевшие Луну космические корабли показали, вопреки ожиданиям, что на обратной стороне Луны нет больших морей и поэтому она не похожа на видимую сторону.

Иллюзия Луны.

Вблизи горизонта Луна выглядит гораздо большей, чем высоко в небе. Это оптическая иллюзия . Психологические опыты показали, что наблюдатель подсознательно регулирует свое восприятие размера объекта в зависимости от размера других объектов в поле зрения. Луна кажется меньше, когда она высоко в небе и окружена большим пустым пространством; но когда она у горизонта, ее размер легко сравнить с расстоянием между ней и горизонтом. Под влиянием этого сравнения мы неосознанно усиливаем свое впечатление о размере Луны.

Фазы.

Фазы Луны возникают вследствие изменения взаимного расположения Земли, Луны и Солнца. Например, когда Луна находится между Солнцем и Землей, ее обращенная к Земле сторона темна и поэтому почти невидима. Этот момент называют новолунием, поскольку, начиная с него, Луна как будто рождается и становится видимой все больше и больше. Пройдя четверть своей орбиты, Луна демонстрирует освещенную половину диска; при этом говорят, что она находится в первой четверти. При прохождении половины орбиты у Луны становится видимой вся обращенная к Земле сторона – она вступает в фазу полнолуния.

Земля тоже проходит через разные фазы, если смотреть на нее с Луны. Например, в новолуние, когда диск Луны совершенно темный для наблюдателя на Земле, астронавт на Луне видит целиком освещенную «полную Землю». И наоборот, когда на Земле мы видим полнолуние, с Луны можно наблюдать «новоземелье». В первой и третьей четвертях, когда люди на Земле видят освещенной половину лунного диска, астронавты на Луне тоже увидят освещенную половину диска Земли.

ДВИЖЕНИЕ

Основное влияние на движение Луны оказывает Земля, хотя и значительно более удаленное Солнце на него тоже влияет. Поэтому объяснение движения Луны становится одной из сложнейших проблем небесной механики. Первая приемлемая теория была предложена Исааком Ньютоном в его Началах (1687), где были опубликованы закон всемирного тяготения и законы движения. Ньютон не только учел все известные в то время возмущения лунной орбиты, но и предсказал некоторые эффекты.

Характеристики орбиты.

Время, необходимое Луне для полного обращения по орбите вокруг Земли на 360°, составляет 27 сут 7 ч 43,2 мин. Но все это время Земля сама движется вокруг Солнца в том же направлении, поэтому взаимное положение трех тел повторяется не через орбитальный период Луны, а спустя примерно 53 ч после него. Поэтому полнолуние происходит через каждые 29 сут 12 ч 44,1 мин; этот период называют лунным месяцем. Каждый солнечный год содержит 12,37 лунных месяцев, так что 7 из 19 лет имеют 13 полнолуний. Этот 19-летний период называется «метоновым циклом», поскольку в 5 в. до н.э. афинский астроном Метон предложил этот период в качестве основы для реформы календаря, правда, не состоявшейся.

Расстояние до Луны постоянно меняется; это знал еще Гиппарх во 2 в. до н.э. Он определил среднее расстояние до Луны, получив значение, довольно близкое к современному – 30 диаметров Земли. Расстояние до Луны можно определять различными методами, например, методом триангуляции из двух удаленных точек на Земле или же с помощью современной техники: по времени прохождения радарного или лазерного сигнала до Луны и обратно. Среднее расстояние в перигее (ближайшей к Земле точке орбиты Луны) составляет 362 тыс. км, а среднее расстояние в апогее (самой далекой точке орбиты) равно 405 тыс. км. Эти расстояния измеряются от центра Земли до центра Луны. Точка апогея и вместе с ней вся орбита обращается вокруг Земли за 8 лет и 310 сут.

Наклон.

Плоскость орбиты Луны наклонена к плоскости орбиты Земли вокруг Солнца – эклиптике – примерно на 5°; поэтому Луна никогда не удаляется от эклиптики более чем на 5°, всегда находясь среди или около зодиакальных созвездий. Точки, в которых лунная орбита пересекает эклиптику, называют узлами. Солнечное затмение может произойти только в новолуние и только в те моменты, когда Луна находится вблизи узла. Это случается по меньшей мере дважды в году. В остальных случаях Луна проходит на небе над или под Солнцем. Лунные затмения происходят только в полнолуние; при этом, как и в случае солнечных затмений, Луна должна находиться вблизи узла. Если бы плоскость лунной орбиты не была наклонена к плоскости земной орбиты, т.е. если бы Земля и Луна двигались в одной плоскости, то при каждом новолунии происходило бы солнечное затмение, а при каждом полнолунии – лунное затмение. Линия узлов (прямая, проходящая через оба узла) вращается вокруг Земли в противоположном движению Луны направлении – с востока на запад с периодом 18 лет 224 сут. Этот период тесно связан с циклом «сарос», составляющим 18 лет 11,3 сут и определяющего промежуток времени между одинаковыми затмениями.

Система Земля – Луна.

Разумеется, не совсем верно говорить о движении Луны вокруг Земли. Точнее, оба эти тела обращаются вокруг их общего центра массы, лежащего ниже поверхности Земли. Анализ колебаний Земли показал, что масса Луны в 81 раз меньше массы Земли.

Гравитационное притяжение Луны вызывает приливы и отливы на Земле. Приливные движения в результате трения замедляют вращение Земли, увеличивая продолжительность земных суток на 0,001 с за столетие. Поскольку момент импульса системы Земля – Луна сохраняется, замедление вращения Земли приводит к медленному удалению Луны от Земли. Однако в нынешнюю эпоху расстояние между Землей и Луной уменьшается на 2,5 см в год из-за сложного взаимодействия Солнца и планет с Землей.

Луна всегда обращена к Земле одной стороной. Детальный анализ ее гравитационного поля показал, что Луна деформирована в направлении Земли, но искажение ее формы слишком велико для современного приливного эффекта. Это искажение считают «замороженным приливом», оставшимся с тех пор, когда Луна была ближе к Земле и испытывала с ее стороны более сильное приливное влияние, чем сейчас. Но эта выпуклость может представлять собой и неоднородность внутреннего строения Луны. Сохранение как древней приливной выпуклости, так и асимметричного распределения массы требует наличия твердой оболочки, поскольку под действием собственного тяготения жидкое тело принимает шарообразную форму. Некоторые специалисты считают, что вообще вся Луна внутри твердая. Для этого она должна быть достаточно холодной. Результаты сейсмических экспериментов указывают, что внутренние области Луны действительно разогреты слабо.

Гравитационные измерения, проведенные на окололунной орбите американским аппаратом «Лунар орбитер», частично подтвердили неоднородность внутреннего строения Луны: в некоторых крупных морях были обнаружены области концентрации плотного вещества, названные масконами (от слов «масса» и «концентрация»). Они возникли там, где большие массы плотных пород окружены сравнительно легкими породами.

ДЕТАЛИ ПОВЕРХНОСТИ

Хотя Луна всегда повернута к Земле одной стороной, у нас есть возможность увидеть немного больше половины ее поверхности. Когда Луна находится в наивысшей точке своей наклонной орбиты, можно наблюдать обычно скрытую область вблизи ее южного полюса, а область вокруг северного полюса становится видимой, когда Луна достигает низшей точки орбиты. Кроме этого можно наблюдать дополнительные области на восточном и западном лимбе (крае) Луны, поскольку она вращается вокруг своей оси с постоянной скоростью, а скорость ее движения вокруг Земли изменяется от максимальной в перигее до минимальной в апогее. В результате наблюдаются покачивания – либрации – Луны, которые позволяют увидеть 59% ее поверхности. Области, которые совершенно невозможно увидеть с Земли, фотографируют с помощью космических аппаратов.

Старейшая полная карта видимого полушария Луны приведена в Селенографии, или описании Луны (1647) Я.Гевелия. В 1651 Дж.Риччоли предложил присваивать деталям лунной поверхности имена выдающихся астрономов и философов. Современная селенография – наука о физических характеристиках Луны – началась с детальной и подробно описанной карты Луны (1837) В.Бера и И.Мёдлера.

Фотографирование Луны началось в 1837 и достигло наивысшего развития в Систематическом фотографическом атласе Луны (Дж.Койпер и др., 1960). В нем показаны области Луны, освещенные солнечным светом, по крайней мере, под четырьмя различными углами. Наилучшее разрешение на фотографиях, полученных с поверхности Земли, составляет 0,24 км. Пять аппаратов «Лунар орбитер», успешно запущенных в 1966 и 1967, получили с окололунной орбиты великолепную и почти полную фотографическую карту Луны. Поэтому сейчас даже детали обратной стороны Луны известны с разрешением, в десять раз лучшим, чем детали ее видимой стороны в 1960. Подробные карты Луны были изготовлены в НАСА и могут быть получены в Управлении документами правительства США.

Новые детали лунной поверхности получают свои названия. Например, автоматический аппарат «Рейнджер-7» упал на безымянную площадку в 1964; теперь эта площадка называется Морем Познанным. Большие кратеры, сфотографированные на обратной стороне Луны аппаратом «Луна-3», названы именами Циолковского, Ломоносова и Жолио-Кюри. Прежде чем новое имя будет официально присвоено, оно должно быть одобрено Международным астрономическим союзом.

На Луне можно выделить три основных типа образований: 1) моря – обширные, темные и довольно плоские участки поверхности, покрытые базальтовой лавой; 2) материки – яркие приподнятые области, заполненные множеством больших и маленьких круглых кратеров, часто перекрывающихся; 3) горные цепи, такие, как Апеннины, и небольшие горные системы, подобные той, что окружают кратер Коперник.

Моря.

Крупнейшее из дюжины морей на видимой стороне Луны – Море Дождей диаметром ок. 1200 км. Кольцо из отдельных пиков на его дне и окружающая цепь гор с радиальными лучами говорят о том, что Море Дождей возникло вследствие удара о Луну огромного метеорита или ядра кометы. Его дно не идеально ровное, а пересечено волнообразной рябью, которую можно заметить при малом угле падения солнечных лучей. Эта рябь с сопутствующей ей разницей в цвете указывает, что лава разливалась здесь не единожды, а возможно, в результате нескольких последовательных ударов.

Фотографии с окололунной орбиты обнаружили более впечатляющий бассейн, чем Море Дождей. Это Море Восточное, которое с Земли частично видно на левом лимбе Луны, но лишь «Лунар орбитер» показал его настоящий вид. Центральная темная равнина этого моря довольно мала, но она служит центром большого числа круговых и радиальных горных цепей. Центральный бассейн окружен двумя почти идеально концентрическими цепями гор диаметром 600 и 1000 км, а за внешнюю горную цепь еще более чем на 1000 км выброшены породы в виде сложных радиальных образований.

Почти круглый контур Моря Ясности тоже указывает на столкновение, но меньшего масштаба. Другие моря, видимо, также заполнились лавой в результате одного или нескольких столкновений, более поздние из которых уничтожили кратер, возникший после первого столкновения.

Другие крупные кратерированные области, не разрушенные мощным столкновением, могли стать морями после мощного излияния лавы. Примерами такого рода служат Океан Бурь и Море Спокойствия, имеющие неправильные контуры и содержащие частично затопленные древние кратеры. Небольшие, но необъяснимые различия в цветах характерны для разных морей. Например, центральная область дна Моря Ясности имеет красноватый оттенок, типичный для старых, более глубоких слоев, а внешняя часть этого моря и соседнее Море Спокойствия имеют голубоватый оттенок.

Странное отсутствие темных морей на обратной стороне Луны говорит о том, что они формируются не так уж часто. Вероятно, вся система морей образовалась в результате лишь нескольких столкновений. Например, заполнение Океана Бурь и Моря Облаков могло произойти от одного удара в районе Моря Дождей. Возможно, эта сторона Луны сначала была отвернута от Земли. Когда в результате ударов образовавшиеся кратеры заполнились тяжелой лавой и породили масконы, возникшая асимметрия в распределении массы позволила притяжению Земли повернуть Луну и навсегда закрепить ее полушарие с морями в направлении нашей планеты.

Природа поверхности Луны.

Важнейшим результатом программы «Аполлон» стало открытие у Луны мощной коры. На месте посадки «Аполлона-14» в районе кратера Фра Мауро кора имеет толщину около 65 км. Луна покрыта рыхлым обломочным материалом – реголитом, слой которого имеет толщину от 3 до 15 м. Поэтому твердая порода почти нигде не обнажена, за исключением немногих молодых крупных кратеров. Реголит в основном состоит из мелких частиц различного размера, обычно около 25 мкм. Это смесь кусочков камня, сферул (микроскопических сфер) и фрагментов стекла. Вещество очень пористое и сжимаемое, но достаточно прочное, чтобы выдержать вес астронавта.

Образцы горных пород, доставленные «Аполлонами-11, -12 и -15», оказались в основном базальтовой лавой. Этот морской базальт богат железом и, реже, титаном. Хотя кислород несомненно является одним из основных элементов пород лунных морей, лунные породы существенно беднее кислородом своих земных аналогов. Особо следует подчеркнуть полное отсутствие воды, даже в кристаллической решетке минералов. Доставленные «Аполлоном-11» базальты имеют следующий состав:

Доставленные «Аполлоном-14» образцы представляют другой тип коры – брекчию, богатую радиоактивными элементами. Брекчия – это агломерат каменных обломков, сцементированных мелкими частицами реголита. Третий тип образцов лунной коры – богатые алюминием анортозиты. Эта порода светлее темных базальтов. По химическому составу она близка к породам, исследованным «Сервейором-7» в горной области у кратера Тихо. Эта порода менее плотная, чем базальт, так что сложенные ею горы как бы плавают на поверхности более плотной лавы.

Все три типа породы представлены в крупных образцах, собранных астронавтами «Аполлонов»; но уверенность, что они являются основными типами породы, слагающей кору, основана на анализе и классификации тысяч мелких фрагментов в образцах грунта, собранных с различных мест на поверхности Луны.

Кратеры

– одна из характерных особенностей Луны. Десятки тысяч кратеров можно увидеть в телескоп среднего размера. Крупнейшие из них похожи на ровные площадки, окруженные стеной. Такие кратеры, как Гримальди, Шиккард и Циолковский (на обратной стороне Луны), имеют диаметр около 250 км и гладкое лавовое дно. Наблюдения «Рейнджеров», «Сервейоров» и «Аполлонов» открыли много мелких кратеров, вплоть до размера крошечных рытвин. Хотя большинство кратеров округлые, некоторые из самых крупных по форме похожи на многоугольники. У земного наблюдателя сильный контраст света и тени вызывает впечатление очень неровной поверхности Луны; в действительности же стенки кратеров весьма пологие.

Большинство кратеров образовалось вследствие ударов по поверхности Луны метеоритов и ядер комет на раннем этапе ее истории. Более крупные первичные кратеры возникли от прямого попадания космических тел, а множество вторичных кратеров образовалось после падения обломков, выброшенных первыми взрывами. Вторичные кратеры сконцентрированы вокруг первичных и часто расположены парами или имеют вытянутую форму. Ударные кратеры на Земле очень напоминают лунные. Но земные кратеры разрушает эрозия, а на Луне при отсутствии воздуха, ветра и дождей – главных причин эрозии – сохраняются очень старые образования.

Некоторые кратеры могут быть результатом вулканической деятельности. Это удивительно правильные воронкообразные ямы с ослепительно белыми стенками при полной Луне. То, что они иногда расположены рядами, вероятно, над сейсмическими трещинами или на вершинах гор, только усиливает вулканическую гипотезу, предложенную американским астрономом голландского происхождения Дж.Койпером. Инфракрасные наблюдения, проведенные во время полных лунных затмений, выявили сотни необычно теплых пятен; как правило, они совпадают с яркими молодыми кратерами.

Поскольку большинство кратеров расположено в светлых материковых областях, они должны быть более старыми, чем моря. Согласно Койперу, первые кратеры образовались после того, как моря приобрели гладкое лавовое дно. Позднее поверхность плавилась, но недостаточно для того, чтобы заполнить кратеры лавой, хотя вулканические излияния видны. Вблизи полнолуния кратер Тихо и несколько уединенных кратеров, таких, как Коперник и Кеплер, становятся ослепительно белыми, и от них радиально расходятся длинные белые полосы, называемые «лучами». У этих кратеров неправильные центральные горки и множество мелких обломков внутри вала. Поскольку их лучи лежат поверх других лунных образований, лучистые кратеры должны быть самыми молодыми на Луне. «Рейнджер-7» показал, что лучи представляют собой ряды многочисленных белых вторичных кратеров.

Наблюдения изменений лунной поверхности весьма дискуссионны. Обычно это кажущиеся изменения из-за различия в угле падения солнечных лучей. Долго астрономы спорили, был ли Линней – яркое пятно в Море Ясности – когда-то кратером, как это указано на старой лунной карте в работе Риччоли. В 1958 советский астроном Н.А.Козырев наблюдал нечто, вероятно, представлявшее выброс газа в кратере Альфонс. После некоторого периода недоверия астрономы заинтересовались возможностью активной вулканической деятельности на Луне. Анализ разрозненных наблюдений показывает, что области ожидаемой активности сконцентрированы по краям морей.

Другие особенности.

Горные цепи, столь знакомые нам на Земле, довольно редки на Луне. Основные цепи гор на видимой стороне Луны (Апеннины, Альпы и Кавказ), конечно, были сформированы столкновением, породившим Море Дождей. Концентрические цепи гор окружают и некоторые другие моря. Некоторые горы вдоль южного края Луны сравнимы по высоте с Эверестом. Морщины, образованные сжатием, видны внутри большинства морей. Часто они имеют ступенчатую структуру с параллельными, но слегка смещенными сегментами. Иногда они похожи на довольно сложную плетенку.

Трещины и крутые каньоны шириной 1–2 км часто тянутся на сотни километров почти по прямой. Их глубина составляет от одной до нескольких сотен метров; более тысячи из них внесены в каталоги. Эти разрывные трещины в лавовой коре часто параллельны краям морей. Некоторые из них напоминают меандры русел земных рек.

Морщины и трещины, а также широкие и узкие долины образуют гигантскую сеть. Радиальные детали рельефа, связанные с Морем Дождей, образуют самую крупную сетчатую систему на Луне. Некоторые исследователи считают, что сетчатая система отражает внутрилунные процессы напряжения и сжатия, но другие думают, что это результат внешнего воздействия, связанного со столкновениями, породившими моря.

Обнаружено на Луне и множество других особенностей. Наиболее грандиозным разломом является Прямая Стена, протянувшаяся в Море Облаков примерно на 170 км; это крутой откос высотой около 300 м. Долина Рейта – пример грабена, т.е. зоны разрыва, где значительный участок поверхности стал опускаться. На дне морей обнаружено несколько маленьких потухших вулканов. Еще одна любопытная особенность лунной поверхности – небольшие лавовые купола. См . также