Луна

Эта статья о естественном спутнике Земли. О лунах в целом см. Естественный спутник . Чтобы узнать о других значениях, см. Луна (значения) .

Луна

Ближняя сторона Луны , северный полюс Луны вверху.
Обозначения
Обозначение	Земля я
Альтернативные названия	Офицер Селена (поэтическая) Синтия (поэтическая)
Прилагательные	Лунный Селениан (поэтический) Синтиан (поэтический) Лунный (поэтический)
Символ	или
Орбитальные характеристики
Эпоха J2000
Perigee	362 600 км ( 356 400 – 370 400 км)
Апогей	405 400 км ( 404 000 – 406 700 км)
Большая полуось	384 399 км    ( 1,28 лс , 0,002 57   а.е. )
Эксцентриситет	0.0549
Орбитальный период (сидерический)	27,321 661   д (27 д 7 ч 43 мин 11,5 с )
Орбитальный период (синодический)	29.530 589 д (29 д 12 ч 44 мин 2,9 с)
Средняя орбитальная скорость	1022 км/с
Наклон	5,145° к эклиптике
Долгота восходящего узла	Регресс на один оборот за 18,61 года.
Аргумент перигея	Прогресс на один революция за 8,85 лет
Спутник	Земля
Физические характеристики
Средний радиус	1 737,4 км    (0,2727 земного)
Экваториальный радиус	1 738,1 км    (0,2725 земного)
Полярный радиус	1 736,0 км    (0,2731 от земного)
Сглаживание	0.0012
Окружность	10 921 км    ( экваториальный )
Площадь поверхности	3.793 × 10 7 км 2    (0,074 земного)
Объем	2.1958 × 10 10 км 3    (0,02 земного)
Масса	7.342 × 10 22 кг    ( 0,0123 земного)
Средняя плотность	3,344 г/см 3 0,606 × Земля
Поверхностная гравитация	1,622 м/с 2 (5,32 фута/с 2 ) 0,1654 г 0
Коэффициент момента инерции	0.3929 ± 0.0009
Скорость убегания	2,38 км/с ( 8 600 км/ч; 5 300 миль/ч)
Синодический период вращения	29.530 589 д (29 д. 12 ч. 44 мин. 2,9 с; синодический; солнечные сутки ) ( спин-орбита заблокирована )
Сидерический период вращения	27,321 661 d    (спин-орбита заблокирована)
Экваториальная скорость вращения	4,627 м/с
Осевой наклон	1,5424° до эклиптики 6,687° к плоскости орбиты 24° к экватору Земли
Северный полюс, прямое восхождение	17 час 47 м 26 с 266.86°
Северного полюса Склонение	65.64°
Альбедо	0.136
поверхности . Температура мин иметь в виду Макс Экватор 100 К 250 К 390 К 85° с.ш. 150 К 230 К
поверхностной дозы поглощенной Мощность	13,2 мкГр/ч (в лунный день )
поверхностной эквивалентной дозы Мощность	57,0 мкЗв/ч (в лунный день)
Видимая величина	от −2,5 до −12,9 −12,74    (среднее полнолуние )
Абсолютная величина (H)	0.2
Угловой диаметр	от 29,3 до 34,1 угловых минут
Атмосфера
на поверхность Давление	10 −7 Па (1 пикобар )    (день) 10 −10 Па (1 фемтобар)    (ночь)
Состав по объему	Он С Ne Уже К ЧАС Рн

Луна . – Земли единственный естественный спутник Он вращается на среднем расстоянии 384 400 км (238 900 миль), что примерно в 30 раз превышает диаметр Земли. Приливные силы между Землей и Луной со временем синхронизировали орбитальный период Луны ( лунный месяц ) с периодом ее вращения ( лунные сутки ) в 29,5 земных дней, в результате чего одна и та же сторона Луны всегда обращена к Земле. Гравитационное притяжение Луны – и, в меньшей степени, Солнца – являются основными движущими силами земных приливов и приливов .

С геофизической точки зрения Луна — это объект планетарной массы или планета-спутник . Его масса составляет 1,2% массы Земли, а диаметр составляет 3474 км (2159 миль), что составляет примерно четверть земного (примерно такой же ширины, как Австралия ). В Солнечной системе это самый большой и массивный спутник по отношению к своей родительской планете , пятый по величине и массивнейший спутник в целом, а также больший и массивный, чем все известные карликовые планеты . Его поверхностная гравитация составляет примерно одну шестую от земной, примерно половину от марсианской , и является вторым по величине среди всех спутников Солнечной системы после Юпитера спутника Ио . Тело Луны дифференцированное , земное , без значительной гидросферы , атмосферы и магнитного поля . Он образовался 4,51 миллиарда лет назад, вскоре после образования Земли , из обломков гигантского столкновения Земли с гипотетическим с Марс телом размером под названием Тейя .

Лунная поверхность покрыта лунной пылью и отмечена горами , ударными кратерами , их выбросами , лучеобразными полосами , бороздами и, главным образом на ближней стороне Луны, темными морями («морями»), представляющими собой равнины остывшего магма . Эти моря образовались, когда расплавленная лава текла в древние ударные бассейны. Луна, за исключением случаев прохождения через тень Земли во время лунного затмения , всегда освещается Солнцем, но с Земли видимое освещение смещается во время ее орбиты, создавая лунные фазы . Луна — самый яркий небесный объект Земли на ночном небе . В основном это связано с ее большим угловым диаметром , а отражательная способность лунной поверхности сравнима с отражательной способностью асфальта . Видимый размер почти такой же, как у Солнца, что позволяет ему полностью закрывать Солнце во время полного солнечного затмения . С Земли около 59% лунной поверхности со временем видно из-за циклических сдвигов перспективы ( либрации ), что делает видимыми части обратной стороны Луны.

Луна была важным источником вдохновения и знаний для людей, играя решающую роль в космографии , мифологии, религии , искусстве, измерении времени , естествознании и космических полетах . В 1959 году первые искусственные объекты, покинувшие Землю и достигшие другого тела , прибыли на Луну в результате пролета советской « Луны-1» и преднамеренного столкновения с «Луной-2» . В 1966 году Луна стала первым внеземным телом, на котором мягкие посадки и выведения на орбиту были осуществлены . 1969 года люди впервые высадились на Луне и любом внеземном теле в Море Спокойствия с помощью спускаемого аппарата « Орел» американской 20 июля миссии « Аполлон-11» . В период до 1972 года было отправлено еще пять экипажей, в каждом из которых по два человека высадились на поверхность. Самое продолжительное пребывание экипажа Аполлона-17 составило 75 часов . С тех пор исследование Луны с помощью роботов продолжается, и пилотируемые миссии планируется возобновить, начиная с конца 2020-х годов.

Имена и этимология

Смотрите также: Луна § Культурное представление

Обычное английское собственное имя естественного спутника Земли — просто Moon с большой буквы «М». Существительное « луна» происходит от древнеанглийского mōna , которое (как и все его германские родственные слова) происходит от протогерманского *mēnōn , что, в свою очередь, происходит от протоиндоевропейского *mēnsis «месяц». (от более раннего *mēnōt , родительного падежа *mēneses ), что может быть связано с глаголом «мера» (времени).

Иногда имя Луна / ˈ l uː n ə / используется в научных трудах. и особенно в научной фантастике, чтобы отличить Луну Земли от других, а в поэзии слово «Луна» использовалось для обозначения олицетворения Луны. Синтия / ˈ s ɪ n θ i ə / — еще одно поэтическое имя, хотя и редкое, для Луны, олицетворенной как богиня, в то время как Селена / səˈl iː iː буквально n ( «Луна» ) / — греческая богиня Луны.

Английское прилагательное, относящееся к Луне, — «лунный», происходящее от латинского слова, обозначающего Луну, luna . Селениан / s l ə iː n i ə n / это прилагательное, используемое для описания Луны как мира, а не как небесного объекта, но его использование редко. Оно происходит от σελήνη selēnē , греческого слова, обозначающего Луну, и родственное ему слово селен изначально было редким синонимом. но теперь почти всегда относится к химическому элементу селену . Название элемента селен и приставка селено- (как в селенографии , изучении физических особенностей Луны) происходят от этого греческого слова.

Греческую богиню дикой природы и охоты Артемиду , приравниваемую к римской Диане , одним из символов которой была Луна и которую часто считали богиней Луны, также называли Синтией , в честь ее легендарного места рождения на горе Кинт . Эти названия — Луна, Синтия и Селена — отражены в технических терминах для таких лунных орбит , как аполуна , перицинтион и селеноцентрическая .

Астрономический символ Луны — серп/убывающая часть Луны. \ , например, в ☾ _« лунная масса» (также ML _M ).

Естественная история

Лунная геологическая шкала времени

Основная статья: Лунная геологическая шкала времени

Миллионы лет до настоящего времени

Лунные геологические периоды названы в честь их характерных особенностей: от большинства ударных кратеров за пределами Темного моря до Моря и более поздних кратеров и, наконец, молодых, еще ярких и поэтому легко видимых кратеров с лучевыми системами , такими как Коперник или Тихо .

Формирование

Основные статьи: Происхождение Луны , Гипотеза гигантского удара и Околопланетный диск.

На обратной стороне Луны отсутствуют характерные для ближней стороны большие темные области морей, напоминающие то, как могла выглядеть ближняя сторона Луны в начале истории Луны.

Изотопное датирование лунных образцов предполагает, что Луна образовалась примерно через 50 миллионов лет после возникновения Солнечной системы . Исторически было предложено несколько механизмов формирования: но ни одно из них не объясняет удовлетворительно особенности системы Земля-Луна. Отделение Луны от земной коры под действием центробежной силы потребовалась бы слишком большая начальная скорость вращения Земли. Гравитационный захват заранее сформированной Луны зависит от невероятно расширенной атмосферы Земли , способной рассеять энергию проходящей Луны. Совместное образование Земли и Луны в первичном аккреционном диске не объясняет истощение запасов металлов на Луне. Ни одна из этих гипотез не может объяснить высокий угловой момент системы Земля–Луна.

Преобладающая теория состоит в том, что система Земля-Луна образовалась после гигантского столкновения тела размером с Марс (названного Тейя ) с прото-Землей . В результате косого удара материал был выброшен на орбиту Земли, материал сросся и образовал Луну. чуть выше земного предела Роша ~ 2,56 Р _🜨 .

Считается, что гигантские удары были обычным явлением в ранней Солнечной системе. Компьютерное моделирование гигантских столкновений дало результаты, согласующиеся с массой лунного ядра и угловым моментом системы Земля-Луна. Эти симуляции показывают, что большая часть Луны образовалась из ударника, а не из протоземли. Однако модели 2007 года и более поздних версий предполагают, что большая часть Луны произошла от протоземли. Другие тела внутренней Солнечной системы, такие как Марс и Веста , согласно метеоритам с них, имеют совершенно другой изотопный состав кислорода и вольфрама по сравнению с Землей. Однако Земля и Луна имеют почти идентичный изотопный состав. Изотопное выравнивание системы Земля-Луна можно объяснить постударным смешиванием испаренного материала, из которого образовались эти две системы. хотя это обсуждается.

В результате удара высвободилось бы достаточно энергии, чтобы расплавить как выбросы, так и земную кору, образовав океан магмы. Сжиженный выброс мог затем вновь аккрецироваться в системе Земля-Луна. На новообразованной Луне должен был быть собственный океан магмы ; его глубина оценивается примерно от 500 км (300 миль) до 1737 км (1079 миль).

Хотя теория гигантского удара объясняет многие доказательства, некоторые вопросы все еще не решены, большинство из которых связано с составом Луны. Модели, согласно которым Луна приобрела значительное количество протоземли, труднее согласовать с геохимическими данными по изотопам циркония, кислорода, кремния и других элементов. Выше порога высокого разрешения для моделирования, Исследование, опубликованное в 2022 году, показывает, что гигантские удары могут немедленно вывести спутник с такой же массой и содержанием железа, как у Луны, на орбиту далеко за пределами земного предела Роша . Даже спутники, которые изначально проходят в пределах предела Роша, могут надежно и предсказуемо выжить, если их частично отделить, а затем вывести на более широкие и стабильные орбиты.

1 ноября 2023 года ученые сообщили, что, согласно компьютерному моделированию, остатки протопланеты под названием Тейя , оставшиеся от столкновения с Землей в древние времена и ставшие впоследствии Луной. внутри Земли могли находиться

Естественное развитие

Изображение Луны художником, какой она могла бы появиться на небе Земли после поздней тяжелой бомбардировки около 4 миллиардов лет назад. В то время Луна вращалась вокруг Земли на половине своего нынешнего расстояния, из-за чего она казалась в 2,8 раза больше, чем сегодня.

Недавно сформированная Луна расположилась на гораздо более близкой околоземной орбите, чем сегодня. Поэтому каждое тело казалось намного больше на небе другого, затмения были более частыми, а приливные эффекты - более сильными. Из-за приливного ускорения орбита Луны вокруг Земли стала значительно больше, с более длительным периодом.

После формирования Луна остыла, и большая часть ее атмосферы была удалена. С тех пор лунная поверхность сформировалась в результате крупных и множества мелких ударных событий , образуя ландшафт с кратерами всех возрастов.

Луна была вулканически активной до 1,2 миллиарда лет назад, когда на ней образовались заметные лунные моря . Большая часть морских базальтов извергалась в имбрийский период , 3,3–3,7 миллиарда лет назад, хотя возраст некоторых из них всего 1,2 миллиарда лет. а возраст некоторых составляет 4,2 миллиарда лет. Существуют разные объяснения извержения морских базальтов, в частности их неравномерного залегания, которое проявляется преимущественно на ближней стороне. Причины распространения лунного нагорья на обратной стороне также недостаточно изучены. Топологические измерения показывают, что кора на ближней стороне тоньше, чем на дальней стороне. Один из возможных сценариев заключается в том, что сильные удары на ближней стороне могли облегчить вытекание лавы на поверхность.

Физические характеристики

Луна представляет собой слегка разносторонний эллипсоид из-за приливного растяжения, а его длинная ось смещена на 30 ° от Земли из-за гравитационных аномалий из ударных бассейнов. Его форма более вытянута, чем можно объяснить нынешними приливными силами. Эта «ископаемая выпуклость» указывает на то, что Луна затвердела, когда она вращалась на половине своего нынешнего орбитального расстояния до Земли, и что сейчас ей слишком холодно, чтобы ее форма могла восстановить гидростатическое равновесие на своем нынешнем орбитальном расстоянии.

Размер и масса

Дополнительная информация: Список естественных спутников.

Сравнение размеров основных спутников Солнечной системы с Землей в масштабе. Девятнадцать спутников достаточно велики , чтобы иметь круглую форму , некоторые из них имеют подземные океаны , а один, Титан, имеет значительную атмосферу.

Луна по размеру и массе является пятым по величине естественным спутником Солнечной системы, который можно отнести к одной из ее лун планетарной массы , что делает ее планетой-спутником согласно геофизическим определениям этого термина . Он меньше Меркурия и значительно больше самой крупной карликовой планеты Солнечной системы Плутона . Хотя спутник малой планеты Харон системы Плутон-Харон больше Плутона, Луна является крупнейшим естественным спутником Солнечной системы по сравнению с ее основными планетами.

Диаметр Луны составляет около 3500 км, что больше четверти земного, а поверхность Луны сравнима с шириной Австралии , Европа или США без Аляски. Общая площадь поверхности Луны составляет около 38 миллионов квадратных километров, что почти равно площади всей Америки территории .

Масса Луны составляет 1/81 массы Земли. будучи вторым по плотности среди планетных спутников и вторым по величине поверхностной гравитацией после Ио , с массой г и скоростью убегания 2,38 км/с 8600 км ( /ч; 5300 0,1654 миль в час) .

Структура

Основные статьи: Внутреннее строение Луны и геология Луны.

Внутреннее строение Луны: твердое внутреннее ядро ​​(железо-металлическое), расплавленное внешнее ядро, затвердевшая мантия и кора. Кора на ближней стороне Луны, постоянно обращенной к Земле, тоньше и имеет большие площади, затопленные материалом некогда расплавленной мантии, образующей сегодняшнее лунное море .

Луна — дифференцированное тело, которое первоначально находилось в гидростатическом равновесии , но с тех пор вышло из этого состояния. Имеет геохимически различимую кору , мантию и ядро . Луна имеет твердое, богатое железом внутреннее ядро ​​с радиусом, возможно, всего 240 километров (150 миль), а также жидкое внешнее ядро, состоящее в основном из жидкого железа, с радиусом примерно 300 километров (190 миль). Вокруг ядра находится частично расплавленный пограничный слой радиусом около 500 километров (310 миль). Считается, что эта структура возникла в результате фракционной кристаллизации глобального магматического океана вскоре после образования Луны 4,5 миллиарда лет назад.

Кристаллизация этого океана магмы создала бы основную мантию в результате осаждения и опускания минералов оливина , клинопироксена и ортопироксена ; после того, как примерно три четверти магматического океана кристаллизовались, минералы плагиоклаза с более низкой плотностью могли сформироваться и всплывать в кору наверху. Последние кристаллизующиеся жидкости изначально должны были быть зажаты между корой и мантией с высоким содержанием несовместимых и выделяющих тепло элементов. В соответствии с этой точкой зрения, геохимические карты, сделанные с орбиты, предполагают, что кора состоит в основном из анортозита . Образцы лунных пород лав, излившихся на поверхность в результате частичного плавления мантии, подтверждают основной состав мантии, более богатый железом, чем у Земли. Толщина коры в среднем составляет около 50 километров (31 миль).

Луна — второй по плотности спутник Солнечной системы после Ио . Однако внутреннее ядро ​​Луны невелико, его радиус составляет около 350 километров (220 миль) или меньше. около 20% радиуса Луны. Его состав не совсем понятен, но, вероятно, это металлическое железо, легированное небольшим количеством серы и никеля; Анализ изменяющегося во времени вращения Луны предполагает, что она, по крайней мере, частично расплавлена. Давление в ядре Луны оценивается в 5 ГПа (49 000 атм).

Гравитационное поле

Астронавт Джон Янг прыгает на Луну, показывая, что гравитационное притяжение Луны составляет примерно 1/6 земного. Высота прыжка ограничена весом скафандра EVA на Луне, составляющим около 13,6 кг (30 фунтов), а также давлением скафандра, препятствующим изгибу скафандра, необходимому для прыжка.

Луны Средняя сила тяжести на поверхности составляет 1,62 м/с. ² ( 0,1654 г ; 5,318 футов/с ² ), примерно половина поверхностной гравитации Марса и примерно шестая часть земной.

неоднородно Гравитационное поле Луны . Детали гравитационного поля были измерены путем отслеживания доплеровского сдвига радиосигналов, излучаемых орбитальными космическими кораблями. Основными особенностями лунной гравитации являются масконы , крупные положительные гравитационные аномалии, связанные с некоторыми гигантскими ударными бассейнами, частично вызванные плотными потоками морской базальтовой лавы, заполняющими эти бассейны. Аномалии сильно влияют на орбиту космических аппаратов вокруг Луны. Есть некоторые загадки: потоки лавы сами по себе не могут объяснить всю гравитационную сигнатуру, и существуют некоторые масконы, не связанные с морским вулканизмом.

Магнитное поле

Луна имеет внешнее магнитное поле менее 0,2 нанотесла . или менее одной стотысячной земной . Луна не имеет глобального диполярного магнитного поля, а намагниченность коры, вероятно, была приобретена в начале ее истории, когда еще работала динамо-машина. В начале своей истории, 4 миллиарда лет назад, сила магнитного поля Земли, вероятно, была близка к сегодняшней Земле. Это раннее динамо-поле, по-видимому, исчезло примерно один миллиард лет назад, после кристаллизации лунного ядра. Теоретически некоторая часть остаточной намагниченности может возникать из-за переходных магнитных полей, возникающих во время сильных ударов в результате расширения плазменных облаков. Эти облака образуются во время сильных ударов в окружающее магнитное поле. В пользу этого говорит расположение наибольших намагниченностей земной коры вблизи антиподов гигантских ударных бассейнов.

Атмосфера

Основная статья: Атмосфера Луны

Тонкая лунная атмосфера видна на поверхности Луны на восходе и закате при свечении лунного горизонта. Земли и лунные сумеречные лучи, подобные сумеречным лучам . На этом эскизе Аполлона-17 изображено сияние и лучи. среди общего зодиакального света .

Луны Атмосфера настолько разрежена, что напоминает вакуум , а ее общая масса составляет менее 10 тонн (9,8 длинных тонн; 11 коротких тонн). Поверхностное давление этой небольшой массы составляет около 3 × 10 ⁻¹⁵  атм (0,3 нПа ); оно меняется в зависимости от лунного дня. Его источники включают выделение газа и распыление — продукт бомбардировки лунного грунта ионами солнечного ветра. Обнаруженные элементы включают натрий и калий , полученные путем распыления (также обнаруженные в атмосферах Меркурия и Ио ); гелий-4 и неон от солнечного ветра; и аргон-40 , радон-222 и полоний-210 , выделившиеся после их образования в результате радиоактивного распада в земной коре и мантии. Отсутствие таких нейтральных частиц (атомов или молекул), как кислород , азот , углерод , водород и магний , присутствующих в реголите , не изучено. Водяной пар был обнаружен «Чандраян-1», и было обнаружено, что он меняется в зависимости от широты с максимумом на уровне ~ 60–70 градусов; возможно, он образуется в результате сублимации водяного льда в реголите. Эти газы либо возвращаются в реголит из-за гравитации Луны, либо теряются в космосе либо из-за давления солнечного излучения, либо, если они ионизированы, уносятся магнитным полем солнечного ветра.

Исследования образцов лунной магмы, полученных миссиями «Аполлон», показывают, что Луна когда-то обладала относительно плотной атмосферой в течение 70 миллионов лет между 3 и 4 миллиардами лет назад. Эта атмосфера, образовавшаяся из газов, выброшенных в результате извержений лунных вулканов, была в два раза толще атмосферы современного Марса . Древняя лунная атмосфера в конечном итоге была унесена солнечными ветрами и рассеялась в космосе.

Вокруг Луны существует постоянное облако лунной пыли , созданное мелкими частицами комет. По оценкам, 5 тонн кометных частиц ударяются о поверхность Луны каждые 24 часа, что приводит к выбросу частиц пыли. Пыль остается над Луной примерно 10 минут: 5 минут поднимается и 5 минут падает. В среднем над Луной находится 120 килограммов пыли, поднимающейся на высоту до 100 километров над поверхностью. Подсчеты пыли, проведенные в рамках эксперимента LADEE по лунной пыли (LDEX), показали, что пик количества частиц приходится на Геминиды , Квадрантиды , Северные Тауриды и Омикрон-Центаурид метеорные потоки , когда Земля и Луна проходят через обломки кометы. Облако лунной пыли асимметрично: оно более плотное вблизи границы между дневной и ночной стороной Луны.

Условия поверхности

Джин Сернан с лунной пылью, прилипшей к костюму. Лунная пыль обладает высокой абразивностью и может нанести вред легким, нервной и сердечно-сосудистой системе человека.

Ионизирующее излучение космических лучей , Солнца и возникающее в результате нейтронное излучение. производят уровни радиации в среднем 1,369 миллизивертов в сутки в течение лунного дня , что примерно в 2,6 раза больше, чем на Международной космической станции с 0,53 миллизивертами в сутки на высоте около 400 км над Землей на орбите, в 5–10 раз больше, чем при трансатлантическом полете, в 200 раз больше, чем на поверхности Земли. Для дальнейшего сравнения радиация при полете на Марс составляет около 1,84 миллизиверта в день, а на Марсе - в среднем 0,64 миллизиверта в день, при этом в некоторых местах на Марсе уровень излучения может достигать 0,342 миллизиверта в день.

Луны Наклон оси относительно эклиптики составляет всего 1,5427°. намного меньше, чем 23,44° Земли. Из-за этого небольшого наклона солнечная освещенность Луны меняется в зависимости от сезона гораздо меньше , чем на Земле, и это позволяет существовать некоторым пикам вечного света на северном полюсе Луны , на краю кратера Пири .

Поверхность подвергается резким перепадам температур в диапазоне от 120 °C до −171 °C в зависимости от солнечного излучения .Из-за отсутствия атмосферы температура в разных районах особенно различается в зависимости от того, находятся ли они на солнечном свете или в тени. топографические детали играют решающую роль в температуре местной поверхности . Части многих кратеров, особенно днища многих полярных кратеров. постоянно затенены, эти « кратеры вечной тьмы » имеют чрезвычайно низкие температуры. Лунный разведывательный орбитальный аппарат измерил самые низкие летние температуры в кратерах на южном полюсе - 35 К (-238 ° C; -397 ° F). и всего 26 К (-247 ° C; -413 ° F) вблизи зимнего солнцестояния в северном полярном кратере Эрмит . Это самая низкая температура в Солнечной системе, когда-либо измеренная космическим кораблем, холоднее даже, чем на поверхности Плутона .

Поверх лунной коры лежит сильно измельченный (разбитый на все более мелкие частицы) и ударный сад, в основном серый поверхностный слой, называемый реголитом , образовавшийся в результате ударных процессов. Более мелкий реголит, лунный грунт из диоксида кремния , имеет текстуру, напоминающую снег, и запах, напоминающий отработанный порох . Реголит на более старых поверхностях обычно толще, чем на более молодых: его толщина варьируется от 10–15 м (33–49 футов) в высокогорье до 4–5 м (13–16 футов) в морях. Под мелко измельченным слоем реголита находится мегареголит , слой сильно раздробленной коренной породы толщиной во многие километры.

Например, считается, что эти экстремальные условия делают маловероятным, чтобы космический корабль содержал бактериальные споры на Луне дольше, чем одна лунная орбита.

Особенности поверхности

Основные статьи: Селенография , Лунный террейн , Список лунных объектов и Список четырехугольников на Луне.

Аполлона-17 Астронавт Харрисон Х. Шмитт рядом с большим лунным валуном по прозвищу «Скала Трейси».

Топография Луны была измерена с помощью лазерной альтиметрии и анализа стереоизображений . Его наиболее обширной топографической особенностью является гигантский бассейн Эйткен на дальней стороне Южного полюса диаметром около 2240 км (1390 миль), самый большой кратер на Луне и второй по величине подтвержденный ударный кратер в Солнечной системе . Его дно, глубина которого составляет 13 км (8,1 мили), является самой низкой точкой на поверхности Луны. Самые высокие возвышения поверхности Луны расположены непосредственно на северо-востоке, которые могли быть утолщены косым воздействием формации бассейна Южный полюс – Эйткен. Другие крупные ударные бассейны, такие как Имбриум , Серенитатис , Крисиум , Смитии и Восточный , имеют небольшие возвышения и приподнятые края. Обратная сторона лунной поверхности в среднем примерно на 1,9 км (1,2 мили) выше, чем ближняя сторона.

Обнаружение уступов разломов позволяет предположить, что Луна уменьшилась примерно на 90 метров (300 футов) за последний миллиард лет. Подобные особенности сжатия существуют и на Меркурии . Море Фригорис, бассейн возле северного полюса, который долгое время считался геологически мертвым, раскололся и сместился. Поскольку на Луне нет тектонических плит, ее тектоническая активность медленная, и по мере потери тепла развиваются трещины.

Ученые подтвердили наличие пещеры на Луне возле Моря Спокойствия , недалеко от места посадки Аполлона-11 в 1969 году . Пещера, определенная как точка входа в обрушившуюся лавовую трубу, имеет ширину примерно 45 метров и длину до 80 метров. Это открытие знаменует собой первую подтвержденную точку входа в лунную пещеру. Анализ был основан на фотографиях, сделанных в 2010 году лунным разведывательным орбитальным аппаратом НАСА . Стабильная температура в пещере около 17 °C может обеспечить будущим астронавтам гостеприимную среду, защищая их от экстремальных температур, солнечной радиации и микрометеоритов. Однако проблемы включают доступность и риск схода лавин и обвалов. Это открытие открывает потенциал для будущих лунных баз или аварийных убежищ.

Вулканические особенности

Основная статья: Вулканизм на Луне

Названия основных вулканических объектов: моря (синие) и некоторых кратеров (коричневые) на обратной стороне Луны.

Основными особенностями, видимыми с Земли невооруженным глазом, являются темные и относительно безликие лунные равнины, называемые maria (единственное число mare ; по латыни «моря», поскольку когда-то считалось, что они заполнены водой). представляют собой обширные застывшие бассейны древней базальтовой лавы. Лунные базальты, хотя и похожи на земные базальты, содержат больше железа и не содержат минералов, изменяющихся под действием воды. Большинство этих отложений лавы извергались или текли в впадины, связанные с ударными бассейнами , хотя самое большое на Луне пространство базальтового затопления, Oceanus Procellarum , не соответствует очевидному ударному бассейну. Различные эпизоды потоков лавы в морях часто можно распознать по изменениям альбедо поверхности и четким границам потока.

По мере формирования морей охлаждение и сжатие базальтовой лавы создавало морщинистые гребни на некоторых участках . Эти низкие извилистые хребты могут простираться на сотни километров и часто очерчивают погребенные структуры внутри кобылы. Другим результатом образования морей является создание концентрических впадин по краям, известных как дугообразные бороздки . Эти особенности возникают, когда морские базальты погружаются внутрь под собственным весом, в результате чего края трескаются и разделяются.

Помимо видимых морей, на Луне есть морские отложения, покрытые выбросами от ударов. Эти скрытые кобылы, называемые криптомарами, вероятно, старше открытых. И наоборот, морская лава скрыла многие пласты и лужи ударного расплава. Ударные расплавы образуются, когда под сильным ударным давлением в результате столкновений происходит испарение и расплавление зон вокруг места удара. Там, где он все еще обнажен, ударный расплав можно отличить от морской лавы по его распределению, альбедо и текстуре.

Извилистые бороздки , обнаруженные в морях и вокруг них, вероятно, являются каналами потухшей лавы или обрушившимися лавовыми трубками . Обычно они возникают из вулканических жерл , извиваясь, а иногда и разветвляясь по мере своего развития. Самые крупные примеры, такие как Долина Шретера и Рима-Хедли , значительно длиннее, шире и глубже земных лавовых каналов, иногда имеют изгибы и крутые повороты, что опять-таки редкость на Земле.

Морской вулканизм изменил ударные кратеры по-разному, в том числе заполнил их в разной степени, а также поднял и расколол их дно из-за поднятия морского материала под их внутренней частью. Примеры таких кратеров включают Тарунтий и Гассенди . Некоторые кратеры, такие как Хигин , имеют полностью вулканическое происхождение, образуя кальдеры или ямы обрушения . Такие кратеры относительно редки и, как правило, меньше (обычно несколько километров в ширину), мельче и имеют более неправильную форму, чем ударные кратеры. У них также отсутствуют перевернутые края, характерные для ударных кратеров.

несколько геологических провинций, содержащих щитовые вулканы и вулканические купола . В пределах ближнего борта моря расположено Есть также некоторые регионы пирокластических отложений , шлаковых конусов и небазальтовых куполов, состоящих из лавы особенно высокой вязкости.

Почти все моря находятся на ближней стороне Луны и покрывают 31% поверхности ближней стороны. по сравнению с 2% на дальней стороне. Вероятно, это связано с концентрацией тепловыделяющих элементов под корой на ближней стороне, из-за чего подстилающая мантия нагревалась, частично плавилась, поднималась на поверхность и извергалась. Луны Большая часть морских базальтов извергалась в имбрийский период , 3,3–3,7 миллиарда лет назад, хотя возраст некоторых из них составлял всего 1,2 миллиарда лет. и возрастом 4,2 миллиарда лет.

Старые затвердевшие потоки лавы Моря Дождей образуют морщинистые гребни.

В 2006 году исследование Ины , крошечной впадины в озере Фелиситатис , обнаружило неровные, относительно свободные от пыли образования, которым из-за отсутствия эрозии падающих обломков, казалось, было всего 2 миллиона лет. Лунные землетрясения и выбросы газа указывают на продолжающуюся лунную активность. Свидетельства недавнего лунного вулканизма были обнаружены на 70 участках моря неправильной формы , некоторым из которых менее 50 миллионов лет. Это повышает вероятность существования гораздо более теплой мантии Луны, чем считалось ранее, по крайней мере, на ближней стороне, где глубокая кора значительно теплее из-за большей концентрации радиоактивных элементов. В кратере Лоуэлл были обнаружены доказательства базальтового вулканизма возрастом 2–10 миллионов лет. внутри Восточного бассейна. Некоторое сочетание изначально более горячей мантии и местного обогащения тепловыделяющими элементами в мантии могло быть ответственным за длительную деятельность на дальней стороне Восточного бассейна.

Более светлые области Луны называются террами или, чаще, высокогорьями , потому что они выше большинства морей. Радиометрически они датированы образованием 4,4 миллиарда лет назад и могут представлять собой плагиоклаза кумулаты лунного магматического океана. В отличие от Земли, считается, что никакие крупные лунные горы не образовались в результате тектонических событий.

Концентрация морей на ближней стороне, вероятно, отражает значительно более толстую кору высокогорья Дальней стороны, которая могла образоваться в результате медленного удара второй луны Земли через несколько десятков миллионов лет после образования Луны. Альтернативно, это может быть следствием асимметричного приливного нагрева , когда Луна была намного ближе к Земле.

Ударные кратеры

Дополнительная информация: Список кратеров на Луне.

Вид на кратер Дедал глубиной три километра на обратной стороне Луны.

Основным геологическим процессом, повлиявшим на поверхность Луны, является образование ударных кратеров . с кратерами, образующимися при столкновении астероидов и комет с лунной поверхностью. По оценкам, на обратной стороне Луны имеется около 300 000 кратеров шириной более 1 км (0,6 мили). Лунные кратеры имеют различные формы, в зависимости от их размера. В порядке увеличения диаметра основными типами являются простые кратеры с гладкой чашеобразной внутренней частью и перевернутыми краями, сложные кратеры с плоским дном, террасными стенками и центральными пиками, пиковые кольцевые котловины и многокольцевые котловины с двумя или более концентрическими кольцами пиков. . Подавляющее большинство ударных кратеров имеют круглую форму, но некоторые, такие как Кантор и Янссен , имеют более полигональные очертания, возможно, обусловленные нижележащими разломами и трещинами. Другие, такие как пара Мессье , Шиллер и Даниэль , имеют удлиненную форму. Такое удлинение может быть результатом сильно наклонных ударов, ударов двойных астероидов , фрагментации ударных тел перед ударом по поверхности или близко расположенных вторичных ударов.

Лунная геологическая временная шкала основана на наиболее заметных ударных событиях, таких как многокольцевые образования, такие как Nectaris , Imbrium и Orientale , которые имеют диаметр от сотен до тысяч километров и связаны с широким пластом отложений выбросов, которые образуют региональную стратиграфическую структуру. горизонт . Отсутствие атмосферы, погоды и недавних геологических процессов означает, что многие из этих кратеров хорошо сохранились. лишь несколько многокольцевых бассейнов Хотя окончательно датировано , они полезны для определения относительного возраста. Поскольку ударные кратеры накапливаются с почти постоянной скоростью, подсчет количества кратеров на единицу площади можно использовать для оценки возраста поверхности. Однако необходимо соблюдать осторожность при подсчете кратеров из-за потенциального присутствия вторичных кратеров . Выбросы от ударов могут создавать вторичные кратеры, которые часто появляются скоплениями или цепочками, но также могут возникать в виде изолированных образований на значительном расстоянии от удара. Они могут напоминать первичные кратеры и даже доминировать над небольшими кратерами, поэтому их неопознанное присутствие может исказить оценки возраста.

Радиометрический возраст расплавленных в результате ударов пород, собранных во время миссий Аполлона , составляет от 3,8 до 4,1 миллиардов лет: это было использовано для предположения о периоде поздней тяжелой бомбардировки с усилением ударов.

Изображения высокого разрешения, полученные с Лунного разведывательного орбитального аппарата в 2010-х годах, показывают, что современная скорость образования кратеров значительно выше, чем предполагалось ранее. Считается, что вторичный процесс образования кратеров, вызванный дистальными выбросами, приводит к взбалтыванию верхних двух сантиметров реголита в течение 81 000 лет. Эта скорость в 100 раз выше, чем скорость, рассчитанная на основе моделей, основанных исключительно на прямых воздействиях микрометеоритов.

Лунные вихри

Основная статья: Лунные водовороты

Широкоугольное изображение лунного водоворота, Райнер Гамма длиной 70 километров.

Лунные водовороты — загадочные образования, встречающиеся на поверхности Луны. Они характеризуются высоким альбедо, кажутся оптически незрелыми (т.е. оптическими характеристиками относительно молодого реголита) и часто имеют извилистую форму. Их форма часто подчеркивается областями с низким альбедо, которые вьются между яркими водоворотами. Они расположены в местах с усиленными поверхностными магнитными полями , и многие из них расположены в точках, противоположных основным ударам. Хорошо известные водовороты включают функцию Reiner Gamma и Mare Ingenii . Предполагается, что это области, частично защищенные от солнечного ветра , что приводит к замедлению космического выветривания .

Наличие воды

Основная статья: Лунная вода

Жидкая вода не может сохраняться на лунной поверхности. Под воздействием солнечной радиации вода быстро разлагается в результате процесса, известного как фотодиссоциация , и теряется в космосе. Однако с 1960-х годов ученые выдвинули гипотезу, что водяной лед может откладываться в результате столкновения с кометами или, возможно, образовываться в результате реакции богатых кислородом лунных пород и водорода от солнечного ветра , оставляя следы воды, которые, возможно, могли бы сохраняться в холоде, постоянно затененные. кратеры на обоих полюсах Луны. Компьютерное моделирование показывает, что до 14 000 км. ² (5400 квадратных миль) поверхности может находиться в постоянной тени. Наличие пригодного количества воды на Луне является важным фактором в превращении лунного жилья в экономически эффективный план; альтернатива транспортировке воды с Земли была бы непомерно дорогой.

Спустя годы на поверхности Луны были обнаружены следы воды. В 1994 году эксперимент с бистатическим радаром, проведенный на космическом корабле «Клементина» , указал на существование небольших замерзших карманов воды близко к поверхности. Однако более поздние радиолокационные наблюдения Аресибо позволяют предположить, что эти находки скорее могут быть камнями, выброшенными из молодых ударных кратеров. В 1998 году нейтронный спектрометр космического корабля Lunar Prospector показал, что высокие концентрации водорода присутствуют на первом метре глубины в реголите вблизи полярных регионов. Бусинки вулканической лавы, доставленные на Землю на борту «Аполлона-15», показали небольшое количество воды внутри.

В 2008 году оборудование НАСА Moon Mineralogy Mapper на индийском спутнике Chandrayaan-1 впервые обнаружило богатые водой минералы (показаны синим цветом вокруг небольшого кратера, из которого они были выброшены).

2008 года Космический корабль «Чандраян-1» с тех пор подтвердил существование поверхностного водяного льда, используя бортовой лунный минералогический картограф . Спектрометр наблюдал линии поглощения, общие для гидроксила , в отраженном солнечном свете, что свидетельствует о наличии большого количества водяного льда на поверхности Луны. Космический аппарат показал, что концентрация может достигать 1000 частей на миллион . Используя спектры отражения картографа, непрямое освещение областей в тени подтвердило наличие водяного льда в пределах 20° широты от обоих полюсов в 2018 году. В 2009 году LCROSS отправил ударный элемент массой 2300 кг (5100 фунтов) в постоянно затененный полярный кратер и обнаружил не менее 100 кг (220 фунтов) воды в шлейфе выброшенного материала. Другое исследование данных LCROSS показало, что количество обнаруженной воды приближается к 155 ± 12 кг (342 ± 26 фунтов).

В мае 2011 г. 615–1410 ppm воды в расплавных включениях в лунном образце 74220. сообщалось о знаменитая высокотитановая «оранжевая стеклянная почва» вулканического происхождения, собранная во время миссии «Аполлон-17» в 1972 году. Включения образовались во время взрывных извержений на Луне примерно 3,7 миллиарда лет назад. Эта концентрация сравнима с концентрацией магмы в верхней мантии Земли . Несмотря на значительный селенологический интерес, это открытие не означает, что вода легко доступна, поскольку образец образовался на много километров ниже поверхности, а включения настолько труднодоступны, что потребовалось 39 лет, чтобы найти их в современном состоянии. арт-ионный микрозондовый прибор.

Анализ результатов Moon Mineralogy Mapper (M3) в августе 2018 года впервые выявил «окончательные доказательства» наличия водяного льда на поверхности Луны. Данные выявили отчетливые отражающие признаки водяного льда, в отличие от пыли и других отражающих веществ. Отложения льда были обнаружены на Северном и Южном полюсах, хотя их больше на Юге, где вода задерживается в постоянно затененных кратерах и расщелинах, что позволяет ей сохраняться в виде льда на поверхности, поскольку они защищены от солнца.

В октябре 2020 года астрономы сообщили об обнаружении молекулярной воды на освещенной солнцем поверхности Луны несколькими независимыми космическими аппаратами, в том числе Стратосферной обсерваторией инфракрасной астрономии (SOFIA).

Система Земля-Луна

См. Также: Спутниковая система (астрономия) , Заявленные спутники Земли и Двойная планета.

Орбита

Основные статьи: Орбита Луны , Теория Луны , Лунная орбита и Окололунное пространство.

Вид на вращающуюся Землю и обратную сторону Луны , когда Луна проходит по своей орбите между наблюдающим спутником DSCOVR и Землей.

Земля и Луна образуют спутниковую систему Земля-Луна с общим центром масс или барицентром . Этот барицентр находится на глубине 1700 км (1100 миль) (около четверти радиуса Земли) под поверхностью Земли.

Орбита Луны слегка эллиптическая, с эксцентриситетом орбиты 0,055. геоцентрической Большая полуось лунной орбиты, называемая лунным расстоянием , составляет примерно 400 000 км (250 000 миль или 1,28 световых секунд), что сравнимо с 9,5 оборотов вокруг Земли .

Луна совершает полный оборот вокруг Земли относительно неподвижных звезд, ее сидерический период , примерно раз в 27,3 дня. Однако, поскольку система Земля-Луна одновременно движется по своей орбите вокруг Солнца, это занимает немного больше времени — 29,5 суток. вернуться в ту же лунную фазу , завершив полный цикл, как видно с Земли. Этот синодический период или синодический месяц широко известен как лунный месяц и равен продолжительности солнечного дня на Луне.

Из-за приливного захвата Луна имеет спин-орбитальный резонанс 1:1 . Это соотношение вращения и орбиты делает периоды обращения Луны вокруг Земли равными соответствующим периодам ее вращения . только одна сторона Луны, ее так называемая ближняя сторона По этой причине с Земли видна . Тем не менее, хотя движение Луны находится в резонансе, оно все же не лишено таких нюансов, как либрация , приводящая к небольшому изменению перспективы, в результате чего с течением времени и в зависимости от местоположения на Земле около 59% поверхности Луны становится видимым с Земли.

В отличие от большинства спутников других планет, плоскость орбиты Луны ближе к плоскости эклиптики, планеты чем к экваториальной плоскости . Орбита Луны тонко возмущается Солнцем и Землей множеством мелких, сложных и взаимодействующих способов. Например, плоскость орбиты Луны постепенно вращается раз в 18,61   года. что влияет на другие аспекты лунного движения. Эти последующие эффекты математически описываются законами Кассини .

Минимальное, среднее и максимальное расстояния Луны от Земли с ее угловым диаметром, если смотреть с поверхности Земли, в масштабе

Приливные эффекты

Основные статьи: Приливная сила , Приливное ускорение , Прилив и Теория приливов.

Упрощенная схема гравитационного приливного воздействия Луны на Землю.

Гравитационное притяжение, которое Земля и Луна (а также Солнце) оказывают друг на друга, проявляется в немного большем притяжении на ближайших друг к другу сторонах, что приводит к возникновению приливных сил . Океанские приливы являются наиболее широко наблюдаемым результатом этого, но приливные силы также существенно влияют на другие механизмы Земли, а также на Луну и ее систему.

Твердая лунная кора испытывает приливы амплитудой около 10 см (4 дюйма) в течение 27 дней, состоящие из трех компонентов: фиксированного, обусловленного Землей, поскольку они находятся в синхронном вращении , переменного прилива, обусловленного эксцентриситетом и наклоном орбиты, и небольшого прилива. изменяющийся компонент Солнца. Переменная составляющая, вызванная Землей, возникает в результате изменения расстояния и либрации в результате эксцентриситета и наклона орбиты Луны (если бы орбита Луны была идеально круглой и ненаклоненной, были бы только солнечные приливы). Согласно недавним исследованиям, ученые предполагают, что влияние Луны на Землю может способствовать поддержанию магнитного поля Земли .

Совокупный эффект стресса, создаваемого этими приливными силами, приводит к лунным землетрясениям . Лунные землетрясения встречаются гораздо реже и слабее землетрясений, хотя лунные землетрясения могут длиться до часа – значительно дольше, чем земные землетрясения – из-за рассеяния сейсмических колебаний в сухой фрагментированной верхней коре. Существование лунотрясений было неожиданным открытием сейсмометров, установленных на Луне Аполлона астронавтами с 1969 по 1972 год.

Наиболее известным эффектом приливных сил является повышение уровня моря, называемое океанскими приливами. В то время как Луна оказывает большую часть приливных сил, Солнце также оказывает приливные силы и, следовательно, способствует приливам до 40% приливной силы Луны; во взаимодействии возникают весенние и приливные приливы .

Приливы — это две выпуклости в земном океане, одна на стороне, обращенной к Луне, а другая — на противоположной стороне. Когда Земля вращается вокруг своей оси, одна из океанских выпуклостей (прилив) удерживается на месте «под» Луной, а другой такой прилив – противоположный. В результате примерно за 24 часа происходят два прилива и два отлива. Поскольку Луна вращается вокруг Земли в том же направлении, что и Земля, приливы происходят примерно каждые 12 часов 25 минут; эти 25 минут обусловлены временем обращения Луны вокруг Земли.

Если бы Земля была водным миром (без континентов), она вызвала бы прилив размером всего в один метр, и этот прилив был бы очень предсказуемым, но океанские приливы сильно изменяются под воздействием других эффектов:

• фрикционная связь воды с вращением Земли через дно океана
• инерция движения воды
• океанские бассейны, мелеющие вблизи суши
• плеск воды между различными океанскими бассейнами

В результате время приливов в большинстве точек Земли является продуктом наблюдений, которые, кстати, объясняются теорией.

Эволюция системы

Задержки приливных пиков как океанских, так и твердотельных приливов вызывают крутящий момент, противодействующий вращению Земли. Это «истощает» угловой момент и кинетическую энергию вращения Земли, замедляя вращение Земли. Этот угловой момент, потерянный с Земли, передается Луне в процессе, известном как приливное ускорение , которое поднимает Луну на более высокую орбиту, одновременно снижая орбитальную скорость вокруг Земли.

Таким образом, расстояние между Землей и Луной увеличивается, а вращение Земли в ответ замедляется. Измерения с помощью лазерных рефлекторов, оставленных во время миссий Аполлона ( эксперименты по определению местоположения на Луне ), показали, что расстояние до Луны увеличивается на 38 мм (1,5 дюйма) в год (примерно со скоростью роста человеческих ногтей). Атомные часы показывают, что земные сутки удлиняются примерно на 17 микросекунд каждый год. медленно увеличивая скорость, с которой UTC корректируется на дополнительные секунды .

Из-за этого приливного сопротивления вращение Земли и период обращения Луны очень медленно совпадают. Это совпадение сначала приводит к приливному захвату более легкого тела орбитальной системы, как это уже произошло с Луной. Теоретически через 50 миллиардов лет Вращение Земли замедлится до точки, соответствующей орбитальному периоду Луны, в результате чего Земля всегда будет обращена к Луне одной и той же стороной. Однако Солнце станет красным гигантом , скорее всего, задолго до этого поглотит систему Земля-Луна.

Если система Земля-Луна не охвачена увеличившимся Солнцем, сопротивление солнечной атмосферы может привести к разрушению орбиты Луны. Как только орбита Луны приблизится на расстояние 18 470 км (11 480 миль), она пересечет предел Роша Земли , а это означает, что приливное взаимодействие с Землей разорвет Луну на части, превратив ее в кольцевую систему . Большинство орбитальных колец начнут распадаться, и обломки столкнутся с Землей. Следовательно, даже если Солнце не поглотит Землю, планета может остаться безлунной.

Позиция и внешний вид

См. Также: Лунное наблюдение.

Либрация и угла обзора Луны — небольшое изменение видимого размера в течение одного лунного месяца, если смотреть из северного полушария Земли.

Луны Самая высокая высота в кульминации зависит от ее лунной фазы или, точнее, ее орбитального положения и времени года, или, точнее, от положения земной оси. Полная луна самая высокая на небе зимой и самая низкая летом (соответственно для каждого полушария), при этом ее высота меняется от темной луны к противоположной.

На Северном и Южном полюсах Луна находится над горизонтом 24 часа в течение двух недель каждого тропического месяца (около 27,3 дня), что сравнимо с полярным днем ​​тропического года . Зоопланктон в Арктике использует лунный свет , когда Солнце находится за горизонтом . месяцами

Видимая ориентация Луны зависит от ее положения на небе и полушария Земли, из которого на нее смотрят. В северном полушарии он кажется перевернутым по сравнению с видом из южного полушария . Иногда кажется, что «рога» полумесяца направлены скорее вверх, чем в сторону. Это явление называется влажной луной и чаще встречается в тропиках .

Расстояние между Луной и Землей варьируется от примерно 356 400 км (221 500 миль) ( перигей ) до 406 700 км (252 700 миль) (апогей), в результате чего расстояние до Луны и ее видимый размер колеблются до 14%. Луны В среднем угловой диаметр составляет около 0,52°, что примерно соответствует видимому размеру Солнца (см. § Затмения ). Кроме того, чисто психологический эффект, известный как иллюзия Луны , заставляет Луну казаться больше, когда она находится близко к горизонту.

Несмотря на приливное запирание Луны, в результате либрации около 59% поверхности Луны становится видимым с Земли в течение одного месяца.

Вращение

Сравнение Луны слева, вращающейся с приливным запиранием (правильно), и Луны справа, без вращения (неверно).

Приливно -синхронное вращение Луны, когда она вращается вокруг Земли, приводит к тому, что она всегда остается почти одной и той же стороной, повернутой к планете. Сторона Луны, обращенная к Земле, называется ближней стороной , а противоположная — дальней стороной . Дальнюю сторону часто неточно называют «темной стороной», но на самом деле она освещается так же часто, как и ближняя: раз в 29,5 земных суток. В период от темной луны до новолуния ближняя сторона темна.

Первоначально Луна вращалась с большей скоростью, но в начале своей истории ее вращение замедлилось и стало приливно-зависимым в этой ориентации в результате эффектов трения , связанных с приливными деформациями, вызванными Землей. Со временем энергия вращения Луны вокруг своей оси рассеивалась в виде тепла, пока не прекратилось вращение Луны относительно Земли. В 2016 году ученые-планетологи, используя данные, собранные в ходе миссии NASA Lunar Prospector в 1998–1999 годах , обнаружили две богатые водородом области (скорее всего, бывший водяной лед) на противоположных сторонах Луны. Предполагается, что эти участки были полюсами Луны миллиарды лет назад, прежде чем она была прижата к Земле.

Освещение и фазы

См. также: Фаза Луны , Лунный свет и Гало (оптическое явление).

Ежемесячные изменения угла между направлением солнечного света и видом с Земли, а также возникающие в результате фазы Луны , если смотреть из северного полушария . Расстояние Земля -Луна не в масштабе.

Половина поверхности Луны всегда освещена Солнцем (кроме лунного затмения ). Земля также отражает свет на Луну, который иногда можно наблюдать как земной свет , когда он отражается обратно на Землю от областей ближней стороны Луны , не освещенных Солнцем.

Поскольку осевой наклон Луны по отношению к эклиптике составляет 1,5427°, за каждый драконический год (346,62 дня) Солнце перемещается от 1,5427° к северу от лунного экватора до 1,5427° к югу от него, а затем обратно, так же, как на Земле Солнце перемещается из тропика Рака в тропик Козерога и обратно один раз в тропический год . Таким образом, полюса Луны находятся в темноте в течение половины драконического года (или видна только часть Солнца), а затем освещены в течение половины драконического года. Количество солнечного света, попадающего на горизонтальные участки вблизи полюсов, зависит от угла высоты Солнца. Но эти «времена года» мало влияют на экваториальные районы.

При разном положении Луны Солнце освещает разные ее участки. Это освещение различных лунных областей, если смотреть с Земли, создает различные лунные фазы в течение синодического месяца . Фаза равна площади видимой лунной сферы, освещаемой Солнцем. Эта площадь или степень освещенности определяется выражением $(1-\cos e)/2=\sin ^{2}(e/2)$, где $e$ – это удлинение (т.е. угол между Луной, наблюдателем на Земле и Солнцем).

Яркость и видимый размер Луны меняются также из-за ее эллиптической орбиты вокруг Земли . В перигее (самом близком), поскольку Луна находится на 14% ближе к Земле, чем в апогее (наиболее удаленном), она образует телесный угол , который на 30% больше. Следовательно, при одной и той же фазе яркость Луны также варьируется до 30% между апогеем и перигеем. Полнолуние (или новолуние) в таком положении называется суперлунием .

Наблюдательные явления

Существуют исторические разногласия по поводу того, меняются ли наблюдаемые особенности на поверхности Луны с течением времени. Сегодня многие из этих утверждений считаются иллюзорными из-за наблюдений в различных условиях освещения, плохого астрономического зрения или неадекватных рисунков. Тем не менее, выделение газа иногда происходит и может быть причиной небольшого процента зарегистрированных лунных переходных явлений . Недавно было высказано предположение, что область лунной поверхности диаметром примерно 3 км (1,9 мили) была изменена в результате выброса газа около миллиона лет назад.

Альбедо и цвет

Меняющийся видимый цвет Луны, отфильтрованный атмосферой Земли

Луна имеет исключительно низкое альбедо , что придает ей отражательную способность немного ярче, чем у изношенного асфальта . Несмотря на это, это самый яркий объект на небе после Солнца . Частично это связано с усилением яркости оппозиционного всплеска ; Луна в четверть фазы яркая лишь на одну десятую, а не вдвое ярче, чем в полнолуние . Кроме того, постоянство цвета в зрительной системе меняет отношения между цветами объекта и его окружения, а поскольку окружающее небо сравнительно темное, освещенная солнцем Луна воспринимается как яркий объект. Края полной луны кажутся такими же яркими, как и центр, без затемнения по краям из-за отражающих свойств лунного грунта , который отражает свет больше в сторону Солнца, чем в другие направления. Цвет Луны зависит от света, который она отражает, что, в свою очередь, зависит от поверхности Луны и ее особенностей, например, от наличия больших темных областей. В целом лунная поверхность отражает серый свет с коричневым оттенком.

Иногда Луна может казаться красной или синей. он может казаться красным Во время лунного затмения из-за того, что красный спектр солнечного света преломляется на Луну атмосферой Земли. Из-за красного цвета лунные затмения иногда называют кровавыми лунами . Луна также может казаться красной, когда она появляется под низким углом и сквозь плотную атмосферу.

Луна может казаться синей в зависимости от присутствия в воздухе определенных частиц. например, вулканические частицы, в этом случае ее можно назвать голубой луной .

Поскольку слова «красная луна» и «синяя луна» также могут использоваться для обозначения определенных полнолуний в году, они не всегда относятся к присутствию красного или синего лунного света .

Затмения

Основные статьи: Солнечное затмение , Лунное затмение , Солнечные затмения на Луне и цикл затмений.

Солнечное затмение заставляет Солнце закрываться, обнажая белую корону .

Луна окрашена в красноватый цвет во время лунного затмения.

Затмения происходят только тогда, когда Солнце, Земля и Луна находятся на прямой линии (это называется « сизигия »). Солнечные затмения происходят в новолуние , когда Луна находится между Солнцем и Землей. Напротив, лунные затмения происходят в полнолуние, когда Земля находится между Солнцем и Луной. Видимый размер Луны примерно такой же, как у Солнца, причем оба они видны с расстояния около половины градуса в ширину. Солнце намного больше Луны, но именно гораздо большее расстояние придает ему тот же видимый размер, что и гораздо более близкая и гораздо меньшая Луна с точки зрения Земли. Изменения видимого размера из-за некруговых орбит также почти одинаковы, хотя и происходят в разных циклах. Это делает возможными как полные (когда Луна кажется больше Солнца), так и кольцевые (когда Луна кажется меньше Солнца) солнечные затмения. При полном затмении Луна полностью закрывает диск Солнца и солнечная корона становится видимой невооруженным глазом .

Поскольку расстояние между Луной и Землей со временем очень медленно увеличивается, угловой диаметр Луны уменьшается. По мере того, как оно превращается в красного гиганта , размер Солнца и его видимый диаметр на небе медленно увеличиваются. Сочетание этих двух изменений означает, что сотни миллионов лет назад Луна всегда полностью закрывала Солнце во время солнечных затмений, и никакие кольцевые затмения были невозможны. Аналогично, через сотни миллионов лет Луна больше не будет полностью закрывать Солнце, и полных солнечных затмений не произойдет.

Поскольку орбита Луны вокруг Земли наклонена примерно на 5,145° (5°9’) к орбите Земли вокруг Солнца , затмения не происходят в каждое полнолуние и новолуние. Чтобы произошло затмение, Луна должна находиться вблизи пересечения двух орбитальных плоскостей. Периодичность и повторяемость затмений Солнца Луной и Луны Землей описывается саросом , имеющим период примерно 18 лет.

Поскольку Луна постоянно закрывает вид на круглую область неба шириной в полградуса, родственное явление затмения происходит, когда яркая звезда или планета проходит за Луной и закрывается: скрывается из поля зрения. Таким образом, солнечное затмение — это затмение Солнца. Поскольку Луна расположена сравнительно близко к Земле, затмения отдельных звезд видны не везде на планете и не в одно и то же время. Из-за прецессии лунной орбиты каждый год затмеваются разные звезды.

История исследований и присутствия человека

Основные статьи: Исследование Луны , Список космических кораблей, вращавшихся вокруг Луны , Список миссий на Луну и Список лунных зондов.

Дотелескопическое наблюдение (до 1609 г.)

Основная статья: Исследование Луны § До космического полета

Некоторые полагают, что древнейшие наскальные рисунки, датированные 40 000 лет назад, изображающие быков и геометрические фигуры, возрастом 20–30 000 лет или счетные палочки использовались для наблюдения за фазами Луны, фиксируя время с помощью возрастания и убывания фаз Луны . Одним из самых ранних обнаруженных возможных изображений Луны является наскальная скульптура Ортостат 47, датируемая 3000 годом до нашей эры в Ноуте , Ирландия. с небесным диском Небры ок . 1800–1600 гг. До н.э. - еще одно изображение, признанное самым старым.

Древнегреческий ) рассуждал , философ Анаксагор ( ум. 428 г. до н. э. что Солнце и Луна представляют собой гигантские сферические камни, и что последняя отражает свет первой. В другом месте, в V-IV веках до нашей эры , вавилонские астрономы зафиксировали 18-летний Сароса цикл лунных затмений . а индийские астрономы описали ежемесячное удлинение Луны. Китайский астроном Ши Шен ( эт. IV в. до н. э.) дал указания по предсказанию солнечных и лунных затмений.

В Аристотелем (384–322 до н.э.) описании Вселенной Луна обозначала границу между сферами изменчивых элементов (земля, вода, воздух и огонь) и нетленными звездами эфира , влиятельная философия , которая будет доминировать. на протяжении веков. Архимед (287–212 до н. э.) спроектировал планетарий, который мог рассчитывать движение Луны и других объектов Солнечной системы. Во 2 веке до нашей эры Селевк из Селевкии правильно предположил, что приливы возникают из-за притяжения Луны и что их высота зависит от положения Луны относительно Солнца . В том же веке Аристарх вычислил размер и расстояние Луны от Земли, получив значение расстояния, примерно в двадцать раз радиус Земли превышающее .

Хотя китайцы династии Хань считали, что Луна — это энергия, равная ци , их теория «излучающего влияния» признавала, что свет Луны был просто отражением Солнца, а Цзин Фан (78–37 до н.э.) отмечал сферичность. Луны. Птолемей (90–168 гг. н. э.) значительно улучшил числа Аристарха, рассчитав среднее расстояние в 59 раз больше радиуса Земли и диаметр в 0,292 диаметра Земли, что близко к правильным значениям примерно 60 и 0,273 соответственно. Во II веке нашей эры Люциан написал роман «Правдивая история» , в котором герои путешествуют на Луну и знакомятся с ее обитателями. В 510 году нашей эры индийский астроном Арьябхата упомянул в своей «Арьябхатии» , что отраженный солнечный свет является причиной сияния Луны. Астроном и физик Ибн аль-Хайсам (965–1039) обнаружил, что солнечный свет не отражается от Луны, как зеркало, а излучается из каждой части освещенной солнцем поверхности Луны во всех направлениях. Шэнь Го (1031–1095) из династии Сун создал аллегорию, приравнивающую растущую и убывающую Луну к круглому шару из отражающего серебра, который, если его облить белым порошком и смотреть сбоку, выглядит как полумесяц.

В средние века , до изобретения телескопа, Луну все чаще считали сферой, хотя многие считали, что она «идеально гладкая».

Телескопические исследования (1609–1959)

Основная статья: Исследование Луны § До космического полета

Галилеем Зарисовки Луны, сделанные из новаторского труда Sidereus Nuncius (1610 г.), в котором среди других находок публикуются первые описания топографии Луны.

В 1609 году Галилео Галилей использовал один из первых телескопов, чтобы сделать рисунки Луны для своей книги Sidereus Nuncius , и пришел к выводу, что она не гладкая, а имеет горы и кратеры. Томас Хэрриот сделал, но не опубликовал такие рисунки несколькими месяцами ранее.

Затем последовало телескопическое картографирование Луны: позже, в 17 веке, усилия Джованни Баттиста Риччоли и Франческо Мария Гримальди привели к созданию системы наименования лунных объектов, которая используется сегодня. Более точная Mappa Selenographica 1834–1836 годов Вильгельма Бира и Иоганна Генриха фон Медлера и связанная с ними книга 1837 года Der Mond , первое тригонометрически точное исследование особенностей Луны, включало высоты более тысячи гор и ввело изучение Луна с точностью, возможной в земной географии. Лунные кратеры, впервые отмеченные Галилеем, считались вулканическими не предположил до тех пор, пока в 1870-х годах Ричард Проктор , что они образовались в результате столкновений. Эта точка зрения получила поддержку в 1892 году в результате экспериментов геолога Гроува Карла Гилберта и сравнительных исследований 1920–1940-х годов. что привело к развитию лунной стратиграфии , которая к 1950-м годам стала новой и развивающейся отраслью астрогеологии .

Первые полеты на Луну (1959–1976).

См. Также: Космическая гонка и высадка на Луну.

После Второй мировой войны были разработаны первые системы запуска , которые к концу 1950-х годов достигли возможностей, позволивших Советскому Союзу и США запускать космические корабли в космос. Холодная война способствовала тщательному развитию систем запуска двумя государствами, что привело к так называемой космической гонке и ее более поздней фазе - лунной гонке, что привело к ускорению усилий и интереса к исследованию Луны .

Первый вид обратной стороны Луны , сделанный «Луной-3» 7 октября 1959 года. Хорошо видно Море Московиенсе (вверху справа) и тройку кобыл Маре Кризиум , Маре Маргинис и Маре Смити (слева в центре).

После первого космического полета «Спутника-1» в 1957 году во время Международного геофизического года космические корабли советской « Луна программы » первыми достигли ряда целей. После трех безымянных неудачных миссий в 1958 году первый искусственный объект «Луна-1» вырвался из-под земного притяжения и пролетел рядом с Луной в 1959 году. Позже в том же году первый искусственный объект «Луна-2» достиг поверхности Луны, намеренно столкнувшись с ней . К концу года «Луна-3» стала первым искусственным объектом, достигшим обычно закрытой обратной стороны Луны , сделав ее первые фотографии.Первым космическим кораблем, совершившим успешную мягкую посадку на Луну, была «Луна-9» , а первым аппаратом, вышедшим на орбиту Луны, была «Луна-10» , оба в 1966 году.

Восход Земли , первое цветное изображение Земли , полученное человеком с Луны во время полета Аполлона-8 (1968 г.), когда космический корабль с экипажем покинул околоземную орбиту и достиг другого астрономического тела.

После того, как президент Джон Ф. Кеннеди в 1961 году пообещал высадить экипаж на Луну до конца десятилетия, Соединенные Штаты под руководством НАСА запустили серию беспилотных зондов для лучшего понимания лунной поверхности в рамках подготовки к пилотируемым миссиям: реактивного движения Лаборатории Программа «Рейнджер» , программа «Лунный орбитальный аппарат» и программа «Сервейер» . с экипажем программа «Аполлон» Параллельно разрабатывалась ; После серии испытаний космического корабля «Аполлон» на околоземной орбите без экипажа и с экипажем, а также в связи с возможной высадкой советского человека на Луну , в 1968 году «Аполлон-8» совершил первую человеческую миссию на лунную орбиту (первые земляне, две черепахи, облетели лунную орбиту). Советского Союза Луна тремя месяцами ранее на Зонде 5 , а затем черепахи на Зонде 6 ).

Впервые человек высадился на Луну и любое инопланетное тело, когда Нил Армстронг , командир американской миссии «Аполлон-11» , ступил на Луну в 02:56 UTC 21 июля 1969 года. Считается кульминацией космической гонки . около 500 миллионов человек во всем мире смотрели передачу телекамеры «Аполлон» — на тот момент это была самая большая телеаудитория прямой трансляции. В то же время еще одна миссия, роботизированная миссия по возвращению образцов «Луна-15» Советского Союза, находилась на орбите вокруг Луны, став вместе с «Аполлоном-11» первым в истории случаем одновременного проведения двух внеземных миссий.

Миссии «Аполлон» с 11 по 17 (за исключением «Аполлона-13» , который прервал запланированную посадку на Луну) удалили 380,05 кг (837,87 фунтов) лунной породы и почвы в 2196 отдельных образцах . Пакеты научных приборов были установлены на поверхности Луны во время всех посадок Аполлона. долгоживущие приборные станции , включающие зонды теплового потока, сейсмометры и магнитометры были установлены Аполлона-12 , 14 , 15 , 16 и 17 На посадочных площадках . Прямая передача данных на Землю завершилась в конце 1977 года по бюджетным соображениям. станций но поскольку массивы ретрорефлекторов углового куба лунной лазерной локации являются пассивными инструментами, они все еще используются. Аполлон-17 в 1972 году остается последней миссией на Луну с экипажем. Эксплорер 49 в 1973 году был последним американским зондом, направлявшимся на Луну до 1990-х годов.

Советский Союз продолжал отправлять роботизированные миссии на Луну до 1976 года, развернув в 1970 году с «Луной-17» первый дистанционно управляемый вездеход « Луноход-1» на внеземной поверхности, а также собрав и вернув 0,3 кг образцов горных пород и почвы с помощью трех с Луны миссий по возврату образцов ( Луна). 16 в 1970 году, Луна 20 в 1972 году и Луна 24 в 1976 году).

Лунный договор и отсутствие исследований (1976–1990)

Основная статья: Лунный договор

затишье, длившееся четырнадцать на Луну на Луну в 1976 году советской наступало миссии году в После последней советской миссии после последней 1976 почти лунное лет . На околоземной орбите развиваются и постоянно работают, помимо спутников связи , спутники наблюдения Земли (например, программа «Ландсат» , 1972 г.), космические телескопы и особенно космические станции (например, программа «Салют» , 1971 г.).

, заключенный до 1979 года Договор о Луне и ратифицированный в 1984 году немногими подписавшими его сторонами, был едва ли не единственным крупным мероприятием, касающимся Луны до 1990 года.

Возобновление разведки (1990 – настоящее время)

Карта всех мест мягкой посадки на обратной стороне Луны (2024 г.)

В 1990 году Хитен — Хагоромо , первая специализированная лунная миссия с 1976 года достигла Луны. Отправленный Японией , он стал первой миссией на Луну, которая не была миссией Советского Союза или США.

В 1994 году США посвятили миссию по повторному полету космического корабля « Клементина » на Луну, впервые с 1973 года. В ходе этой миссии была получена первая почти глобальная топографическая карта Луны и первые глобальные мультиспектральные изображения лунной поверхности. . В 1998 году за этим последовала миссия Lunar Prospector , приборы которой показали наличие избытка водорода на лунных полюсах, что, вероятно, было вызвано наличием водяного льда в верхних нескольких метрах реголита внутри постоянно затененных кратеров. .

В последующие годы была осуществлена ​​серия первых миссий на Луну новой группы государств, активно изучающих Луну.В период с 2004 по 2006 год первый космический корабль Европейского космического агентства (ЕКА) ( SMART-1 ) достиг Луны, зафиксировав первое детальное исследование химических элементов на лунной поверхности. Китайская программа исследования Луны впервые достигла Луны с помощью орбитального аппарата «Чанъэ-1» (2007–2009 гг.). получение полного изображения карты Луны. Индия впервые достигла Луны, облетела ее орбиту и столкнулась с ней в 2008 году с помощью своего «Чандраян-1» и лунного ударного зонда , став пятым и шестым государством, сделавшим это, создав химическую, минералогическую и фотогеологическую карту Луны с высоким разрешением. поверхности и подтвердил наличие молекул воды в лунном грунте .

США запустили Лунный разведывательный орбитальный аппарат (LRO) и ударный аппарат LCROSS 18 июня 2009 года. LCROSS завершил свою миссию, совершив запланированный и широко наблюдаемый удар в кратере Кабеус 9 октября 2009 года. тогда как LRO в настоящее время работает, получая точную лунную альтиметрию и изображения высокого разрешения.

Китай продолжил свою лунную программу в 2010 году с помощью «Чанъэ-2» , составлявшего карту поверхности с более высоким разрешением в течение восьмимесячного периода, а в 2013 году с помощью «Чанъэ-3» , лунного корабля вместе с луноходом по имени Юту ( китайский : 玉兔 ; букв. «Нефритовый кролик»). Это была первая миссия лунохода после Лунохода-2 в 1973 году и первая мягкая посадка на Луну после Луны-24 в 1976 году, что сделало Китай третьей страной, добившейся этого.

В 2014 году первый зонд, финансируемый из частных источников, — Лунная миссия Мемориала Манфреда — достиг Луны.

Другой китайский вездеход «Чанъэ-4 » совершил первую посадку на обратной стороне Луны в начале 2019 года.

свой второй зонд «Чандраян-2» Также в 2019 году Индия успешно отправила на Луну .

В 2020 году Китай осуществил свою первую роботизированную миссию по возврату образцов ( Чанъэ-5 ), вернув на Землю 1731 грамм лунного материала.

США разработали планы возвращения на Луну начиная с 2004 года. а с подписанием Соглашения Артемиды в 2020 году под руководством США программа Артемида направлена ​​на возвращение астронавтов на Луну в 2020-х годах. К Соглашениям присоединилось все большее число стран. Введение «Соглашений Артемиды» послужило толчком к возобновлению дискуссии о международных рамках и сотрудничестве в области лунной деятельности, основанной на Лунном договоре под руководством ЕКА и концепции Лунной деревни .

В 2023 и 2024 годах Индия и Япония стали четвертой и пятой страной, совершившей мягкую посадку космического корабля на Луну, после Советского Союза и США в 1960-х годах и Китая в 2010-х годах. Примечательно, что японский космический корабль « Умный посадочный модуль для исследования Луны » пережил три лунные ночи. Посадочный модуль ИМ-1 стал первым коммерческим спускаемым аппаратом, совершившим посадку на Луну в 2024 году.

Китай запустил корабль «Чанъэ-6» 3 мая 2024 года , который осуществил еще один возврат лунных образцов с обратной стороны Луны . На борту также находился китайский марсоход для проведения инфракрасной спектроскопии лунной поверхности. Пакистан отправил лунный орбитальный аппарат ICUBE-Q вместе с «Чанъэ-6».

Nova-C 2 , iSpace Lander и Blue Ghost планируется запустить на Луну в 2024 году.

Будущее

Смотрите также: Список предлагаемых миссий на Луну.

«Артемиды-2» Экипаж с первой женщиной , цветным человеком и астронавтом, не являющимся гражданином США, планировал отправиться на Луну, запланированный на 2025 год, и вернет людей на Луну впервые после «Аполлона-17» в 1972 году. Слева по часовой стрелке : Кох , Гловер , Хансен и Уайзман .

Помимо развивающейся программы «Артемида» и поддержки коммерческих служб лунной полезной нагрузки , возглавил международное и коммерческое открытие Луны с экипажем и отправил на Луну в 2020-х годах первую женщину , цветного человека и негражданина США, Китай продолжает свою амбициозную программу в Чанъэ , ​​объявив о совместных миссиях с российской программой «Луна-Глоб» . И китайская, и американская лунные программы преследуют цель создать в 2030-х годах лунную базу вместе со своими международными партнерами, хотя США и их партнеры сначала создадут орбитальную станцию ​​​​Lunar Gateway в 2020-х годах, с которой миссии «Артемида» высадят человеческую посадку. Система создания временных надводных лагерей.

В то время как миссии «Аполлон» носили исследовательский характер, программа «Артемида» планирует обеспечить более постоянное присутствие. С этой целью НАСА сотрудничает с лидерами отрасли для создания таких ключевых элементов, как современная коммуникационная инфраструктура. Демонстрация возможности подключения 4G будет запущена на борту спускаемого аппарата Intuitive Machines Nova-C в 2024 году. Еще одно внимание уделяется использованию ресурсов на месте , что является ключевой частью лунных программ DARPA . DARPA обратилось к отраслевым партнерам с просьбой разработать 10-летний план лунной архитектуры, который позволит положить начало лунной экономике.

Человеческое присутствие

Смотрите также: Присутствие человека в космосе

Последний раз люди высаживались на Луну во время программы «Аполлон» , серии исследовательских миссий с экипажем, выполненных с 1969 по 1972 год. С 2006 года на лунной орбите постоянно присутствуют орбитальные аппараты , выполняющие в основном наблюдения за Луной и обеспечивающие ретрансляционную связь для роботизированных миссий на лунной поверхности. .

Лунные орбиты и орбиты вокруг точек Лагранжа Земля-Луна используются для создания окололунной инфраструктуры, позволяющей увеличить активность человека в окололунном пространстве , а также на поверхности Луны. Для миссий на обратной стороне Луны или в северных и южных полярных регионах Луны необходимы космические корабли со специальными орбитами, такие как спутник-ретранслятор Queqiao и Queqiao-2 или планируемая первая внеземная космическая станция Lunar Gateway .

Человеческое воздействие

См. также: Космический мусор , Устойчивость космоса , Список искусственных объектов на Луне , Космическое искусство § Искусство в космосе , Лунная база , Лунные ресурсы § Горное дело , Туризм на Луне и Космическая археология

Артефакты человеческой деятельности, пакет экспериментов на лунной поверхности Аполлона-17

Хотя Луна имеет самую низкую категорию целей планетарной защиты , ее деградация как первозданного тела и научного объекта обсуждалась. Если с Луны будет проводиться астрономия , она должна быть свободна от любого физического и радиозагрязнения . Хотя на Луне нет значительной атмосферы, движение транспорта и воздействия на Луну вызывают появление облаков пыли, которые могут распространяться далеко и, возможно, загрязнять исходное состояние Луны и ее особое научное содержание. Ученый Элис Горман утверждает, что, хотя Луна негостеприимна, она не мертва, и что устойчивая человеческая деятельность потребует отношения к экологии Луны как к соучастнику.

Так называемое « дело тихоходок » с разбившимся в 2019 году посадочным модулем «Берешит» и перевозкой на нем тихоходок обсуждалось как пример отсутствия мер и отсутствия международного регулирования для защиты планет .

Космический мусор за пределами Земли вокруг Луны рассматривается как будущая проблема с увеличением числа миссий на Луну, особенно как опасность для таких миссий. Таким образом, обращение с лунными отходами было поднято как проблема, которую должны решить будущие лунные миссии, особенно на поверхности.

Человеческие останки были доставлены на Луну, в том числе частными компаниями, такими как Celestis и Elysium Space . Поскольку Луна была священной или значимой для многих культур, практика космических захоронений вызвала критику со стороны лидеров коренных народов . Например, тогдашний навахо президент Альберт Хейл раскритиковал НАСА за отправку кремированного праха ученого Юджина Шумейкера на Луну в 1998 году.

Помимо остатков человеческой деятельности на Луне, на Луне были запланированы постоянные инсталляции, такие как произведение искусства Музея Луны , послания доброй воли Аполлона-11 , шесть лунных мемориальных досок , мемориал павшему астронавту и другие артефакты.

Продолжают активны долгосрочные миссии некоторые орбитальные аппараты, такие как запущенный в 2009 году Lunar Reconnaissance Orbiter, наблюдающий за Луной для будущих миссий, а также некоторые посадочные модули, такие как запущенный в 2013 году Chang'e 3 с его лунным ультрафиолетовым телескопом, который все еще работает. Пять ретрорефлекторов были установлены на Луне с 1970-х годов и с тех пор используются для точных измерений физических либраций с помощью лазерной локации до Луны .

по Различные агентства и компании планируют несколько миссий обеспечению долгосрочного присутствия человека на Луне, при этом « Лунные врата» являются на данный момент наиболее продвинутым проектом в рамках программы «Артемида» .

Астрономия с Луны

Дополнительная информация: Внеземное небо § Луна.

Концепция LCRT радиотелескопа на Луне

Луна признана отличным местом для телескопов. Это относительно недалеко; некоторые кратеры вблизи полюсов постоянно темные и холодные и особенно полезны для инфракрасных телескопов ; а радиотелескопы на дальней стороне будут защищены от радиопереговоров Земли. Лунный грунт , хотя и представляет проблему для любых движущихся частей телескопов , может быть смешан с углеродными нанотрубками и эпоксидными смолами и использован в конструкции зеркал диаметром до 50 метров. Лунно- зенитный телескоп можно дешево сделать с помощью ионной жидкости .

В апреле 1972 года миссия «Аполлон-16» записала различные астрономические фотографии и спектры в ультрафиолете с помощью камеры/спектрографа дальнего ультрафиолета .

Луна также была местом наблюдения за Землей , особенно в культурном плане, как это видно на фотографии 1968 года под названием «Восход Земли» , сделанной Биллом Андерсом с корабля «Аполлон-8» . Земля появляется на небе Луны с видимым размером от 1° 48 ′ до 2°, в три-четыре раза больше Луны или Солнца на земном небе или примерно в ширину двух мизинцев на расстоянии вытянутой руки.

Жизнь на Луне

Основная статья: Лунное жилье

Астронавт Базз Олдрин в костюме жизнеобеспечения оглядывается на первую лунную среду обитания и базу , во время Аполлона , лунный модуль «Орел спокойствия» - 11 (1969), первой высадки экипажа на Луну.

Единственные случаи проживания людей на Луне происходили в лунном модуле «Аполлон» в течение нескольких дней (например, во время миссии «Аполлон-17» ). Одна из проблем для астронавтов во время их пребывания на поверхности заключается в том, что лунная пыль прилипает к их скафандрам и уносится в их каюты. Астронавты могли попробовать и почувствовать запах пыли, которая пахнет порохом и получила название «аромат Аполлона». Эта мелкая лунная пыль может вызвать проблемы со здоровьем .

В 2019 году в ходе эксперимента на посадочном модуле «Чанъэ-4» как минимум одно семя растения проросло . Он был занесен с Земли вместе с другой мелкой жизнью в ее Лунной микроэкосистеме .

Юридический статус

См. также: Космическое право , Политика космического пространства , Пропаганда космоса и Колонизация Луны.

Хотя лунные корабли разбросали вымпелы Советского Союза по Луне флаги США символически установили , а астронавты Аполлона на местах их приземления , ни одна страна не претендует на владение какой-либо частью поверхности Луны. Точно так же никакая частная собственность на части Луны или на всю Луну не считается заслуживающей доверия.

1967 года Договор о космосе определяет Луну и все космическое пространство как « провинцию всего человечества ». Он ограничивает использование Луны мирными целями, прямо запрещая военные объекты и оружие массового поражения . Большинство стран являются участниками этого договора. 1979 года Соглашение о Луне было создано для разработки и ограничения эксплуатации ресурсов Луны какой-либо отдельной страной, оставляя это на усмотрение еще не определенного международного режима регулирования. По состоянию на январь 2020 года его подписали и ратифицировали 18 стран. ни один из которых не обладает возможностями пилотируемого космического полета .

С 2020 года страны присоединились к США в Соглашении Артемиды , которое бросает вызов договору. Кроме того, США в президентском указе («О поощрении международной поддержки восстановления и использования космических ресурсов») подчеркнули, что «Соединенные Штаты не рассматривают космическое пространство как «всеобщее достояние » » и называют Соглашение о Луне «мирным достоянием». неудачная попытка ограничить свободное предпринимательство».

После того, как Австралия подписала и ратифицировала Договор о Луне в 1986 году, а также Соглашения Артемиды в 2020 году, возникла дискуссия о том, можно ли их гармонизировать. В этом свете Соглашение о реализации Лунного договора как способ компенсировать недостатки Лунного договора и гармонизировать его с другими законами и соглашениями, такими как Соглашения Артемиды, что позволит ему получить более широкое признание. выступает за

В условиях такого растущего коммерческого и национального интереса, особенно в отношении разведочных территорий, законодатели США в конце 2020 года ввели специальные правила по сохранению исторических мест высадки. и группы интересов выступают за включение таких объектов в список всемирного наследия. и зоны, имеющие научное значение, охраняемые зоны, все из которых способствуют юридической доступности и территориализации Луны.

В 2021 году Декларация прав Луны был создан группой «юристов, космических археологов и неравнодушных граждан» на основе прецедентов движения за права природы и концепции правосубъектности нечеловеческих существ в космосе.

Координация и регулирование

Растущая человеческая активность на Луне привела к необходимости координации действий по защите международной и коммерческой лунной деятельности. вопросы от сотрудничества до простой координации, например, посредством разработки общего лунного времени Были подняты .

, создание международного В частности режима регулирования человеческой деятельности на Луне было предусмотрено Договором о Луне и предложено в Соглашении об осуществлении . но остается спорным. Текущие лунные программы являются многосторонними под руководством США , включая программу «Артемида» ​​под руководством Китая и Международную лунную исследовательскую станцию . Для более широкого международного сотрудничества и координации Международная рабочая группа по исследованию Луны (ILEWG), Ассоциация Лунной деревни (MVA) и, в более широком смысле, Международная координационная группа по исследованию космического пространства были созданы (ISECG).

В культуре и жизни

Хронометраж

Дополнительная информация: Лунный календарь , Лунно-солнечный календарь и Метонический цикл.

Венера Лоссельская (ок. 25 000 лет назад ) держит рог в форме полумесяца. 13 насечек на роге могут символизировать среднее количество дней от менструации до овуляции или приблизительное количество полных менструальных циклов и лунных циклов в году (хотя эти два явления не связаны между собой).

С доисторических времен люди отмечали фазы Луны , ее цикл прироста и убывания и использовали их для ведения учета времени. Некоторые считают, что счетные палочки — кости с надрезами, датируемые 20–30 000 лет назад, — служат для обозначения фаз Луны. Подсчет дней между фазами Луны в конечном итоге привел к обобщению периодов времени лунных циклов как месяцев и, возможно, ее фаз как недель .

Слова, обозначающие месяц в разных языках, этимологически несут эту связь между периодом месяца и Луной. Английский месяц , а также луна и его родственники в других индоевропейских языках (например, латинский mensis и древнегреческий μείς ( meis ) или μήν (mēn), что означает «месяц»). происходят от протоиндоевропейского (PIE) корня луны , * méh ₁ nōt , происходящего от глагольного корня PIE * meh ₁ - «измерять», «указывать функциональную концепцию Луны, т. е. маркера». месяца» ( ср. английские слова «мера» и «менструальный» ). Еще один пример из другой языковой семьи : в китайском языке используется одно и то же слово ( 月 ) для обозначения луны и месяца , которые, кроме того, можно найти в символах слова неделя ( 星期 ).

Это лунное хронометрирование привело к исторически доминирующим, но разнообразным лунно-солнечным календарям . VII века Исламский календарь является примером чисто лунного календаря , в котором месяцы традиционно определяются по визуальному наблюдению хилаля, или самого раннего серпа луны, над горизонтом.

Особое значение имело событие полнолуния , которое отмечалось и отмечалось во многих календарях и культурах, примером является буддийский Весак . Полнолуние вокруг южного или северного осеннего равноденствия часто называют « урожайной луной» и отмечают такими праздниками, как Праздник «Урожайной луны» китайского лунного календаря , второй по важности праздник после китайского лунно-солнечного лунного Нового года .

Кроме того, связь времени с Луной также можно найти в религии, например, у древнеегипетского временного и лунного божества Хонсу .

Культурное представительство

Дополнительная информация: Культурная астрономия , Археоастрономия , Лунное божество , Селена , Луна (богиня) , Полумесяц и Человек на Луне.

Смотрите также: Ноктюрн (живопись) и Лунная магия.

Повторяющиеся лунные аспекты лунных божеств

Полумесяц Нанны , /Сина ок . 2100 г. до н.э.

Головной убор в форме полумесяца, колесница и velificatio Луны . , II–V века

Лунный кролик богини луны майя , VI–IX века.

С доисторических времен люди изображали, а затем описывали свое восприятие Луны и ее важности для них и их космологии . Его характеризовали и связывали по-разному: от наличия духа или божества до его аспекта или аспекта в астрологии .

Полумесяц

Для изображения Луны, особенно ее лунных фаз , полумесяц (🌙) был повторяющимся символом в ряде культур, по крайней мере, с 3000 г. до н.э. ( небесный диск Небры ) или, возможно, раньше, с бычьими рогами, датируемыми самыми ранними наскальными рисунками в 40 000 БП . В таких системах письма , как китайская, полумесяц превратился в символ 月 , слово, обозначающее Луну, а в древнем Египте это был символ 𓇹 , означающий Луну и записываемый как древнеегипетское лунное божество Иах , с которыми были связаны другие древнеегипетские лунные божества Хонсу и Тот .

Иконографически полумесяц использовался в Месопотамии как основной символ Нанны/Сина . древнее шумерское лунное божество, который был отцом Инанны/Иштар , богини планеты Венеры (символизируемой восьмиконечной звездой Иштар ), и Уту/Шамаш , бог Солнца ( изображаемый в виде диска, возможно с восемью лучами ), все трое часто изображаются рядом друг с другом. Нанна/Син, как и некоторые другие лунные божества, например, Иах и Хонсу в древнем Египте, Мене / Селена в древней Греции и Луна в древнем Риме, изображается в виде рогатого божества с головными уборами или коронами в форме полумесяца.

Особое расположение полумесяца со звездой, известное как звезда и полумесяц (☪️), восходит к бронзовому веку и представляет либо Солнце и Луну, либо Луну и планету Венеру в сочетании. Он стал символом селеновой богини Артемиды , а благодаря покровительству Гекаты , которая как тройное божество под эпитетом триморфос / тривиа включала в себя аспекты Артемиды/ Дианы , стала использоваться как символ Византии вместе с Девой Марией ( Царицей Небесной). ) позже заняла ее место и была изображена в почитании Марии на полумесяце и украшена звездами. С тех пор геральдическое использование звезды и полумесяца получило широкое распространение, символика Византии, возможно, повлияла на развитие османского флага , в частности, на сочетание турецкого полумесяца со звездой. и стал популярным символом ислама (как хилаля исламского календаря ) и для ряда стран .

Другая ассоциация

Черты Луны, контрастирующие более яркие возвышенности и более темные моря, наблюдались в разных культурах, образуя абстрактные формы . К таким формам относятся, среди прочего, Человек на Луне (например, Койольшауки ) или Лунный Кролик (например, китайский Туэр Йе или в мифологиях коренных американцев аспект богини Луны майя , от которой, возможно, Авиликс произошел , или Мецтли / Течцистекатль ).

Иногда некоторые лунные божества также изображались управляющими колесницей по небу , например, индуистская Чандра/Сома , греческая Артемида, которая связана с Селеной, или Луна, древнеримский эквивалент Селены.

ассоциировалась По цвету и материалу Луна в западной алхимии с серебром , а золото – с Солнцем.

Благодаря чуду, так называемому расколу Луны ( араб . انشقاق القمر ) в исламе ассоциация с Луной применима и к Мухаммеду .

Представление современной культуры

Смотрите также: Луна в научной фантастике и Список появлений Луны в художественной литературе.

Луна занимает видное место в картине Винсента Ван Гога 1889 года «Звездная ночь» .

Культовый образ Человека на Луне из первого научно-фантастического фильма , действие которого происходит в космосе, «Путешествие на Луну» (1902, Жорж Мельес ), вдохновленный историей литературы о полете на Луну.

« Восход луны » 1884 года Картина Станислава Масловского ( Галерея Сукеннице — Национальный музей в Кракове , Польша )

Восприятие Луны в наше время было основано на современной астрономии с помощью а телескопов , позже космические полеты позволили реальную человеческую деятельность на Луне, в частности, культурно важные высадки на Луну . Эти новые открытия вдохновили на культурные отсылки, соединив романтические размышления о Луне. и спекулятивная фантастика, такая как научная фантастика, посвященная Луне.

В настоящее время Луна рассматривается как место экономической экспансии в космос с миссиями по разведке лунных ресурсов . Это сопровождалось возобновлением общественных и критических размышлений о культурных и правовых отношениях человечества с небесным телом , особенно в отношении колониализма . как в стихотворении 1970 года « Уайти на Луне ». В этом свете была вызвана природа Луны, особенно для сохранения Луны и как обычное .

В 2021 году 20 июля, дата первой высадки экипажа на Луну , станет ежегодным Международным днем ​​Луны .

Лунный эффект

Основная статья: Лунный эффект

Лунный эффект — это предполагаемая недоказанная корреляция между конкретными стадиями примерно 29,5-дневного лунного цикла и поведением и физиологическими изменениями живых существ на Земле, включая людей. Луна издавна ассоциировалась с безумием и иррациональностью; Слова «безумие» и «лунатик» происходят от латинского названия Луны, Luna . Философы Аристотель и Плиний Старший утверждали, что полнолуние вызывает безумие у восприимчивых людей, полагая, что на мозг, который в основном состоит из воды, должна влиять Луна и ее власть над приливами, но гравитация Луны слишком мала, чтобы повлиять на что-либо. одинокий человек. Даже сегодня люди, верящие в лунный эффект, утверждают, что в полнолуние увеличивается количество госпитализаций в психиатрические больницы, дорожно-транспортные происшествия, убийства и самоубийства, но десятки исследований опровергают эти утверждения.

См. также

• Список естественных спутников
• Селенография (география Луны)
• Скоординированное лунное время

Дальнейшее чтение

• Анжер, Натали (7 сентября 2014 г.). «Луна снова возвращается» . Нью-Йорк Таймс . Архивировано из оригинала 8 сентября 2014 года . Проверено 8 сентября 2014 г.
• «Луна» . Дискавери 2008 . Всемирная служба Би-би-си. Архивировано из оригинала 11 марта 2011 года . Проверено 9 мая 2021 г.
• Басси, Б.; Спудис, П.Д. (2004). Клементина Атлас Луны . Издательство Кембриджского университета . ISBN  978-0-521-81528-4 .
• Каин, Фрейзер. «Откуда берется Луна?» . Вселенная сегодня . Архивировано из оригинала 10 мая 2021 года . Проверено 9 мая 2021 г. (подкаст и стенограмма)
• Джоллифф, Б. (2006). Вечорек, М.; Ширер, К.; Нил, К. (ред.). «Новые виды Луны» . Обзоры по минералогии и геохимии . 60 (1). Шантильи, Вирджиния: Американское минералогическое общество: 721. Бибкод : 2006RvMG...60D...5J . дои : 10.2138/rmg.2006.60.0 . ISBN  978-0-939950-72-0 . Архивировано из оригинала 27 июня 2007 года . Проверено 12 апреля 2007 г.
• Джонс, Э.М. (2006). «Журнал лунной поверхности Аполлона» . НАСА. Архивировано из оригинала 8 мая 2021 года . Проверено 9 мая 2021 г.
• «Исследование Луны» . Лунно-планетарный институт . Архивировано из оригинала 10 мая 2021 года . Проверено 9 мая 2021 г.
• Маккензи, Дана (2003). Большой удар, или Как появилась наша Луна . Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley & Sons . ISBN  978-0-471-15057-2 . Архивировано из оригинала 17 июня 2020 года . Проверено 11 июня 2019 г.
• Мур, П. (2001). На Луне . Тусон, Аризона: Sterling Publishing Co. ISBN  978-0-304-35469-6 .
• «Лунные статьи» . Открытия планетарных исследований . Гавайский институт геофизики и планетологии. Архивировано из оригинала 17 ноября 2015 года . Проверено 18 ноября 2006 г.
• Спудис, П.Д. (1996). Луна прошлого и будущего . Издательство Смитсоновского института . ISBN  978-1-56098-634-8 . Архивировано из оригинала 17 июня 2020 года . Проверено 11 июня 2019 г.
• Тейлор, SR (1992). Эволюция Солнечной системы . Издательство Кембриджского университета . п. 307 . ISBN  978-0-521-37212-1 .
• Тиг, К. (2006). «Архив проекта Аполлон» . Архивировано из оригинала 4 апреля 2007 года . Проверено 12 апреля 2007 г.
• Вильгельмс, DE (1987). «Геологическая история Луны» . Профессиональный документ Геологической службы США . Профессиональная бумага. 1348 . дои : 10.3133/pp1348 . Архивировано из оригинала 23 февраля 2019 года . Проверено 12 апреля 2007 г.
• Вильгельмс, DE (1993). К скалистой луне: история исследования Луны геологом . Тусон: Издательство Университета Аризоны . ISBN  978-0-8165-1065-8 . Архивировано из оригинала 17 июня 2020 года . Проверено 10 марта 2009 г.

Внешние ссылки

• Изображения и видео НАСА о Луне
• Альбомы изображений и видео полетов в высоком разрешении Шона Дорана на основе данных LROC на Flickr и YouTube.
• Видео (04:56) – Луна в 4K (НАСА, апрель 2018 г.) на YouTube
• Видео (04:47) – Луна в 3D (НАСА, июль 2018 г.) на YouTube

Картографические ресурсы

• Единая геологическая карта Луны - Геологическая служба США
• Moon Trek – интегрированный браузер наборов данных и карт Луны.
• Луна на Google Maps , трехмерное изображение Луны, похожее на Google Earth.
• «Сводный лунный атлас» . Лунно-планетарный институт . Проверено 26 февраля 2012 г.
• Справочник планетарной номенклатуры (USGS). Список названий объектов.
• «Обозреватель лунных изображений Клементины» . ВМС США . 15 октября 2003 года. Архивировано из оригинала 7 апреля 2007 года . Проверено 12 апреля 2007 г.
• 3D zoomable globes:
  • «Гугл Луна» . 2007 . Проверено 12 апреля 2007 г.
  • "Луна" . Всемирный ветровой центр . НАСА. 2007 . Проверено 12 апреля 2007 г.
• Эшлиман, Р. «Лунные карты» . Планетарная картография и графика . Архивировано из оригинала 29 мая 2015 года . Проверено 12 апреля 2007 г. Карты и панорамы мест посадки Аполлона.
• Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) Кагуя (Селена) Изображения
• Карта Луны и Земли (4497 x 3150 пикселей). Архивировано 30 октября 2020 г. в Wayback Machine.
• Большое изображение района северного полюса Луны. Архивировано 23 августа 2016 г. на Wayback Machine.

Инструменты наблюдения

• «SKYCAL НАСА - Календарь небесных событий» . НАСА. Архивировано из оригинала 20 августа 2007 года . Проверено 27 августа 2007 г.
• «Найти восход, заход и фазу луны для локации» . 2008 год . Проверено 18 февраля 2008 г.
• «Лунный дозор HMNAO» . 2005. Архивировано из оригинала 4 февраля 2009 года . Проверено 24 мая 2009 г. Посмотрите, когда следующий новый серп луны будет виден в любом месте.