Что мы знаем о Луне?

Светило ночи, ласковая богиня Селена, так называли греки нашу Луну, которая неизменно сопровождает Землю в её беге вокруг Солнца. В древние времена люди поклонялись Луне, считая её богиней ночи. Но сегодня мы знаем гораздо больше о том, что она собой представляет.

Итак, Луна – это не звезда и не планета. Это естественный спутник Земли, имеющий шарообразную форму, слегка сплюснутую у полюсов. Она почти в 4 раза меньше нашей планеты по размеру и в 81 раз легче. На Луне нет жидкой воды. Она лишена атмосферы, поэтому там нет облаков, не бывает ветра, и её поверхность безо всяких помех можно рассматривать с Земли. Луна не может светить сама, это холодное космическое тело. Её освещает Солнце. А лунная поверхность отражает часть солнечных лучей, вот этим солнечным светом Луна и освещает Землю ясными ночами.

Даже невооружённым глазом на лунном диске можно разглядеть интересные детали. Некоторые области хорошо отражают солнечный свет и кажутся светлыми, а другие – хуже, поэтому выглядят темнее. Комбинации тёмных и светлых областей на Луне вызывают у человека иллюзии. Так во многих культурах присутствует такое явление, что люди, рассматривающие Луну во время полнолуния, видят на её диске человеческое лицо, голову или тело.

В некоторых традициях люди видят на лунном диске фигуру мужчины, несущего на спине большую охапку хвороста. Иногда он в сопровождении маленькой собачки. В других культурах, от Японии до Мексики, от Индонезии до Британских островов, «принято видеть» лунного зайца (или кролика). Согласно китайским мифам, он сидит в тени коричного дерева гуйхуа и круглый год толчёт в ступе снадобье бессмертия.

Как видите, Луна привлекала внимание людей с древних времён. Ещё во II в. до н. э. древнегреческий астроном Гиппарх исследовал движение Луны по звёздному небу, определив размеры Луны и расстояние от Земли. А ещё раньше (в III в. до н. э.) Аристарх Самосский использовал длительность лунного затмения для вычисления диаметра Луны. По его расчётам, диаметр Луны равен четверти диаметра Земли – то есть примерно 3700 километров, что практически идеально совпадает с реальным значением.

Наличие на Луне крупных тёмных и светлых деталей, хорошо видимых с Земли невооружённым глазом, позволило заметить, что Луна всегда обращена к нам одной стороной. Это происходит потому, что она делает один оборот вокруг своей оси за то же время, за которое совершает один оборот вокруг Земли – за 27 д 7 ч 43 мин 6 с. Это, так называемый, звёздный месяц. За лунный день, который длится около 14 земных суток, поверхность успевает нагреться до +127 °С. А вот ночью температура падает до −173 °С.

Так сложилось, что с давних пор тёмные области на Луне называют морями. Они покрывают 16,9 % поверхности спутника. Моря – это относительно ровные пониженные участки лунной поверхности, покрытые застывшей лавой. Первоначально эти образования действительно считали обычными морями. А впоследствии, когда это было опровергнуто, менять название не стали. Светлые же области называют материками. Они занимают оставшуюся поверхность и характеризуются наличием горных хребтов, кольцевых гор и кратеров.

Первую подробную лунную карту составил в 1647 году польский астроном Ян Гевелий. С того времени до наших дней сохранились названия морей – Море Спокойствия, Море Кризисов и другие. А названия горных хребтов, тянущихся обычно вдоль окраин морей, созвучны земным – Апеннины, Кавказ, Карпаты и так далее.

Сейчас мы знаем, что ни морей, ни океанов с водой на Луне нет. Там очень сухой сыпучий грунт. Он называется реголит. В некоторых местах толщина реголита достигает 10–12 метров.

Как мы говорили, жидкой воды на Луне нет. Однако не так давно (в 2009 году) российский космический прибор ЛЕНД, установленный на борту спутника ЛРО, во время бомбардировки лунной поверхности вблизи её южного полюса ракетоносителем «Центавр» зафиксировал в выброшенном веществе следы воды. По данным ЛРО, водяной лёд составляет 3–8 % массы породы в приполярной зоне. Кажется, что это мало. Но на самом деле из каждой тонны лунного грунта можно будет получить около 40–45 литров воды. Ещё большее количество водяного льда было обнаружено в стенках некоторых кратеров. Это очень важное открытие, потому что мы рано или поздно начнём осваивать Луну. А без воды в длительных лунных экспедициях будет очень трудно жить и работать.

Самыми характерными формами рельефа Луны являются кратеры самого разного диаметра. Кратер – это углубление, похожее на воронку. Древние греки называли кратером широкую чашу, так что термин имеет древнегреческое происхождение. Размеры лунных кратеров – от нескольких метров до сотен километров. Эти воронки возникли в результате падения на Луну метеоритов.

Наиболее крупные кратеры получили имена известных учёных: Тихо, Коперник, Кеплер, Птолемей, Королёв и так далее. Большинство кратеров располагаются на более древней поверхности материков (там их примерно в 30 раз больше, чем на относительно молодой поверхности морей). Именно поэтому поверхности материков выглядят такими неровными.

Также на Луне были обнаружены пещеры или тоннели. Подобные тоннели могут послужить для колонизации, благодаря защите от солнечной радиации и замкнутости пространства, в котором проще поддерживать условия жизнеобеспечения.

Учёные установили, что возраст лунных пород сравним с возрастом Земли. Почему? Об этом мы расскажем чуть позже. В то же время на Луне не обнаружено молодых пород. Это говорит о том, что вулканическая активность на ней давно закончилась. А вот из-за отсутствия атмосферы и воды в жидком состоянии на Луне процессы размывания и выветривания пород не наблюдаются. Поэтому формы рельефа лунной поверхности не меняются уже на протяжении миллиарда лет. Это даёт возможность изучить процессы, происходившие на Земле в далёком прошлом, от которых на нашей планете не осталось и следа. Дело в том, что на Земле ветер и атмосферные осадки приводят к постепенному разрушению чётких границ метеоритных кратеров. Кроме того, они зарастают травой, кустарником, деревьями. Поэтому очень давние следы падений метеоритов на нашу планету обнаружить достаточно трудно.

Лунный рельеф довольно разнообразен. Рассмотреть его детально можно даже с помощью небольшого бинокля или любительского телескопа. Однако на протяжении нескольких тысяч лет люди считали, что наша спутница представляет собой идеально ровный гладкий шарик. И лишь в начале XVII века люди узнали, что это не так.

Более четырёх столетий назад одним из первых зарисовки лунной поверхности начал делать итальянский учёный Галилео Галилей. Он использовал изобретение голландских оптиков – зрительную трубу, усовершенствовав её, чтобы взглянуть на небесные объекты. Свою первую трубу с 3-кратным увеличением Галилей сконструировал в августе 1609 года. Затем им было построено ещё два телескопа. Один из них был с 8-кратным увеличением и длиной около полуметра. А второй был длиною около метра и давал 32-кратное увеличение.

Кстати, слово телескоп появилось несколько позже – в 1611 году. Его придумал член римской Академии деи Линчеи («Академия рысьеглазых») греческий математик Иоаннис Димисианос. Сам Галилей свой оптический прибор называл либо подзорной трубой, либо перспективой.

Итак, в ночь на 7 января 1610 года впервые зрительная труба была направлена на небо. В течение нескольких ночей великий Галилей открыл недоступные невооружённому глазу кратеры, горные вершины и цепи на Луне.

Свои наблюдения Галилей описал в книге «Звёздный вестник», которая произвела фурор в научной среде. Он пишет: «... мы пришли к такому мнению, что с полной уверенностью можем считать поверхность Луны не такой уж гладкой, ровной и с точной сферичностью, как большое количество философов думает о ней и о других небесных телах, но, наоборот, неровной, шероховатой, покрытой впадинами и возвышенностями, вполне подобной поверхности Земли»

Галилей даже пытался определить высоту гор по длине их теней. Лучше всего неровность рельефа заметна на границе светлой и тёмной областей лунной поверхности. Длинные тени горных пиков, освещённых солнечными лучами сбоку, заметны именно там. Эта линия называется терминатором. Кстати, освещённая сторона Луны всегда указывает в сторону Солнца, даже если оно скрыто за горизонтом.

А как образовалась Луна? До сих пор точного ответа на этот вопрос нету. Однако большинство учёных придерживаются модели ударного формирования Луны, которая была предложена американским учёным Уильямом Хартманом в 1975 году. Согласно этой модели, около 4,5 миллиардов лет назад Земля, вскоре после формирования, столкнулась с другой планетой, которую назвали Тейя. Она имела сходный с Марсом размер. Удар пришёлся почти по касательной. В результате часть вещества ударившегося объекта и часть вещества земной мантии были выброшены на околоземную орбиту. Из этих обломков впоследствии и собралась Луна. Но есть и другие гипотезы (гипотеза – это научное предположение, сделанное на основе исследований).

В заключение нашего урока поговорим о ещё одной особенности Луны – о «лунной иллюзии». Вы наверняка видели, что Луна, находясь низко над горизонтом кажется в несколько раз больше, чем когда она находится высоко в небе. Хотя на самом деле, размеры Луны практически не изменяются. Есть много теорий, почему так происходит. Одна из них говорит нам о том, что при наблюдении Луны близко к горизонту мы видим не только Луну, но и другие объекты, на фоне которых спутник Земли кажется больше, чем есть на самом деле. Когда же Луна находится в небе, бескрайние просторы неба заставляют её выглядеть меньше.

Данный эффект был продемонстрирован психологом Германом Эббингаузом. Круг, окружённый маленькими кругами, представляет собой Луну у горизонта и окружающие её маленькие объекты (деревья, столбы и прочее). А круг, окружённый более крупными объектами, представляет собой Луну в небе. При том, что оба центральных круга имеют одинаковый размер (хотя многим людям, да и вам, наверняка, тоже, кажется, что правый круг на картинке больше).

Этот эффект может проверить каждый, вынеся из комнаты во двор какой-нибудь крупный предмет (например, стол). На открытом пространстве он будет выглядеть явно меньше, чем в помещении.