ЛУНА — СПУТНИК ЗЕМЛИ
Луна — это, пожалуй, единственное небесное тело, в отношении которого с древнейших времён ни у кого не было сомнений, что оно движется вокруг Земли. Во II в. до н. э. Гиппарх определил наклон лунной орбиты к плоскости эклиптики и выявил ряд особенностей движения Луны.
Теорию движения Луны вокруг Земли значительно развил александрийский астроном Клавдий Птолемей (II в.), посвятивший ей одну из книг своего капитального сочинения «Альмагест». В дальнейшем эта теория неоднократно совершенствовалась и уточнялась, а после открытия Исааком Ньютоном закона всемирного тяготения, управляющего движением всехнебесных тел (1687 г.), из чисто кинематической (описывающей геометрические свойства движения) она становится динамической (рассматривающей движение тел под действием приложенных к ним сил).
Если рассматривать обращение вокруг Солнца какойнибудь планеты (например, Марса), то основной силой, направляющей её движение, является притяжение Солнца. Влияние других планет во много раз слабее солнечного, потому что их массы в тысячи, десятки и сотни тысяч раз меньше массы Солнца. Дополнительные ускорения, сообщаемые Марсу притяжением других планет (Земли, Венеры, Юпитера), очень малы, и их можно рассматривать каждое в отдельности, а затем сложить.
Другое дело Луна. Для построения сколько-нибудь точной теории её движения приходится учитывать притяжение как Земли, так и Солнца.
Из-за эллиптичности земной орбиты воздействие Солнца изменяется в течение года, а из-за движения Луны по орбите — ещё и в течение месяца. Кроме того, плоскости лунной и земной орбит не совпадают, хотя и наклонены друг к другу под небольшим углом (59° ). Вот далеко не полный перечень сложностей, встающих перед исследователями. Поэтому не удивительно, что построение точной теории движения Луны было одной из труднейших задач небесной механики на протяжении столетий.Сегодня параметры лунной орбиты известны с высокой точностью. Полный оборот вокруг Земли Луна совершает за 27,32166 суток (сут.), или 27 сут. 7 ч. 43 мин. Это её звёздный, или сидерический, месяц (период движения Луны на небе относительно звёзд).
Период смены лунных фаз, или синодический месяц, на двое с лишним суток длиннее сидерического, потому что фазы Луны зависят от её положения относительно Солнца, а оно в течение года перемещается по эклиптике (из-за годового движения Земли). Продолжительность синодического месяца нетрудно вычислить по формуле:
1/P=1/S–1/T
где Р, S и Т — соответственно продолжительность синодического, сидерического месяцев и сидерического года, т. е. периода обращения Земли вокруг Солнца. По этой формуле находим, что синодический месяц составляет 29,530588 суток, или 29 сут. 12 ч. 44 мин.
Астрономы различают ещё драконический и аномалистический месяцы. Драконический месяц
— это период обращения Луны относительно узлов её орбиты, т. е. точек пересечения ею плоскости эклиптики. Он играет важную роль при предвычисле-нии солнечных и лунных затмений. Аномалистический месяц — это период обращения Луны относительно перигея, ближайшей к Земле точке её орбиты. Длительность драконического месяца — 27,21222 суток, или 27 сут. 5 ч. 5 мин; аномалистического — 27,55455 суток, или 27 сут. 13 ч. 18 мин.
Из этих чисел видно, что драконический месяц короче сидерического, а аномалистический, наоборот, длиннее его. Это связано с тем, что линия узлов лунной орбиты медленно поворачивается навстречу движению Луны, совершая полный оборот за 18,6 года, тогда как большая ось лунной орбиты поворачивается в ту же сторону, куда движется Луна, с периодом 8,85 года. Причину этих движений объяснил Ньютон: всё дело оказалось в Солнце.
Солнце вызывает ещё целый ряд периодических возмущений в движении Луны. По традиции, идущей ещё со времён Птолемея, их называют неравенствами, хотя смысл этого понятия (отклонения от невозмущённого движения) совсем иной, чем в математике.
Астрономы давно уже прозвали систему Земля — Луна двойной планетой. Ведь не только Луна обращается вокруг Земли, но и Земля под действием притяжения Луны описывает небольшую орбиту вокруг их общего центра масс. Только эта орбита в 81 раз меньше, чем лунная. Центр масс системы Земля — Луна находится внутри Земли, на расстоянии 4750 км от центра планеты. И всё же это небольшое движение Земли астрономы учитывают при точных расчётах.
ВРАЩЕНИЕ ЛУНЫ
Иногда приходится слышать мнение, будто Луна совсем не вращается, потому что она обращена к Земле одной стороной. На самом деле это не так. Если наблюдать Луну не с Земли, а с другой планеты (например, с Марса), то можно заметить её вращение. Просто время оборота Луны вокруг своей оси в точности соответствует сидерическому месяцу.
Такое положение установилось за миллиарды лет эволюции системы Земля — Луна под действием приливов в лунной коре, вызываемых Землёй. Поскольку Земля в 81 раз массивнее Луны, её приливы примерно в 20 раз сильнее тех, которые Луна вызывает на нашей планете. Правда, на Луне нет океанов, но её кора подвержена приливному воздействию со стороны Земли, так же, как земная кора испытывает приливы от Луны и Солнца. Поэтому если в далёком прошлом Луна вращалась быстрее, то за миллиарды лет её вращение затормозилось.
Между вращением Луны вокруг оси и её обращением вокруг Земли есть существенное различие. Вокруг Земли Луна обращается по законам Кеплера, т. е. неравномерно: близ перигея быстрее, близ апогея медленнее. Вокруг оси же она вращается совершенно равномерно. Благодаря этому иногда можно немного «заглянуть» на обратную сторону Луны с востока, а иногда — с запада. Такое явление называется оптической либрацией (от лат. libratio— «качание», «колебание») по лолготе. А небольшой наклон лунной орбиты к эклиптике даёт возможность временами «заглядывать» на обратную сторону Луны то с севера, то с юга. Это оптическая либраиия по широте. Обе либрации, вместе взятые, позволяют наблюдать с Земли 59% лунной поверхности. Оптическую либрацию Луны открыл Галилео Галилей в 1635 г., уже после осуждения католической инквизицией.
СВЕТЛЫЕ ЛУЧИ ЛУННЫХ КРАТЕРОВ
Со времени первых телескопических наблюдений Луны астрономы обратили внимание на то, что от некоторых лунных кратеров строго по радиусам расходятся светлые полосы, или лучи, иентрами светлых лучей являются кратеры Коперник, Кеплер, Аристарх. Но самую мощную систему лучей имеет кратер Тихо: некоторые из его лучей протянулись на 2000 км.
Что за светлое вещество образует лучи лунных кратеров? И откуда оно взялось?
В 1960 г., когда не был ешё завершён спор о происхождении самих лунных кратеров, российские учёные Кирилл Петрович Станюкович и Виталий Александрович Бронштэн, оба горячие сторонники метеоритной гипотезы их образования, предложили
следующее объяснение природы лучевых систем.
Удар крупного метеорита или небольшого астероида о поверхность Луны сопровождается взрывом: кинетическая энергия ударяющего тела мгновенно переходит в тепло. Часть энергии затрачивается на выброс лунного вещества под разными углами. Значительная часть выброшенного вещества улетает в космос, преодолевая силу притяжения Луны. Но вещество, выброшенное под небольшими углами к поверхности и с не очень большими скоростями, падает обратно на Луну. Эксперименты с земными взрывами показывают, что выбросы вещества происходят струями. А поскольку таких струй должно быть несколько, получается система лучей.
Но почему они светлые? Дело в том, что лучи состоят из мелко раздробленного вещества, которое всегда светлее, чем плотное вещество того же состава. Это установили опыты профессора Всеволода Васильевича Шаронова и его сотрудников. И когда первые астронавты ступили на поверхность Луны и взяли вещество лунных лучей для исследования, эта гипотеза подтвердилась.
ЛУННАЯ МИНЕРАЛОГИЯ
Экспедиции американских астронавтов на Луну (1969—1972 гг.), посадки советских автоматических станций «Луна-16, -20 и -24» (1970—1976 гг.), доставлявших на Землю лунный грунт, — эти замечательные эксперименты привели к возникновению новой науки — 
лунной минералогии. Лунные минералы попали в руки специалистов, стало возможным сравнивать их строение и состав с земными минералами и метеоритами.
Прежде всего по содержанию радиоактивных изотопов был определён возраст лунных пород. Древнейшие из них, как показало исследование уран-свинцовым методом, образовались 4,46 млрд лет назад. Близкие результаты дало применение стронциевого метода. Но ведь почти таков же (4,6 млрд лет) возраст древнейших горных пород Земли и метеоритов. Значит, именно тогда, около 4,5 млрд. лет назад, сформировалась Солнечная система, в том числе Земля, Луна и те тела, осколки которых прилетают к нам в виде метеоритов.
Анализ лунных минералов позволил понять, в чём состоят различия между материками и 
морями на Луне. Выяснилось, что моря покрыты вулканическими породами, в основном базальтами. Они имеют округлую форму, ровную поверхность, об относительной молодости которой говорит не только радиоактивный анализ, но и сравнительно малое число кратеров, образованных ударами крупных метеоритов. Всё это показывает, что «моря» — результат грандиозных лавовых излияний из недр Луны, вызываемых ударами о её поверхность небольших астероидов.
Таким образом, когда-то лунные моря были настояшими морями, только не водными, а лавовыми. Радиоактивный анализ показал, что большинство из них (Море Паров, Море Ясности, Море Спокойствия, Океан Бурь) образовалось 4 млрд. лет назад. Несколько моложе Море Дождей: со времени его возникновения прошло 3,87 млрд. лет. Вероятно, в этот период на Луну выпадали остатки того роя тел, из которого сформировались Земля и Луна.
ТЕОРИИ ПРОИСХОЖДЕНИЯ ЛУНЫ
За последние 120 лет были выдвинуты три гипотезы происхождения нашего спутника. Первую предложил в 1879 г. английский астроном и математик Джордж Дарвин, сын известного естествоиспытателя Чарлза Дарвина. Согласно этой гипотезе, Луна отделилась когда-то от Земли, пребывавшей в то время в жидком состоянии (такие представления о прошлом Земли господствовали в конце XIX в.).
Изучение эволюции лунной орбиты действительно указывало на то, что некогда Луна была гораздо ближе к Земле, чем теперь.
Изменение взглядов на прошлое Земли и критика гипотезы Дарвина российским геофизиком Владимиром Николаевичем Лодочниковым заставили учёных начиная с 1939 г. искать другие пути образования Луны. В 1962 г. американский геофизик Гарольд Юри предположил, что Земля захватила уже готовую, сформировавшуюся Луну. Однако помимо весьма малой вероятности такого события против гипотезы Юри говорило сходство состава Луны и земной мантии.
В 60-е гг. российская исследовательница Евгения Леонидовна Рускол, развивая идеи своего учителя, академика Отто Юльевича Шмидта, построила теорию совместного образования Земли и Луны как двойной планеты из облака допланетных тел, окружавшего когда-то Солнце. Эту теорию поддержали многие западные учёные. По мнению австралийского геофизика Эдварда Рингвуда, много занимавшегося проблемой происхождения Луны, из всех гипотез, созданных до запуска космических аппаратов серии «Аполлон», только модель Рускол не имеет серьёзных недостатков. Разработка её продолжается. http://skystars.pp.ru/Moon.html
Свежие комментарии