рефераты, курсовые, дипломы >>> астрономия, авиация, космонавтика

 

Луна - естественный спутник Земли

 

План:
ЛУНА.

. ВНЕШНИЙ ВИД. o Иллюзия Луны. o Фазы.

. ДВИЖЕНИЕ. o свойства орбиты. o Наклон.

. ДЕТАЛИ ПОВЕРХНОСТИ. o Моря. o Природа поверхности Луны. o Кратеры. o остальные особенности.

. ЛИТЕРАТУРА.

ЛУНА, естественный спутник Земли, её неизменный ближний сосед. Это скалистое шаровидное тело без атмосферы и жизни. Её диаметр 3480 км, т.Е. Немногим более четверти диаметра Земли. Её угловой диаметр (угол, под которым диск Луны виден с Земли) составляет около 30' дуги. Среднее расстояние Луны от Земли 384 400 км, что равно приблизительно 30 диаметрам Земли.
Космический корабль может добраться до Луны менее чем за 3 сут. Первый достигший Луны аппарат «Луна-2» был запущен 12 сентября 1959 в СССР. Первые люди ступили на Луну 20 июля 1969; это были астронавты «Аполлона-11», запущенного в США.
Еще до пришествия эпохи космических исследований астрономы знали, что Луна – необыкновенное тело. Хотя это не самый большой спутник в Солнечной системе, но он один из огромнейших по отношению к собственной планете – Земле. Плотность Луны всего в 3,3 раза больше плотности воды, что меньше, чем у хоть какой из планет земной группы: самой Земли, Меркурия, Венеры и Марса. Уже это событие принуждает мыслить о необыкновенных условиях образования Луны.
Пробы грунта с поверхности Луны дозволили найти его химический состав и возраст (4,1 млрд. Лет у самых старых образцов), но это только сильнее запутало наше представление о происхождении Луны.

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

Яркость полной Луны в 650 тыс. Раз меньше яркости Солнца. Полная Луна отражает лишь 7% падающего на нее солнечного света. После периодов бурной солнечной активности отдельные места лунной поверхности могут слабо светиться под действием люминесценции.
На видимой стороне Луны – той, что постоянно повернута к Земле, – бросаются в глаза черные области, названные астрономами прошедшего морями (по-латински mare). Из-за относительно ровной поверхности моря были выбраны для посадки первых экспедиций астронавтов; исследования проявили, что моря имеют сухую поверхность, покрытую маленькими пористыми обломками лавы и редкими камнями.
Эти огромные черные участки Луны резко различаются от ярких горных областей, неровная поверхность которых существенно лучше отражает свет. Облетевшие
Луну космические корабли проявили, вопреки ожиданиям, что на обратной стороне Луны нет огромных морей и поэтому она не похожа на видимую сторону.

Иллюзия Луны. Вблизи горизонта Луна смотрится еще большей, чем высоко в небе. Это оптическая иллюзия. Психологические опыты проявили, что наблюдающий подсознательно регулирует свое восприятие размера объекта в зависимости от размера остальных объектов в поле зрения. Луна кажется меньше, когда она высоко в небе и окружена огромным пустым пространством; но когда она у горизонта, её размер просто сопоставить с расстоянием меж ней и горизонтом. Под влиянием этого сравнения мы неосознанно усиливаем свое впечатление о размере Луны.
Фазы. Фазы Луны появляются вследствие конфигурации взаимного расположения
Земли, Луны и Солнца. К примеру, когда Луна находится меж Солнцем и
Землей, её обращенная к Земле сторона темна и поэтому практически невидима. Этот момент называют новолунием, поскольку, начиная с него, Луна как будто рождается и становится видимой все больше и больше. Пройдя четверть собственной орбиты, Луна показывает освещенную половину диска; при этом молвят, что она находится в первой четверти. При прохождении половины орбиты у Луны становится видимой вся обращенная к Земле сторона – она вступает в фазу полнолуния.
Земля тоже проходит через различные фазы, если глядеть на нее с Луны.
к примеру, в новолуние, когда диск Луны совсем черный для наблюдающего на
Земле, астронавт на Луне видит целиком освещенную «полную Землю». И напротив, когда на Земле мы видим полнолуние, с Луны можно следить
«новоземелье». В первой и третьей четвертях, когда люди на Земле видят освещенной половину лунного диска, астронавты на Луне тоже увидят освещенную половину диска Земли.

ДВИЖЕНИЕ
Основное влияние на движение Луны оказывает Земля, хотя и существенно более удаленное Солнце на него тоже влияет. Поэтому объяснение движения Луны становится одной из сложнейших заморочек небесной механики. Первая приемлемая теория была предложена Исааком Ньютоном в его «Началах» (1687), где были опубликованы закон глобального тяготения и законы движения. Ньютон не лишь учел все известные в то время возмущения лунной орбиты, но и предсказал некие эффекты.
свойства орбиты. Время, нужное Луне для полного обращения по орбите вокруг Земли на 360°, составляет 27 сут 7 ч 43,2 мин. Но все это время Земля сама движется вокруг Солнца в том же направлении, поэтому взаимное положение трех тел повторяется не через орбитальный период Луны, а спустя приблизительно 53 ч после него. Поэтому полнолуние происходит через каждые
29 сут 12 ч 44,1 мин; этот период называют лунным месяцем. Каждый солнечный год содержит 12,37 лунных месяцев, так что 7 из 19 лет имеют 13 полнолуний.
Этот 19-летний период именуется «метоновым циклом», поскольку в 5 в. До н.Э. Афинский астроном Метон предложил этот период в качестве базы для реформы календаря, правда, не состоявшейся.
Расстояние до Луны постоянно изменяется; это знал еще Гиппарх во 2 в. До н.Э.
Он определил среднее расстояние до Луны, получив значение, достаточно близкое к современному – 30 диаметров Земли. Расстояние до Луны можно определять различными способами, к примеру, способом триангуляции из двух удаленных точек на Земле либо же с помощью современной техники: по времени прохождения радарного либо лазерного сигнала до Луны и обратно. Среднее расстояние в перигее (наиблежайшей к Земле точке орбиты Луны) составляет 362 тыс. Км, а среднее расстояние в апогее (самой далекой точке орбиты) равно 405 тыс. Км.
Эти расстояния измеряются от центра Земли до центра Луны. Точка апогея и совместно с ней вся орбита обращается вокруг Земли за 8 лет и 310 сут.
Наклон. Плоскость орбиты Луны наклонена к плоскости орбиты Земли вокруг
Солнца – эклиптике – приблизительно на 5°; поэтому Луна никогда не удаляется от эклиптики более чем на 5°, постоянно находясь посреди либо около зодиакальных созвездий. Точки, в которых лунная орбита пересекает эклиптику, называют узлами. Солнечное затмение может произойти лишь в новолуние и лишь в те моменты, когда Луна находится вблизи узла. Это случается по меньшей мере дважды в году. В других вариантах Луна проходит на небе над либо под
Солнцем. Лунные затмения происходят лишь в полнолуние; при этом, как и в случае солнечных затмений, Луна обязана находиться вблизи узла. Если бы плоскость лунной орбиты не была наклонена к плоскости земной орбиты, т.Е. Если бы Земля и Луна двигались в одной плоскости, то при каждом новолунии происходило бы солнечное затмение, а при каждом полнолунии – лунное затмение. Линия узлов (ровная, проходящая через оба узла) вращается вокруг
Земли в противоположном движению Луны направлении – с востока на запад с периодом 18 лет 224 сут. Этот период тесновато связан с циклом «сароса», составляющего 18 лет 11,3 сут и определяющего просвет времени меж одинаковыми затмениями. Система Земля – Луна. Очевидно, не совершенно правильно говорить о движении Луны вокруг Земли. Точнее, оба эти тела обращаются вокруг их общего центра массы, лежащего ниже поверхности Земли. Анализ колебаний Земли показал, что масса Луны в 81 раз меньше массы Земли.
Гравитационное притяжение Луны вызывает приливы и отливы на Земле.
Приливные движения в итоге трения замедляют вращение Земли, увеличивая длительность земных суток на 0,001 с за столетие. Поскольку момент импульса системы Земля – Луна сохраняется, замедление вращения Земли приводит к медленному удалению Луны от Земли. Но в нынешнюю эру расстояние меж Землей и Луной миниатюризируется на 2,5 см в год из-за сложного взаимодействия Солнца и планет с Землей. Луна постоянно обращена к Земле одной стороной. Детализированный анализ её гравитационного поля показал, что Луна деформирована в направлении Земли, но искажение её формы очень велико для современного приливного эффекта. Это искажение считают «замороженным приливом», оставшимся с тех пор, когда Луна была ближе к Земле и испытывала с её стороны более мощное приливное влияние, чем сейчас. Но эта выпуклость может представлять собой и неоднородность внутреннего строения Луны.
Сохранение как старой приливной выпуклости, так и асимметричного распределения массы просит наличия жесткой оболочки, поскольку под действием собственного тяготения жидкое тело воспринимает шарообразную форму.
некие мастера считают, что вообще вся Луна внутри жесткая. Для этого она обязана быть довольно холодной. Результаты сейсмических экспериментов указывают, что внутренние области Луны вправду разогреты слабо.

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

ДЕТАЛИ ПОВЕРХНОСТИ
Хотя Луна постоянно повернута к Земле одной стороной, у нас есть возможность узреть незначительно больше половины её поверхности. Когда Луна находится в наивысшей точке собственной наклонной орбиты, можно следить традиционно скрытую область вблизи её южного полюса, а область вокруг северного полюса становится видимой, когда Луна достигает низшей точки орбиты. Не считая этого можно следить дополнительные области на восточном и западном лимбе (крае)
Луны, поскольку она вращается вокруг собственной оси с неизменной скоростью, а скорость её движения вокруг Земли меняется от наибольшей в перигее до малой в апогее. В итоге наблюдаются покачивания – либрации –
Луны, которые разрешают узреть 59% её поверхности. Области, которые совсем нереально узреть с Земли, фотографируют с помощью космических аппаратов.
наистарейшая полная карта видимого полушария Луны приведена в Селенографии, либо описании Луны (1647) Я.Гевелия. В 1651 Дж.Риччоли предложил присваивать деталям лунной поверхности имена выдающихся астрономов и философов.
Современная селенография – наука о физических свойствах Луны – началась с детализированной и подробно описанной карты Луны (1837) В.Бера и
И.Мёдлера.
Фотографирование Луны началось в 1837 и достигло наивысшего развития в
Систематическом фотографическом атласе Луны (Дж. Койпер и др., 1960). В нем показаны области Луны, освещенные солнечным светом, по крайней мере, под четырьмя различными углами. Наилучшее разрешение на фото, полученных с поверхности Земли, составляет 0,24 км. Пять аппаратов «Лунар орбитер», удачно запущенных в 1966 и 1967, получили с окололунной орбиты великолепную и практически полную фотографическую карту Луны. Поэтому сейчас даже детали обратной стороны Луны известны с разрешением, в десять раз наилучшим, чем детали её видимой стороны в 1960. Подробные карты Луны были изготовлены в НАСА и могут быть получены в Управлении документами правительства США.
новейшие детали лунной поверхности получают свои наименования. К примеру, автоматический аппарат «Рейнджер-7» упал на безымянную площадку в 1964; сейчас эта площадка именуется Морем Познанным. Огромные кратеры, сфотографированные на обратной стороне Луны аппаратом «Луна-3», названы именами Циолковского, Ломоносова и Жолио-Кюри. До этого чем новое имя будет официально присвоено, оно обязано быть одобрено интернациональным астрономическим союзом.
На Луне можно выделить три главных типа образований: 1) моря – обширные, черные и достаточно плоские участки поверхности, покрытые базальтовой лавой;
2) материки – калоритные приподнятые области, заполненные обилием огромных и малеханьких круглых кратеров, частенько перекрывающихся; 3) горные цепи, такие, как Апеннины, и небольшие горные системы, подобные той, что окружают кратер
Коперник.
Моря. Наикрупнейшее из дюжины морей на видимой стороне Луны – Море Дождей диаметром ок. 1200 Км. Кольцо из отдельных пиков на его дне и окружающая цепь гор с радиальными лучами молвят о том, что Море Дождей появилось вследствие удара о Луну большого метеорита либо ядра кометы. Его дно не отлично ровное, а пересечено волнообразной рябью, которую можно заметить при малом угле падения солнечных лучей. Эта рябь с сопутствующей ей различием в цвете показывает, что лава разливалась тут не единожды, а может быть, в итоге нескольких последовательных ударов.
фото с окололунной орбиты нашли более впечатляющий бассейн, чем
Море Дождей. Это Море Восточное, которое с Земли частично видно на левом лимбе Луны, но только «Лунар орбитер» показал его реальный вид. Центральная черная равнина этого моря достаточно мала, но она служит центром огромного числа круговых и радиальных горных цепей. Центральный бассейн окружен двумя практически отлично концентрическими цепями гор диаметром 600 и 1000 км, а за внешнюю горную цепь еще более чем на 1000 км выброшены породы в виде сложных радиальных образований.
практически круглый контур Моря Ясности тоже показывает на столкновение, но меньшего масштаба. Остальные моря, видимо, также заполнились лавой в итоге одного либо нескольких столкновений, более поздние из которых уничтожили кратер, появившийся после первого столкновения.
остальные крупные кратерированные области, не разрушенные массивным столкновением, могли стать морями после массивного излияния лавы. Примерами такового рода служат Океан Бурь и Море Спокойствия, имеющие неправильные контуры и содержащие частично затопленные древние кратеры. Небольшие, но необъяснимые различия в цветах характерны для различных морей. К примеру, центральная область дна Моря Ясности имеет красноватый оттенок, обычный для старых, более глубочайших слоев, а внешняя часть этого моря и соседнее
Море Спокойствия имеют голубоватый оттенок.
странноватое отсутствие черных морей на обратной стороне Луны говорит о том, что они формируются не так уж частенько. Возможно, вся система морей образовалась в итоге только нескольких столкновений. К примеру, наполнение Океана Бурь и Моря туч могло произойти от одного удара в районе Моря Дождей. Может быть, эта сторона Луны поначалу была отвернута от
Земли. Когда в итоге ударов образовавшиеся кратеры заполнились тяжеленной лавой и породили масконы, появившаяся асимметрия в распределении массы дозволила притяжению Земли повернуть Луну и навсегда закрепить её полушарие с морями в направлении нашей планеты.
Природа поверхности Луны. Важнейшим результатом программы «Аполлон» стало открытие у Луны мощной коры. На месте посадки «Аполлона-14» в районе кратера Фра Мауро кора имеет толщину около 65 км. Луна покрыта рыхлым обломочным материалом – реголитом, слой которого имеет толщину от 3 до 15 м. Поэтому жесткая порода практически нигде не обнажена, за исключением немногих юных больших кратеров. Реголит в основном состоит из маленьких частиц различного размера, традиционно около 25 мкм. Это смесь кусочков камня, сферул
(микроскопических сфер) и фрагментов стекла. Вещество совсем пористое и сжимаемое, но довольно прочное, чтоб выдержать вес астронавта.
эталоны горных пород, доставленные «Аполлонами-11, -12 и -15», оказались в основном базальтовой лавой. Этот морской базальт богат железом и, реже, титаном. Хотя кислород непременно является одним из главных частей пород лунных морей, лунные породы значительно беднее кислородом собственных земных аналогов. Особо следует выделить полное отсутствие воды, даже в кристаллической решетке минералов. Доставленные «Аполлоном-11» базальты имеют следующий состав:
|Компонент |Содержание, % |
|Двуокись кремния (SiO2) |40 |
|Окись железа (FeO) |19 |
|Двуокись титана (TiO2) |11 |
|Окись алюминия (Al2O3) |10 |
|Окись кальция (CaO) |10 |
|Окись магния (MgO) |8,5 |


Доставленные «Аполлоном-14» эталоны представляют другой тип коры – брекчию, богатую радиоактивными элементами. Брекчия – это агломерат каменных обломков, сцементированных маленькими частицами реголита. Третий тип образцов лунной коры – богатые алюминием анортозиты. Эта порода светлее черных базальтов. По химическому составу она близка к породам, исследованным
«Сервейором-7» в горной области у кратера Тихо. Эта порода менее уплотненная, чем базальт, так что сложенные ею горы как бы плавают на поверхности более плотной лавы.
Все три типа породы представлены в больших образцах, собранных астронавтами
«Аполлонов»; но уверенность, что они являются основными типами породы, слагающей кору, базирована на анализе и классификации тыщ маленьких фрагментов в образцах грунта, собранных с разных мест на поверхности Луны.
Кратеры – одна из характерных особенностей Луны. Десятки тыщ кратеров можно узреть в телескоп среднего размера. Наикрупнейшие из них похожи на ровные площадки, окруженные стеной. Такие кратеры, как Гримальди, Шиккард и
Циолковский (на обратной стороне Луны), имеют диаметр около 250 км и гладкое лавовое дно. Наблюдения «Рейнджеров», «Сервейоров» и «Аполлонов» открыли много маленьких кратеров, вплоть до размера крошечных рытвин. Хотя большая часть кратеров округлые, некие из самых больших по форме похожи на многоугольники. У земного наблюдающего мощный контраст света и тени вызывает впечатление совсем неровной поверхности Луны; в реальности же стены кратеров очень пологие.

большая часть кратеров образовалось вследствие ударов по поверхности Луны метеоритов и ядер комет на ранешном этапе её истории. Более крупные первичные кратеры появились от прямого попадания космических тел, а множество вторичных кратеров образовалось после падения обломков, выброшенных первыми взрывами. Вторичные кратеры сконцентрированы вокруг первичных и частенько расположены парами либо имеют вытянутую форму. Ударные кратеры на Земле совсем напоминают лунные. Но земные кратеры разрушает эрозия, а на Луне при отсутствии воздуха, ветра и дождей – основных обстоятельств эрозии – сохраняются совсем старые образования.
некие кратеры могут быть результатом вулканической деятельности. Это удивительно правильные воронкообразные ямы с ослепительно белыми стенами при полной Луне. То, что они время от времени расположены рядами, возможно, над сейсмическими трещинами либо на верхушках гор, лишь увеличивает вулканическую гипотезу, предложенную американским астрономом голландского происхождения
Дж.Койпером. Инфракрасные наблюдения, проведенные во время полных лунных затмений, выявили сотни особенно теплых пятен; как правило, они совпадают с колоритными юными кратерами.
Поскольку большая часть кратеров расположено в светлых материковых областях, они обязаны быть более старыми, чем моря. Согласно Койперу, первые кратеры образовались после того, как моря заполучили гладкое лавовое дно. Позже поверхность плавилась, но недостаточно для того, чтоб заполнить кратеры лавой, хотя вулканические излияния видны. Вблизи полнолуния кратер Тихо и несколько уединенных кратеров, таковых, как Коперник и Кеплер, стают ослепительно белыми, и от них радиально расползаются длинные белые полосы, называемые «лучами». У этих кратеров неправильные центральные горки и множество маленьких обломков внутри вала. Поскольку их лучи лежат поверх остальных лунных образований, лучистые кратеры обязаны быть самыми юными на
Луне. «Рейнджер-7» показал, что лучи представляют собой ряды бессчетных белых вторичных кратеров.
Наблюдения конфигураций лунной поверхности очень дискуссионны. Традиционно это кажущиеся конфигурации из-за различия в угле падения солнечных лучей. Долго астрономы спорили, был ли Линней – колоритное пятно в Море Ясности – когда-то кратером, как это указано на старой лунной карте в работе Риччоли. В 1958 русский астроном Н.А.Козырев следил нечто, возможно, представлявшее выброс газа в кратере Альфонс. После некого периода недоверия астрономы заинтересовались возможностью активной вулканической деятельности на Луне.
Анализ разрозненных наблюдений указывает, что области ожидаемой активности сконцентрированы по краям морей.
остальные особенности. Горные цепи, столь знакомые нам на Земле, достаточно редки на Луне. Главные цепи гор на видимой стороне Луны (Апеннины, Альпы и
Кавказ), естественно, были сформированы столкновением, породившим Море Дождей.
Концентрические цепи гор окружают и некие остальные моря. Некие горы вдоль южного края Луны сравнимы по высоте с Эверестом. Морщины, образованные сжатием, видны внутри большинства морей. Частенько они имеют ступенчатую структуру с параллельными, но слегка смещенными сегментами.
время от времени они похожи на достаточно сложную плетенку.
Трещины и крутые каньоны шириной 1–2 км частенько тянутся на сотни км практически по прямой. Их глубина составляет от одной до нескольких сотен метров; более тыщи из них внесены в сборники. Эти разрывные трещины в лавовой коре частенько параллельны краям морей. Некие из них напоминают меандры русел земных рек.
Морщины и трещины, а также широкие и узенькие равнины образуют гигантскую сеть.
Радиальные детали рельефа, связанные с Морем Дождей, образуют самую крупную сетчатую систему на Луне. Некие исследователи считают, что сетчатая система отражает внутрилунные процессы напряжения и сжатия, но остальные думают, что это итог внешнего действия, связанного со столкновениями, породившими моря.
найдено на Луне и множество остальных особенностей. Более грандиозным разломом является ровная стенка, протянувшаяся в Море туч приблизительно на
170 км; это крутой откос высотой около 300 м. Равнина Рейта – пример грабена, т.Е. Зоны разрыва, где значимый участок поверхности стал опускаться. На дне морей найдено несколько малеханьких потухших вулканов.
Еще одна любознательная изюминка лунной поверхности – небольшие лавовые купола.

ЛИТЕРАТУРА
Рингвуд А. Происхождение Луны и Земли. М., 1982
Будыко М.И. Климат в прошедшем и будущем. М., 1980
Магницкий В.А. Внутреннее строение и физика Луны. М., 1965


 
Еще рефераты и курсовые из раздела
Солнечная система в центре внимания науки
План контрольной работы: 1. Введение 2. Теория гармонии мира И.Кеплера 3. Электромагнитная гипотеза происхождения солнечной системы Х.Альвена – Ф.Хойла. 4....

Откуда берется энергия солнца?
Почему Солнце светит и не остывает уже миллиарды лет? Какое «топливо» даёт ему энергию? Ответы на эти вопросы учёные находили веками, и лишь в начале ХХ в. Было найдено правильное решение....

Планеты земной группы
Планеты земной группы.Вступление посреди бессчетных небесных светил, изучаемых современной астрономией, особенное место занимают планеты. Ведь все мы отлично знаем, что Земля,...

Переменные звезды
Хотя на первый взор сверкающие на небе звезды кажутся неизменными, оказывается, что у многих из них видимый блеск изменяется со временем. Звезда становится то ярче, то слабее. Такие звезды...

Солнечные пятна, динамика и механизм их образования, методы их учета в экологии и астрофизике
Министерство образования русской Федерации Санкт-Петербургский государственный электротехнический институт “ЛЭТИ” реферат на тему “Солнечные пятна, динамика и механизм их...