Земля и Луна: двойная планета
Согласно последним исследованиям, на Луне присутствует вода, причем она распространена по всей поверхности Луны, а не ограничивается полярными регионами. Существует несколько теорий образования Луны. По одной из них, Луна образовалась через 60—90 млн лет после зарождения Солнечной системы и миграции Юпитера (когда были занесены ледяные астероиды). Образовалась она вследствие удара крупного тела… Читать ещё >
Земля и Луна: двойная планета (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Русское слово «Луна» происходит от праславянского слова luna. Это слово имеет индоевропейское происхождение — от слова louksna — «светлая» (форма женского рода прилагательного louksnos). От того же слова произошло латинское слово Шпа. Греки называли спутник Земли Селеной (др.-греч. Ee^rjvri), древние египтяне — Ях (Иях), вавилоняне — Син (рис. 17, цветная вклейка).
По своим физическим свойствам Луна очень напоминает Меркурий. По размеру она вполне могла бы претендовать на роль самостоятельной планеты Солнечной системы (рис. 5.16), если бы в свое время она не попала в плен гравитации Земли. Причем скорость вращения Луны вокруг Земли абсолютно идентична скорости, с которой она делает оборот вокруг своей оси, т. е. вращение Луны вокруг Земли и вокруг собственной оси синхронизировано, именно поэтому мы не можем увидеть с Земли ее обратную сторону (рис. 5.17).
Рис. 5.16. Сравнительные размеры Луны и США.
Рис. 5.17. Углы наклона орбит Земли и Луны.
Каждый год Луна удаляется от Земли на 6 см (рис. 5.18).
(?) Бывают ли на Луне лунотрясения и извержения вулканов? Почему?
Согласно последним исследованиям, на Луне присутствует вода, причем она распространена по всей поверхности Луны, а не ограничивается полярными регионами. Существует несколько теорий образования Луны. По одной из них, Луна образовалась через 60—90 млн лет после зарождения Солнечной системы и миграции Юпитера (когда были занесены ледяные астероиды). Образовалась она вследствие удара крупного тела — некой планеты Тейи — о Землю, о чем свидетельствует схожий геологический состав Земли и Луны.
Рис. 5.18. Смещение орбиты Луны за последние 4,36 млрд лет.
Интересный факт
Первую научную теорию возникновения Луны выдвинул в 1878 г. британский астроном Джордж Говард Дарвин. Согласно этой теории Луна отделилась от Земли в виде магматического сгустка под действием центробежных сил. Альтернативная «теория захвата» предполагала существование Луны как отдельной планетезимали, захваченной гравитационным полем Земли. Теория совместного формирования предполагает одновременное формирование Земли и Луны из единого массива мелких обломков породы. Анализ грунта, доставленного миссией «Апполон», показал, что лунный грунт по составу значительно отличается от земного. Кроме того, современные компьютерные модели показали нереальность отделения от Земли массивного тела под действием центробежных сил. Таким образом, ни одна из трех первоначальных теорий не выдерживает критики.
В 1984 г. на Гавайской конференции по планетологии была коллективно выдвинута теория возникновения Луны, получившая название теории «Гигантского столкновения». Теория утверждает, что Луна возникла 4,6 млрд лет назад после столкновения Земли с гипотетическим небесным телом, получившим название Тейа. Удар пришелся не по центру, а под углом (почти по касательной). В результате большая часть вещества ударившегося объекта и часть вещества земной мантии были выброшены на околоземную орбиту. Из этих обломков собралась Протолуна и стала обращаться по орбите с радиусом около 60 000 км (сейчас —384 тыс. км). Земля в результате удара получила резкий прирост скорости вращения (один оборот за 5 ч) и заметный наклон оси вращения. Хотя у этой теории тоже есть недостатки, в настоящее время она считается основной.
Подтверждением теории столкновения планет по касательной можно указать следующее.
Диаметр мантии Луны составляет 80% от общего диаметра. Обычно у подобных космических тел он составляет 50%.
Мантия Луны преимущественно содержит каменные породы.
Протопланета Тейя «содрала» с Земли каменную оболочку, которую впоследствии присоединила к себе. Железные ядра планет остались нетронутыми. В противном случае, при прямом столкновении, планеты могли полностью разрушиться или Земля вобрала бы в себя железное ядро Тейи.
По оценкам, основанным на содержании стабильного радиогенного изотопа вольфрама-182 (возникающего при распаде относительно короткоживущего гафния-182) в образцах лунного грунта, в 2005 г. ученые-минералоги из Германии и Великобритании определили возраст разделения на силикатную и металлическую оболочки в 4 млрд 527 млн лет (±10 млн лет), в 2011 г. возраст Луны был определен в 4,36 млрд лет (±3 млн лет), в 2015 г. — в 4,47 млрд лет, а в 2017 г. — в 4,51 млрд лет.
Интересный факт
1,255 с — время, за которое свет, пущенный с Земли, преодолевает 380 тыс. км, прежде чем достичь Луны (рис. 5.19).
Рис. 5.19. Расстояние между Землей и Луной.
Строение. Слухи о том, что Луна полая, ничем не подкреплены. Ее строение напоминает строение Земли (рис. 5.20).
Рис. 5.20. Строение Луны.
(?) Рассмотрите подробно строение Луны, опишите состав ядра, мантий.
На Луне наблюдаются аномалии гравитационного поля — так называемые масконы (от англ, mass concentration). Это явление было обнаружено в результате наблюдений за движением искусственных спутников Луны. Спутники падали в области морей, где, по-видимому, граница коры и мантии наиболее близко поднимается к поверхности. Если бы Луна была однородным телом, то спутник летал бы по ровной орбите.
Основной формой лунного рельефа являются кратеры. Только на видимой стороне Луны можно насчитать свыше 300 тыс. кратеров диаметром свыше 1 км. Часть кратеров имеют вулканическое происхождение. Тектоническая активность наблюдалась в районе кратеров Аристарх, Геродот, Альфонс.
Также на поверхности Луны присутствуют темные области, заметные даже невооруженным глазом. Их называют морями, отдавая дань традиции: в древности люди считали, что эти участки действительно представляют собой крупные водоемы.
На обратной стороне Луны количество морей значительно ниже по сравнению с видимой ее стороной (рис. 5.21).
(?) Маленький мальчик авторитетно вам заявляет, что луна из сыра. Как проще всего его переубедить?
Анализ лунного грунта показал, что все наиболее крупные кратеры были образованы приблизительно в одну и ту же эпоху, что свидетельствует о времени в истории спустя 600 млн лет после формирования Солнечной системы, которое зовется поздней тяжелой бомбардировкой. Это является косвенным подтверждением предположения о миграции планет, поскольку именно в этот период перемещение Нептуна на расстояние порядка 30 а. е. должно было повлечь за собой гравитационное возмущение и отброс мелких объектов Солнечной системы как на ее окраины, так и вовнутрь.
Рис. 5.21. Фотографии двух полушарий Луны.
Основные детали на лунном диске, видимые невооруженным глазом (рис. 5.22): Z — «лунный заяц», А — кратер Тихо, В — кратер Коперник, С — кратер Кеплер, 1 — океан Бурь, 2 — море Дождей, 3 — море Спокойствия, 4 — море Ясности, 5 — море Облаков, 6 — море Изобилия, 7 — море Кризисов, 8 — море Влажности.
Рис. 5.22. Важные области лунной поверхности.
Поскольку на Луне нет атмосферы (солнечные лучи не рассеиваются, в отличие от земной атмосферы), то небо всегда темное.
Исследования. Луна хорошо изучена как благодаря оптическим наблюдениям, так и с помощью более 50 беспилотных миссий, таких как «Луна-3», «Зонд-З», «Луноходы» (1 и 2), «Клементина», «Лунар Проспектор», «Смарт-1» и др.
(?) Подготовьте сообщение об одной их перечисленных выше миссий. В каком году она состоялась? Кто занимался ее подготовкой? Какие цели были поставлены? Какие задачи были решены?
Луна является единственным астрономическим объектом вне Земли, на котором побывал человек. В конце 1960;х гг. было шесть посадок американцев на Луну (миссии Apollo-11—Apollo-17, NASA; Apollo-13 долетел до Луны, но не высаживался). Это принесло большой научный результат; было привезено более 400 кг грунта.
(?) Изучите историю высадки американских астронавтов помощью интерактивной карты Луны Google Moon1. Подготовьте доклад об одной из миссий «Аполлон».
Ученые NASA доказали необычайную опасность лунной пыли для организма человека. Астронавт «Аполлона-17» Харрисон Шмитт (род. 1935, рис. 5.23) в своей книге «Возвращение на Луну» (2006) пишет, что лунная пыль пачкала ботинки и скафандры, проникала на борт космического корабля. Запах лунной пыли напоминает порох, что затрудняло дыхание экипажа:
«Лунная пыль мелкая, как порошок, но режет не хуже стекла. Пыль эта образуется при падении метеоритов на лунную поверхность. Они раскаляют и размельчают скальные породы и почву, которые содержат кварц и железо. А поскольку на Луне нет ветра и воды, чтобы затупить режущие края, крошечные крупинки очень острые и имеют зазубрины. И они прилипают почти ко всему. Агрессивная природа лунной пыли представляет собой более серьезную проблему для инженеров и для здоровья поселенцев, чем радиация»[1][2].
Международно-правовой статус. Большинство правовых вопросов освоения Луны были разрешены в 1967 г. Договором о принципах деятельности государств по исследованию и использованию космического пространства, включая Луну и другие небесные тела. Также юридический статус Луны описывает Соглашение о Луне от 1979 г.
Рис. 5.23. Материалы и фотографии астронавта «Аполлона-17» Харрисона Шмитта.