Luna se caracterizează printr-o rotație sincronă, datorită căreia doar una dintre laturile sale (sau „partea sa apropiată”) este vizibilă de pe Pământ - timpul pentru care Luna se învârte în jurul Pământului este egal cu timpul pentru care se rotește axa sa. Cealaltă parte a lunii („partea îndepărtată” sau „partea inversă”) rămâne întotdeauna ascunsă observatorului terestru, cu excepția părților mici din apropierea orizontului datorită librației lunare. Partea îndepărtată a lunii era complet necunoscută omenirii înainte de era spațială. Rotația sincronă a Lunii este rezultatul acțiunii forțelor mareelor ​​de pe Pământ, care au redus semnificativ impulsul Lunii la scurt timp după formarea sa.

Cealaltă parte a lunii este uneori numită greșit „partea întunecată”. De fapt, primește la fel de multă lumină ca partea vizibilă și chiar atunci când Luna nu este vizibilă datorită poziției relative a Pământului, a Lunii și a Soarelui. Navele spațiale și navele se află în umbra radio a lunii când aterizează pe cealaltă parte a lunii sau sunt deasupra ei. De fapt, cealaltă parte a lunii este cel mai protejat loc din sistemul solar de undele radio terestre și, până în 2005, se dezvoltă planuri pentru construirea unui radiotelescop pe suprafața lunară.

O trăsătură distinctivă a părții opuse a lunii este absența aproape completă a „mărilor” lunare, câmpii bazaltice cu albedo scăzut.

Diferite părți ale suprafeței lunare sunt iluminate în funcție de poziția reciprocă a Pământului, a Lunii și a Soarelui, ceea ce duce la observarea fazelor lunare de la suprafața pământului. Limita dintre partea iluminată și cea niluminată a lunii se numește terminator solar.

părți

Luna face o orbită completă în aproximativ 28 de zile. Timp de o oră luna se mișcă pe fundalul stelelor la aproximativ 0,5 ° sau unul dintre diametrul său vizibil. Specificitatea înclinației orbitei lunare este că aceasta este mai aproape de cea a eclipticii decât de înclinația planului ecuatorial al Pământului, spre deosebire de majoritatea celorlalți sateliți naturali.

Pentru mai multe detalii despre mișcarea reciprocă a Pământului și a Lunii, consultați luna stelelor și luna sinodică.

Tragerea gravitațională pe care Luna o exercită asupra Pământului este cauza mareelor ​​oceanice. Mareele sunt sincronizate cu poziția Lunii în raport cu Pământul. În practică, însă, problema este complicată de excentricitatea orbitei lunare. Când Luna este aproape de perigeu, rotația sa „rămâne” în spatele vitezei sale orbitale și acest lucru permite observarea unei longitudini suplimentare de 8 ° în partea sa estică. Dimpotrivă, atunci când Luna este aproape de apogeul său, rotația sa „depășește” viteza sa orbitală și este vizibil încă 8 ° în partea sa vestică. Acest efect se numește librație longitudinală.

Maximele de maree de pe suprafața Pământului, cauzate de gravitația lunară, rămân în urma poziției vizibile a Lunii datorită inerției apei oceanului și a fricțiunii sale pe fundul oceanului și a fondurilor, precum gurile râurilor. Ca urmare, o parte din momentul rotației Pământului este transferată treptat în momentul orbital lunar și în fiecare an Luna se îndepărtează în medie cu 38 mm de Pământ. [2] În același timp, rotația Pământului încetinește; ziua pământului este prelungită cu 15 µs în fiecare an.

Văzută de pe Pământ pentru o orbită completă, Luna pare să oscileze în sus și în jos (ca o persoană care dă din cap negativ), deoarece orbita lunară nu este paralelă cu ecuatorul Pământului. Acest efect se numește librație transversală și permite observarea unei latitudini suplimentare de 7 ° în regiunile polului lunar.

În cele din urmă, deoarece Luna este la doar aproximativ 60 de raze ale Pământului, un observator la ecuatorul Pământului pentru o noapte (12 ore) se va deplasa lateral, la o distanță de un diametru al Pământului de Lună. Această librație zilnică permite observarea a aproximativ un grad de lungime în tropicele lunare.

În mișcarea lor în sistemul solar, Pământul și Luna orbitează în jurul baricentrului lor comun (sau al centrului comun de masă), care este situat la aproximativ 4700 km de centrul Pământului (la o adâncime de aproximativ 1650 km) în direcția a Lunii. Drept urmare, mișcarea Pământului pe orbita sa este excentrică.

Interesant este faptul că înclinația orbitei lunare și înclinarea axei acesteia sunt denumite de obicei „schimbări frecvente”. În acest sens, ar trebui adăugat că înclinația orbitei lunare este măsurată în raport cu planul ecuatorial al Pământului, iar înclinația axei de rotație este măsurată în raport cu normalul planului orbital al lunii. Pentru majoritatea sateliților naturali, dar nu și pentru Lună, acești parametri sunt stabili.

Pământul și Luna formează o planetă dublă: mișcarea lor este dominată de gravitația solară. Planul orbitei lunare este la un unghi de 5,145396 ° față de ecliptică (planul orbital al Pământului) și la un unghi de 1,5424 ° față de normalul aceluiași plan. Orbita lunară efectuează o precesiune rapidă (punctele sale de intersecție cu ecliptica se rotesc în sensul acelor de ceasornic) cu o perioadă de 6793,5 zile (18.5996 ani) datorită influenței gravitaționale a bombei ecuatoriale a Pământului cauzată de rotația Pământului. În această perioadă, înclinația planului lunar față de planul ecuatorului pământului variază între 23,45 ° + 5,15 ° = 28,60 ° și 23,45 ° -5,15 ° = 18,30 °, menținând în același timp panta de 23,45 ° până la ecliptica. În același timp, înclinația axei de rotație a Lunii în raport cu planul său orbital variază de la 5,15 ° + 1,54 ° = 6,69 ° până la 5,15 ° -1,54 ° = 3,60 °. Înclinarea axei de rotație a Pământului, la rândul său, răspunde la această schimbare prin devierea cu 0,00256 ° de la valoarea sa medie - un efect numit nutare.

Punctele de intersecție dintre planul orbitei lunare și ecliptica se numesc noduri lunare. Nodul nordic (sau ascendent) este locul în care orbita lunară iese din „nord” (sau deasupra) eclipticii, în timp ce nodul sudic (sau descendent) este locul în care orbita lunară iese „la sud” (sau dedesubt) eclipticii. O eclipsă de soare este observată atunci când nodul nordic sau sudic al orbitei lunare coincide cu o lună nouă. O eclipsă de Lună, pe de altă parte, are loc atunci când nodul nordic sau sudic coincide cu luna plină.

Au fost propuse mai multe ipoteze despre modul în care s-a format satelitul natural al Pământului. Se crede că acest lucru s-a produs cu aproximativ 4,527 ± 0,010 miliarde de ani în urmă, la aproximativ 30 până la 50 de milioane de ani după formarea sistemului solar. [3]

Înclinarea orbitei lunare către ecliptică aproape exclude posibilitatea ca luna să se fi format cu pământul sau să fie atrasă mai târziu pe orbita terestră.

Potrivit unei vechi ipoteze despre originea Lunii, aceasta s-a desprins de scoarța Pământului datorită forțelor centrifuge cauzate de rotația Pământului (ar trebui să fie mult mai rapidă decât noțiunile moderne general acceptate), lăsând un bazin oceanic la suprafață a planetei noastre ca semn.

O altă ipoteză oferă o explicație a originii Lunii prin co-originea sa cu Pământul de pe discul primar din sistemul solar. Cu toate acestea, acest lucru nu poate explica cantitatea disproporționat de mică de fier pe lună.

Cea mai acceptată teorie este Giant Clash Theory, conform căreia Luna s-a născut ca urmare a unei coliziuni între tânărul Pământ semi-topit și o protoplanetă de dimensiunea lui Marte, numită în mod speculativ Thea. Această ipoteză explică, de asemenea, de ce luna este săracă în fier și în elemente volatile.

Epocile geologice ale Lunii sunt determinate de datarea diferitelor evenimente și coliziuni semnificative din istoria sa.

Forțele de maree ale Pământului au deformat Luna atunci când era încă topită sub forma unui elipsoid a cărui axă principală îndreaptă spre Pământ.

Compoziţie

Cu mai mult de 4,5 miliarde de ani în urmă, suprafața lunii era acoperită cu un ocean de magmă topită. Oamenii de știință cred că combinația de potasiu, elemente ale pământului rar și fosfor este dovada acestui ocean topit. Aceste elemente au fost păstrate la suprafața oceanului topit, deoarece nu și-au găsit un loc în structura cristalină a elementelor și compușilor din jur. Concentrația de potasiu, elementele pământurilor rare și fosfor poate fi utilizată pentru a judeca activitatea vulcanică, precum și frecvența coliziunilor cu cometele și asteroizii.

Crusta lunară este compusă din multe elemente, inclusiv uraniu, toriu, potasiu, oxigen, siliciu, magneziu, fier, titan, calciu, aluminiu și hidrogen. Unele elemente, cum ar fi uraniul și toriul, sunt radioactive, dar sub influența razelor cosmice, o cantitate suplimentară de radiație este eliberată ca radiație gamma. Se crede că, în general, compoziția chimică a Lunii este similară cu cea a Pământului, excluzând elementele volatile și fierul.

Suprafaţă

Luna este acoperită cu zeci de mii de cratere cu un diametru de peste 1 kilometru. Majoritatea sunt vechi de sute de milioane de ani și sunt perfect conservate din cauza lipsei atmosferei sau a activității geologice de pe suprafața lunară.

Cel mai mare crater de pe Lună, care este și cel mai mare din sistemul solar, formează bazinul Polului Sud-Aitken. Acest crater se află pe cealaltă parte a lunii, lângă Polul Sud. Diametrul său este de aproximativ 2240 km și adâncimea - 13 km.

Câmpiile lunare întunecate și nedistinguibile sunt numite mări lunare datorită faptului că astronomii antici credeau că sunt adevărate corpuri de apă. De fapt, acestea sunt câmpuri uriașe de lavă de bazalt înghețată care s-au format ca urmare a impactului asteroidului. Cele mai strălucitoare locuri de la suprafață sunt numite „terry” (de la numele latin terra - „pământ”) sau mai multe continente. Mările de pe suprafața lunară sunt aproape în întregime pe partea vizibilă a lunii, în timp ce partea din spate conține o cantitate foarte mică. Oamenii de știință cred că această asimetrie este motivul pentru care centrul de masă al lunii este deplasat în raport cu centrul său geometric.

Imediat pe suprafața lunii se află un strat de praf numit regolit, care, ca și scoarța lunii, este distribuit inegal pe suprafață. Crusta are o grosime de 60 km pe partea apropiată până la 100 km pe partea din spate. Regolitul variază de la 3 la 5 metri în mări și de la 10 la 20 de metri pe teren.

În 2004, o echipă științifică condusă de Ben Bussey de la Universitatea Johns Hopkins, folosind imagini realizate de aparatul lunar Clementine, a descoperit că patru regiuni muntoase de la marginea craterului Perry cu o lățime de 73 de kilometri la Polul Nord lunar erau iluminate constant soarele.într-o zi lunară plină. Aceste regiuni, numite Vârfurile Luminii Veșnice, sunt posibile datorită faptului că panta axei lunare este foarte aproape de zero - fapt care permite, de asemenea, fundul unor cratere să rămână permanent în umbră pentru o zi lunară completă. Cu toate acestea, astfel de regiuni sunt absente la Polul Sud mai puțin montan, deși marginea craterului Shackleton este iluminată la 80% din ziua lunară.

Disponibilitatea apei

Luna, mai ales imediat după nașterea sistemului solar, a fost bombardată de multe comete și meteoriți. Multe dintre aceste situri sunt bogate în apă. Energia solară descompune moleculele de apă ale hidrogenului și oxigenului atomic, care părăsesc luna și zboară în spațiul interplanetar. Conform unei ipoteze, totuși, o anumită cantitate de apă este conținută în scoarța lunară.

Conform măsurătorilor efectuate de nava spațială Clementine, apa înghețată este conținută în unele dintre craterele lunare, care sunt în permanență în umbră. Nava spațială a cartografiat craterele de la polul sud al lunii [4], iar simulările pe computer sugerează că aproximativ 14.000 km 2 pot fi în umbra permanentă.

Se estimează că cantitatea totală de apă pe Lună este de ordinul a 1 km³. (a se vedea ([2]) pentru mai multe informații). Apa poate fi utilizată în viitoarele misiuni pilotate pe Lună pentru a bea, oxigen și combustibil pentru nave spațiale (după descompunerea în hidrogen și oxigen folosind energie solară sau nucleară).

Rocile lunare colectate de misiunile Apollo ale NASA din latitudini în cea mai mare parte ecuatoriale nu prezintă conținut de apă. Cu toate acestea, misiunea Prospectului Lunar a găsit hidrogen în unele cratere lunare umbrite de la Polul Nord, ceea ce poate fi explicat prin prezența apei. [5]

În iulie 2008, s-au găsit cantități mici de apă în interiorul perlelor vulcanice de pe Lună (aduse pe Pământ de misiunea Apollo 15). [6]

Camp magnetic

Atmosfera

Luna are o atmosferă neglijabilă compusă din gaze precum radonul, care sunt produsul decăderii radioactive a elementelor din scoarța lunară, precum și a particulelor de vânt solar, ținute pentru o perioadă scurtă de timp de gravitația lunară.

Atmosfera sa este atât de nesemnificativă încât este egală cu o greutate de 10 4 kg. [7] La ​​această greutate redusă, presiunea de suprafață este de 3 × 10 atm -15. [8]