Происхождение луны: версии

Гипотезы о происхождении Луны

Первые упоминания встречаются в наскальных рисунках пещерных людей, живших 35-40 тыс. лет назад. Изучение Луны с научной точки зрения впервые началось в Древней Греции. Аристарх Самосский, древнегреческий астроном (320-250 г. до н.э.), верно предположил, что от Земли до ночного светила расстояние составляет 60 радиусов планеты (среднее величина равна 384 467 км, т.е. 30 земных диаметров).

Ученый Галилео Галилей, наблюдая за Луной, в 1609 г. заметил на поверхности объекта пятна и предположил, что темные области — это морские пространства, а светлые — материки, покрытые возвышенностями, кратерами.

Ученый Галилео Галилей изучал Луну с помощью самодельного телескопа, который был прообразом современного телескопа-рефрактора. Credit: wikipedia.org.

Селенография

Топография Луны, высота поверхности относительно лунного геоида. Видимая с Земли сторона — слева.

Основные детали на лунном диске, видимые невооружённым глазом. Z — «лунный заяц», A — кратер Тихо, B — кратер Коперник, C — 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

Большинство кратеров на обращённой к нам стороне названо по имени знаменитых людей в истории науки, таких как Тихо Браге, Коперник и Птолемей. Детали рельефа на обратной стороне имеют более современные названия типа Аполлон, Гагарин и Королёв. На обратной стороне Луны расположена огромная впадина (бассейн) диаметром 2250 км и глубиной 12 км — это самый большой бассейн в Солнечной системе, появившийся в результате столкновения. Море Восточное в западной части видимой стороны (его можно видеть с Земли) является отличным примером многокольцевого кратера.

Также выделяют второстепенные детали лунного рельефа — купола, хребты, борозды (от нем. Rille — борозда, жёлоб) — узкие извилистые долиноподобные понижения рельефа.

Происхождение кратеров

Попытки объяснить происхождение кратеров на Луне начались с конца 1780-х годов. Основных гипотез было две — вулканическая и метеоритная.

Согласно постулатам вулканической теории, выдвинутой в 80-х годах XVIII века немецким астрономом Иоганном Шрётером, лунные кратеры были образованы вследствие мощных извержений на поверхности. Но в 1824 году также немецкий астроном Франц фон Груйтуйзен сформулировал метеоритную теорию, согласно которой при столкновении небесного тела с Луной происходит продавливание поверхности спутника и образование кратера.

Ударный кратер — углубление, появившееся на поверхности космического тела в результате падения другого тела меньшего размера.

Полёты к спутнику Земли с 1964 года, совершенные американскими космическими аппаратами «Рейнджер», а также открытие кратеров на других планетах Солнечной системы (Марс, Меркурий, Венера) подвели итог этому вековому спору о происхождении кратеров на Луне. Дело в том, что открытые вулканические кратеры (например, на Венере) сильно отличаются от лунных, схожих с кратерами на Меркурии, которые, в свою очередь были образованы ударами небесных тел. Поэтому метеоритная теория ныне считается общепринятой.

Благодаря столкновению Луны с астероидом мы можем наблюдать с Земли метеоритные кратеры на Луне. Учёные из Парижского института физики Земли полагают, что 3,9 миллиарда лет назад столкновение Луны с крупным астероидом заставило Луну повернуться.

Лунные моря

Лунные моря представляют собой обширные, залитые некогда базальтовой лавой низины. Изначально данные образования считали обычными морями. Впоследствии, когда это было опровергнуто, менять название не стали. Лунные моря занимают около 40 % видимой площади Луны.

Видимая сторона Луны

Обратная сторона Луны

русское название международное название
Море Кризисов (Опасностей) Mare Crisium
Море Плодородия (Изобилия) Mare Foecunditatis
Море Нектара Mare Nectaris
Море Спокойствия Mare Tranquillitatis
Море Пены Mare Spumans
Море Ясности Mare Serenitatis
Море Дождей Mare Imbrium
Море Холода Mare Frigorum
Море Паров Mare Vaporum
Море Облаков Mare Nubium
Море Влажности Mare Humorum
Море Смита Mare Smythii
Море Восточное Mare Orientalis
Море Москвы Mare Mosquae
Море Краевое Mare Marginis
Море Южное Mare Australe
Море Мечты Mare Ingenii
Океан Бурь Oceanus Procellarum
Залив Центральный Sinus Medium
Залив Зноя (Волнений) Sinus Aestuum
Залив Росы Sinus Roris
Залив Радуги Sinus Iridum

Внутренняя структура

Внутреннее строение Луны

Луна — второй по плотности спутник в Солнечной системе после Ио. Однако внутреннее ядро Луны мало, его радиус около 350 км; это только ~ 20 % от размера Луны, в отличие от ~ 50 % у большинства других землеподобных тел. Состоит лунное ядро из железа, с небольшим количеством примесей серы и никеля.

Горы и горные цепи

Горы на Луне похожи на земные. Конечно, на них нет ледников, рек и растительности, но это такие же каменные глыбы, в высоту достигающие нескольких километров. Конечно, на Луне нет ветров и дождей, разрушающих камень, однако горы всё равно со временем разрушаются. На них действует так называемое космическое выветривание – солнечное излучение и радиация, большие перепады температур. Это приводит к постепенному растрескиванию и разрушению камня. Из-за этого разрушаются, осыпаются и сглаживаются и валы у кратеров – самые древние практически сравнялись с остальной поверхностью.

На Луне горы обычно располагаются цепью, или хребтами. У них есть названия, часто повторяющие земные – Аппенины, Алтай, Карпаты, Кавказ, Альпы. Самая высокая гора на Луне – Пик Гюйгенса, который расположен на южном берегу Моря Дождей, в горах Аппенины. Высота этой горы над поверхностью моря – 5.5 км, что солидно даже для Земли.

Горы Аппенины на Луне. Большой кратер внизу слева — Эратосфен, вверху — Архимед. В этих горах находится и Пик Гюйгенса.

Что самое интересное, горы, даже Пик Гюйгенса – не самые высшие точки Луны. Высочайшая точка находится около кратера Энгельгардт, который расположен на обратной стороне Луны. Если считать от лунного центра, эта точка от него дальше, чем Пик Гюйгенса, на 6.5 км. Это высшая точка лунной поверхности, хотя и не гора.

Кстати, разница высот между самыми высокими и самыми низкими точками лунной поверхности достигает 18.1 км. Так что масштабы там вполне земные и внушают уважение.

Наблюдение за Луной

Наблюдение за Луной

Луна, по космическим меркам, расположена совсем рядом. Поэтому, любой желающий заняться астрономией, может начать с изучения нашей ближайшей небесной спутницы. Знакомство с ней можно проводить невооружённым глазом. Но лучше приобрести бинокль или доступный телескоп.
Проблемы, конечно будут. Чтобы их избежать, лучше заранее принять меры:

  • Обзавестись лунными картами, для знакомства с названиями и местами расположения объектов.
  • Выбрать оптимальное место для наблюдений. Особенно много неприятностей начинающим астрономам доставляет уличное освещение ночных городов.
  • Учесть погодные факторы. Дождь и снег, облака и туман не позволят заниматься любимым делом.
  • Изучить цикл движения Луны по орбите, с учётом географических координат территории своего пребывания.
  • Приобретая опыт, появятся умение и навыки. Настойчивость внимательного наблюдателя непременно будет награждена открытиями, сопровождающимися приятными впечатлениями.

Орбита Луны

Ближайший космический объект всегда был объектом повышенного внимания астрономов. Как в доисторические времена, так и по настоящее время. Звездочёты древности смогли довольно точно определить размеры Луны и её расстояние до Земли.

Расстояние от Земли до Луны

Ещё за три века до нашей эры великий древнегреческий учёный Аристарх Самосский, вычислил длину пути между двумя небесными телами. Она оказалась равной 60 радиусам нашей планеты (точнее: изменяется в пределах: 55 – 63).

Через столетие, исследование орбиты ночного светила продолжил другой астроном древней Греции Гиппарх. Изучив три лунных затмения, ему удалось подтвердить догадки небесных наблюдателей древней вавилонской школы.

Орбита Луны

Луна вращается вокруг Земли по эллиптической орбите с эксцентриситетом 0,0549. Расстояние между ними меняется в пределах: 364397 км – 406748 км. Вследствие так называемого «приливного ускорения», Луна медленно (по 38 мм ежегодно) удаляется от Земли.

Удивительна синхронность круговорота спутника вокруг нашей планеты и собственной оси. Период того и другого обращения составляет 27,32166 земных суток. Вот почему нам видна только одна сторона «ночного светила».

В действительности, орбитальное движение Луны весьма сложное и подвержено влиянию множества факторов. Учесть их с достаточно высокой точностью удалось в 1919 году британскому астроному Эрнесту Брауну. Его расчётами руководствуются и поныне. Правда, с некоторыми компьютерными коррективами, полученными в ходе космических исследований.

Классификация кратеров

Ученые классифицировали пять видов кратерных чаш, к которым можно отнести 99% всех ЛК. Предложенное ими разделение кратеров получило название от аббревиатуры лаборатории, где проводились исследования.

LPL-типы:

  • Аль-Баттани (ALC).
  • Био (BIO).
  • Созигена (SOS).
  • Триснеккера (TRI).
  • Тихо (TYC).

Типы ALC и BIO считаются простыми. К ним относятся почти все ЛК, диаметры которых меньше 10 км. Они выглядят как классическая чаша с гладкими боковыми стенками, но у BIO дно меньше и более плоское, чем у ALC.

Впадины типа SOS отличаются широким плоским дном и отсутствием террас и центральных пиков. Их своеобразность пока не нашла объяснения — не ясно, имели они такое строение изначально или приняли форму бассейна в результате вторичных метеоритных ударов.

Классификация кратеров. Credit: aol.com

ЛК диаметром от 10 до 50 км относятся к TRI-типу. Для них характерно частичное обрушение внутренних стен чаши. Иногда встречаются экземпляры с пиком в центральной части дна.

Практически все ЛК, размеры которых превосходят 50 км в поперечнике, подобны кратеру Тихо, т. е. относятся к типу TYC. Их дно расположено глубоко, часто имеет в центре массивный пик, а стены состоят из террас, переходящих одна в другую.

Если диаметр кратерной чаши превышает 200-300 км, то центральных пиков не наблюдается и кратеры становятся бассейнами.

Более сложное строение TRI и TYC обусловлено увеличивающейся энергией, которая выделяется при столкновении тел, имеющих большие размеры.

Отделение материи

История происхождения Луны волновала людей во все времена. Первое вполне логическое объяснение появлению у нашей планеты этого спутника дал в 19 в. Джордж Дарвин. Он был сыном Чарльза Дарвина, выдвинувшего теорию естественного отбора.

Джордж был очень авторитетным и известным астрономом, уделявшим много времени изучению небесного спутника нашей планеты. В 1878 г. он выдвинул версию о том, что происхождение Луны стало результатом разделения материй. Скорее всего, Джордж Дарвин стал первым исследователем, который установил тот факт, что наш небесный спутник постепенно отдаляется от Земли. Высчитав скорость расхождения планет, астроном предположил, что в прежние времена они составляли единое целое.

В далеком прошлом Земля представляла собой вязкую материю и вращалась вокруг своей оси всего за 5,5 часа. Это привело к тому, что центробежные силы «вырвали» из планеты часть вещества. Со временем из этого куска и образовалась Луна. На месте отрыва на Земле появился Тихий океан.

Это происхождение планеты Луна было вполне разумным. В результате версия Дж. Дарвина заняла главенствующее положение в начале 20 в. Теория великолепно объясняла сходство состава лунной и земной пород, меньшую плотность спутника нашей планеты и его размеры.

Однако данную версию в 1920 г. раскритиковал Гарольд Джеффрис. Этот британский астроном доказал, что вязкость нашей планеты в полурасплавленном состоянии не могла содействовать настолько мощной вибрации, чтобы привести к появлению двух планет. Против того, что именно таким было происхождение Луны, гипотезы выдвинули и другие исследователи. Ведь становилось непонятным, какие законы и явления позволили Земле разогнаться столь быстро, а затем резко снизить скорость своего хода по орбите. Кроме того, доказано, что возраст Тихого океана составляет около 70 млн лет. А это слишком мало, чтобы принять предложенный Дж. Дарвином сценарий возникновения небесного спутника.

Как в древней Греции астрономы рассчитывали расстояние до Луны

Луна стала первым небесным телом, до которого удалось рассчитать расстояние от Земли. Считается, что первыми это сделали астрономы в Древней Греции.

Измерить расстояние до Луны пытались с незапамятных времен – первым это попытался сделать Аристарх Самосский. Он оценил угол между Луной и Солнцем в 87 градусов, поэтому вышло, что Луна ближе Солнца в 20 раз (косинус угла равного 87 градуса равен 1/20). Ошибка измерений угла привела к 20-кратной ошибке, сегодня известно, что это отношение на самом деле равно 1 к 400 (угол равен примерно 89.8 градусов). Большая ошибка была вызвана трудностью оценок точного углового расстояния между Солнцем и Луной с помощью примитивных астрономических инструментов Древнего мира. Регулярные солнечные затмения к этому времени уже позволили древнегреческим астрономам сделать вывод о том, что угловые диаметры Луны и Солнца примерно одинаковы. В связи с этим Аристарх сделал вывод, что Луна меньше Солнца в 20 раз (на самом деле примерно в 400 раз).

Для вычисления размеров Солнца и Луны относительно Земли Аристарх использовал другой метод. Речь идет о наблюдениях лунных затмений. К этому времени древние астрономы уже догадались о причинах этих явлений: Луна затмевается тенью Земли.

На схеме выше хорошо видно, что разность расстояний с Земли до Солнца и до Луны пропорциональна разнице между радиусами Земли и Солнца и радиусами Земли и её тени на расстояние Луны. Во времена Аристарха уже удалось оценить, что радиус Луны равен примерно 15 угловым минутам, а радиус земной тени составляет 40 угловых минут. То есть размер Луны получался примерно в 3 раза меньше размера Земли. Отсюда зная угловой радиус Луны можно было легко оценить, что Луна находится от Земли примерно в 40 диаметрах Земли. Древние греки могли лишь приблизительно оценить размеры Земли. Так Эратосфен Киренский (276 – 195 годы до нашей эры) на основе различий в максимальной высоте Солнца над горизонтом в Асуане и Александрии во время летнего солнцестояния определил, что радиус Земли близок к 6287 км (современное значение 6371 км). Если подставить это значение в оценку Аристарха насчет расстояния до Луны, то оно будет соответствовать примерно 502 тысяч км (современное значение среднего расстояния от Земли до Луны составляет 384 тысяч км).

Чуть позже математик и астроном II века до н. э. Гиппарх Никейский подсчитал, что расстояние до земного спутника в 60 раз больше, чем радиус нашей планеты. Его расчеты основывались на наблюдениях за движением Луны и его периодических затмениях.

Так как в момент затмения Солнце и Луна будут иметь одинаковые угловые размеры, то по правилам подобия треугольников можно найти отношение расстояний до Солнца и до Луны. Эта разница составляет 400 раз. Применяя еще раз эти правила, только уже по отношению к диаметрам Луны и Земли, Гиппарх вычислил, что диаметр Земли больше диаметра Луны в 2,5 раза. Т.е R л = R з /2,5.

Под углом в 1′ можно наблюдать предмет, размеры которого в 3 483 раза меньше, чем расстояние до него – эта информация во времена Гиппарха была всем известна. То есть, при наблюдаемом радиусе Луны в 15′ она будет ближе к наблюдателю в 15 раз. Т.е. отношение расстояния до Луны к ее радиусу будет равно 3483/15= 232 или S л = 232R л.

Соответственно, дистанция до Луны – это 232* R з /2,5= 60 радиусов Земли. Это получается 6 371*60=382 260 км. Самое интересное, что измерения, выполненные при помощи современных инструментов, подтвердили правоту античного ученого.

Сейчас измерение дистанции до Луны проводится при помощи лазерных приборов, позволяющих измерить его с точностью до нескольких сантиметров. При этом измерения происходят за очень короткое время – не более 2 секунд, за которое Луна удаляется по орбите примерно на 50 метров от точки отправки лазерного импульса.

Селенология

Лунный грунт

Наука, изучающая минеральную структуру Луны, называется селенологией (от греческого Селена – Луна). С началом эпохи полётов космических аппаратов, открылась возможность изучения литосферы, а также образцов грунта, взятых с поверхности спутника Земли. Вдобавок, на нашей планете было найдено около 150 лунных метеоритов. Их подлинность была подтверждена лабораторными анализами.

На сегодняшний день селенологи, изучив химический состав минералов, не имеют чёткой картины происхождения нашего спутника. Многие физические параметры Луны не вписываются в классические каноны астрономической науки, порождая множество подчас фантастических гипотез:

  • Захват пролетающего космического объекта гравитационными силами Солнечной системы и самой Земли.
  • Распад единой массы на две составляющие.
  • Гибель мифического (а, может и реального) Фаэтона с возникновением пояса астероидов и Луны.
  • Существование двух планетной системы.
  • Луна внутри полая! Правда, не совсем.

Причём за всеми этими предположениями стоят самые авторитетные учёные, аргументирующие свои взгляды серьёзными научными выкладками.

Почему Луна всегда видна только с одной стороны?

Тут нет никакого секрета: периоды обращения Луны вокруг собственной оси и вокруг Земли одинаковы, и по этой причине Луна обращена к Земле все время только одной стороной. Иными словами, Луна “поворачивается” с той же скоростью, что и “пролетает” на нашем небосклоне, поэтому в один и тот же момент времени мы можем наблюдать на её поверхности одну и ту же картину.

При этом не совсем корректно говорить, что мы видим “одну сторону” спутника нашей планеты – фактически с земли видны около 59% поверхности Луны, то есть почти две трети лунного диска. Ту часть Луны, которая не видна наблюдателю с Земли, мы называем обратной стороной Луны.

Впервые обратная сторона Луны была сфотографирована советской лунной станцией «Луна-3» в 1959 году.

Видимая сторона Луны (слева) и обратная сторона Луны (справа)

Teopии oбpaзoвaния Луны

Macштaбный удap

Этo глaвнaя идeя, у кoтopoй бoльшe вceгo cтopoнникoв.

Зeмля пoявилacь из пылeвoгo и гaзoвoгo oблaкa. Toгдa Coлнeчнaя cиcтeмa пpeдcтaвлялa coбoю нacтoящee пoлe бoя, в кoтopoм oбъeкты пocтoяннo cтaлкивaлиcь, cливaлиcь и мeняли opбиту. Oдин из ниx пoпaл в Зeмлю, кoтopaя кaк paз тoлькo cфopмиpoвaлacь.

Пpи cтoлкнoвeнии oт нaшeй плaнeты oтдeлилиcь куcки кopы. Гpaвитaция нaчaлa пpитягивaть иx, пoкa нe oбpaзoвaлcя цeлocтный oбъeкт. Этo oбъяcняeт, пoчeму Лунa coздaнa из бoлee лeгкиx элeмeнтoв, a тaкжe oблaдaeт мeньшeй плoтнocтью, чeм Зeмля.

Koгдa мaтepиaл cкoнцeнтpиpoвaлcя вoкpуг ocтaткoв ядpa Teйи, тo зaдepжaлcя oкoлo плocкocти зeмнoй эклиптики и стал Луной

Coвмecтнoe фopмиpoвaниe

Плaнeты и cпутник мoгут фopмиpoвaтьcя oднoвpeмeннo. To ecть, гpaвитaция зacтaвлялa куcoчки cгущaтьcя и пapaллeльнo coздaвaлиcь двa oбъeктa.

B тaкoм cлучae, cпутник будeт oблaдaть пoxoжим c плaнeтoй cocтaвoм и нaxoдитьcя нeпoдaлeку. Ho Лунa вce жe мeнee плoтнaя, чeгo нe дoлжнo быть, ecли oни пoявилиcь c oдинaкoвыми тяжeлыми элeмeнтaми в ядpe.

Зaxвaт

Kacaтeльнo иcтopии Луны ecть мнeниe, чтo зeмнaя гpaвитaция мoглa cxвaтить пpoлeтaющee мимo тeлo (тaк былo c мapcиaнcкими Фoбocoм и Дeймocoм). Cкaлиcтoe тeлo мoглo cфopмиpoвaтьcя в дpугoм мecтe нaшeй cиcтeмы и втянулocь в зeмную opбиту.

Этa тeopия oбъяcняeт paзличиe в cocтaвax. Ho и здecь ecть нecтыкoвки, вeдь oбычнo тaкиe oбъeкты имeют cтpaнную фopму, a нe cфepичecкую. Дa и opбитaльный путь нe вcтpaивaeтcя в эклиптику.

Луна из пара

Стюарт пыталась переосмыслить физические ограничения этой проблемы — необходимость в ударном теле определенного размера, которое движется с определенной скоростью, — на фоне новых геохимических доказательств. В 2012 году она и Матия Жук, ныне работающая в Институте SETI, предложили новую физическую модель формирования Луны. Они заявили, что юная Земля была вращающимся дервишем, день которого длился два-три часа, когда в нее ударила Тейя. Столкновение произвело диск вокруг Земли — как кольцо Сатурна — но тот продержался всего 24 часа. В конечном итоге диск остыл и затвердел, сформировав Луну.

Матия Жук и Сара Стюарт

Суперкомпьютеры недостаточно мощны, чтобы полностью смоделировать этот процесс, но они показали, что снаряд, врезающийся в такой стремительно вращающийся мир, может срезать достаточное количество Земли, полностью уничтожить Тейю и соскрести достаточно шкурки с обеих, чтобы создать Луну и Землю с одинаковыми изотопными соотношениями. Как гончар на гончарном круге.

Чтобы объяснение с быстро вращающейся Землей было верным, однако, должно быть что-то еще, замедлившее скорость вращения планеты до нынешнего состояния. В своей работе 2012 года Стюарт и Чук утверждали, что при определенных орбитально-резонансных взаимодействиях Земля должна была передать угловой момент солнцу. Позже Джек Уисдом из Массачусетского технологического института предложил несколько альтернативных сценариев по извлечению углового момента из системы Земля-Луна.

Однако ни одно из объяснений не было удовлетворительным. Модели 2012 года так и не могли объяснить орбиту Луны или ее химию, говорит Стюарт. И вот, в прошлом году, Саймон Лок, выпускник Гарвардского университета и студент Стюарта в то время, представил обновленную модель, которая предложила ранее не предлагавшуюся планетарную структуру.

По его мнению, каждый кусочек Земли и Тейи испарился и сформировал раздутое, распухшее облако в виде толстого бублика. Облако вращалось так быстро, что достигло точки под названием предел совместного вращения. На этом внешнем краю облака испарившаяся порода кружила так быстро, что облако приняло новую структуру, с толстым диском, обходящим внутренний регион

Что важно, диск не был отделен от центральной области так, как отделены кольца Сатурна

Условия в этой структуре неописуемо адские; нет никакой поверхности, вместо нее облака расплавленной породы, причем каждая область облака образует капли дождя из расплавленной породы. Луны выросла внутри этого пара, говорит Лок, прежде чем пар окончательно остыл и оставил после себя систему Земля — Луна.

Учитывая необычные характеристики структуры, Лок и Стюарт посчитали, что она заслуживает нового названия. Они опробовали несколько версий, прежде чем прийти к «синестии», в которой используется греческий префикс «син», означающий «вместе», и богиня Гестия, которая представляет дом, очаг и архитектуру. Это слово означает «связанную структуру», говорит Стюарт.

В мае Лок и Стюарт опубликовали работу о физике синестий; их работа на тему синестии лунного происхождения все еще находится на рассмотрении. Они представили ее на конференции планетологов и сказали, что их коллеги были заинтересованы, но вряд ли согласны с идеей. Возможно, потому что синестия остается просто идее; в отличие от окольцованных планет, которых много в Солнечной системе, и протопланетарных дисков, которых много во Вселенной, никто никогда ни одной не видел.

Может так можно объяснить происхождение Луны?

Но это интересный способ объяснить особенности нашей Луны, когда наши модели, похоже, не работают.

Понятие звезды

В среде астрономов звездами принято называть газовые массивные шары, излучающие свет и удерживающие равновесие при помощи сил собственного притяжения. В недрах звезд происходят реакции так называемого термоядерного синтеза, а температура там измеряется в миллионах кельвинов.

Как правило, звезды отличаются большим диаметром и высокой массой. Химический состав этих тел представляет собой набор весьма легких элементов, вес которых, как правило, составляет меньше веса гелия. Луна имеет шарообразную форму. В ее составе преобладают тяжелые элементы, например магний, титан, кремний, железо, натрий. Внутри нашего ночного светила не наблюдается никаких термоядерных реакций, температура Луны варьируется в широком диапазоне -160…+120 °С.

Литература

  • W. K. Hartmann & D R. Davis: Satellite-Sized Planetesimals and Lunar Origins, Icarus 24 (1975): 504—515.
  • Hartmann, W. K., et al., eds 1986: Origin of the Moon (Houston: Lunar and Planetary Institute)
  • Dana Mackenzie, «The Big Splat, or How Our Moon Came to Be», 2003, John Wiley & Sons, ISBN 0-471-15057-6.
  • Роберт Хейзен. История Земли: От звездной пыли — к живой планете: Первые 4 500 000 000 лет = Robert Hazen. The Story of Earth. The First 4.5 Billion Years, from Stardust to Living Planet. — М.Исторические взгляды на происхождение Луны: Альпина Нон-фикшн, 2017. — 364 p. — ISBN 978-5-91671-706-8.
  • Иэн Стюарт. Математика космоса. Как современная наука расшифровывает Вселенную. = Stewart Ian. Calculating the Cosmos: How Mathematics Unveils the Universe. — Альпина Паблишер, 2018. — 542 p. — ISBN 978-5-91671-814-0..

Что такое лунные кратеры и как они появились

Кратеры обычно появляются в результате падения крупного метеорита на поверхность. При ударе высвобождается огромное количество энергии и происходит выброс больших масс породы во все стороны, порой на очень большие расстояния. Чем массивнее упавшее тело, тем больше и глубже получается кратер. Кратеры, получившиеся в результате падения метеорита, называются ударными. Это основная причина образования кратеров на Луне.

На Земле тоже есть кратеры – их насчитывается около 190 штук. На Луне только крупных, имеющих поперечник более 20 км, насчитывается 5185 штук, а если посчитать и все мелкие, то их окажется несколько миллионов. Почему такая разница?

Лунные кратеры на одном из участков поверхности.

Дело в том, что Земля имеет довольно плотную атмосферу, в которой сгорают или разрушаются многие метеориты, не достигая поверхности. Мелкие обломки, всё-таки упавшие, оставляют слабые следы. Кроме того, на Земле большая часть поверхности покрыта водой, а всё, что попало в океан, то «как в воду кануло», и следов тоже не осталось.

Другая причина, почему на Земле мало кратеров – та же атмосфера, но другим боком. Это влияние погоды. Каким бы большим ни был кратер, со временем он разрушается под влиянием ветра, воды и температурных изменений. Склоны его выветриваются, осыпаются и выравниваются, а сам он может быть залит водой, лавой, или засыпан, к примеру, песком. Поэтому на Земле известно лишь 190 кратеров, да и те самые крупные, которые не успели исчезнуть. Самый большой земной кратер – Вредефорт, диаметром около 300 км, расположенный в ЮАР. В России в Якутии есть кратер Попигай, диаметром в 100 км, который занимает 4-е место по размеру в мире.

Самый большой кратер на Земле — Вредефорт в ЮАР, диаметр 300 км.

Но вернёмся к лунным кратерам. Их там очень много по той простой причине, что там нет атмосферы, способной их разрушить, нет воды, нет землетрясений и извержений вулканов. Поэтому мы можем совершенно четко видеть кратеры, которые образовались миллиарды лет назад, а за это время их накопилось очень много. На Земле лишь несколько самых больших кратеров имеют возраст более 2 миллиардов лет, у всех остальных он составляет всего лишь несколько десятков миллионов лет, а то и меньше. Небольшие, даже довольно свежие, быстро исчезают.

Поэтому, наблюдая лунные кратеры, мы видим всю историю бомбардировки Луны метеоритами на протяжении практически всей её истории, а это порядка 5 миллиардов лет. Там давно ничего не менялось, и лишь иногда появлялись новые кратеры. Ими так густо усеяна лунная поверхность, что мелкие кратеры можно видеть внутри более крупных, и на их склонах. Поговорка «снаряд два раза в одну воронку не падает» для Луны не действует. Там во многие воронки угодил не один метеоритный снаряд.

Образование из единого газопылевого облака

В 1755 г. И. Кант в работе о теории неба выдвинул версию, что Солнечная система и ближайшие звезды образовались из туманности после взрыва сверхновой звезды, бывшей тяжелее Солнца в 30 раз. Произошедший 4,5 млрд лет назад взрыв породил газопылевое облако, из частиц которого образовалась Земля и спутник.

Верность этой теории подтверждает сходство химического состава планеты и спутника. В качестве опровержения приводится необъяснимость разницы плотности двух комических объектов и низкого содержания химических элементов в составе лунного вещества — 16,2% Са, 22,5% Fe, 22,6% Si, 38,7% О.

Ученые считают невозможным образование на орбите Земли большого космического объекта из-за земной гравитации. Хотя та же гравитация способна притянуть такой объект из глубин космоса.

Почему кратеры на Луне круглые?

Вопрос, разделивший научную общественность на два лагеря. Что же послужило причиной возникновения множества «круглых отметин» на поверхности Луны? Вулканическая деятельность или удары метеоритов?

Ударный кратер — углубление, появившееся на поверхности космического тела в результате падения другого тела меньшего размера

Приверженцы первой гипотезы в качестве аргумента приводили форму кратера, представляющую собой круг. Мотивируя тем, что при падении должен возникать эллипс. Их доводы были опровергнуты, моделирующим процесс описанием физика из Новой Зеландии Чарльза Джиффорда. На помощь ему, с дальнейшим теоретическим обоснованием описанного явления, пришёл юный студент из СССР Кирилл Станюкович. Закономерно, что впоследствии он становится видным учёным, академиком – создателем «Взрывной теории».

Точку поставили исследования, проведённые с помощью космических аппаратов на Луне и других ближайших планетах. «Виновниками» огромного количества круговых отметин на поверхности нашей спутницы являются метеориты.

Мог ли от Земли отвалиться кусочек

Одна из наиболее
современных гипотез появления Луны говорит о том, что наша ближайшая соседка –
это фрагмент Земли, отделившийся от нее и приобретший собственную орбиту.

На заре своего развития наша планета могла столкнуться с массивным небесным телом – протопланетой Тейя. При этом удар пришелся по касательной, от чего фрагмент Тейи вместе с участком мантии планеты выбросило на орбиту. Постепенно из обломков образовалась Луна. Земля же после такого катастрофического столкновения приобрела новый наклон оси вращения.

художественное изображение столкновения

На данный момент эту объяснение приняли как основное. Оно подтверждает схожесть состава нашей планеты и ее спутника и особенности небесной механики обоих тел.  Считается, что протопланета, столкнувшаяся с Землей, сформировалась в одной из точек либрации в системе Солнце-Земля. Именно поэтому тело не получило достаточной скорости для разрушительного удара и прошло лишь по касательной.

Откуда она взялась?

Луна на небе воспринимается нами как нечто привычное и обыденное, а между тем этот космический объект таит в себе массу загадок. Главная тайна спутника Земли — его происхождение.

До того как первые космические аппараты достигли спутника нашей планеты, у исследователей имелись три основные гипотезы возникновения Луны. Первую ученые в шутку называли «дочерней». Ее выдвинул английский астроном и математик Джордж Дарвин (1845-1912), сын автора теории эволюции видов Чарльза Дарвина. Он считал, что Луна — это кусочек Земли, который отделился от нее в те времена, когда она еще вращалась с очень высокой скоростью. Причина отделения — мощная центробежная сила, возникшая в результате стремительного вращения. Этот кусочек остался в пределах притяжения Земли и со временем приобрел круглую форму. Какой же из районов нашей планеты потерял часть себя? Джордж Дарвин считал, что Луна оторвалась из того места, где впоследствии возник Тихий океан.

Спутник Земли в полнолуние

Вторую теорию остроумные астрономы называют «супружеской». Она заключается в том, что Луна — это самостоятельная планета, образовавшаяся в Солнечной системе. Получилось так, что ее орбита пересеклась с земной, и Земля, как более тяжелая, притянула ее к себе и оставила вращаться вокруг себя.

Третья теория, «сестринская», гласит, что Земля и ее спутник образовались одновременно, из одного пылевого облака. Луна стала спутником из-за меньшей массы.

После того как лунные экспедиции доставили на Землю образцы грунта, астрономы затаили дыхание: какая же из теорий окажется верной? Результаты оказались обескураживающими: ни одна из теорий полностью не объясняла полученные данные. И тогда была выдвинута гипотеза гигантского столкновения. Ее авторы предположили, что Луна образовалась в результате столкновения с Землей планеты большего размера (ее назвали Тейя). Удар произошел по касательной, в итоге на околоземную орбиту была выброшена часть вещества Земли и Тейи. Из них постепенно сформировалась Луна.

В настоящее время самой правдоподобной считается последняя теория, но и у нее есть противники. Возможно, впоследствии появятся новые гипотезы, а может, мы никогда точно не узнаем, откуда же у нашей планеты появился спутник.

Примечания

  1. ↑ , с. 49.
  2. ↑ , с. 56.
  3. , «Непостоянная Луна», с. 80.
  4. Андреев В. Д. Кинематические механизмы образования наклонов орбит и осей вращения в системе двух гравитационно связанных масс //Новейшие проблемы теории поля 2007-2008 (под ред. А.В.Аминовой), Изд-во Казанск. ун-та, Казань, 2009, с.64-76. //также в кн.
  5. V.D.Andreyev. The problem of the orbits and rotation axes in the planetary sistems //Astrokazan-2011: Internat. Astron. Congress: Reports.- Kazan, 2011, P. 198 – 206
  6. Э. Галимов. Научная мысль как планетное явление // Наука и жизнь. — 2018. — № 1. — С. 19.
  7. E. M. Galimov, A. M. Krivtsov. Origin of the Moon. New concept. Geochemistry and Dynamics. — Berlin, Boston: DeGruyter & Co., 2012. — ISBN 978-3-11-028640-3.

Гипотеза совместного образования

Согласно этой гипотезе Земля и Луна образовались одновременно, в непосредственной близости друг от друга.

Совместное формирование нашей планеты и ее спутника – одна из первых версий о том, откуда появилась Луна. Выдвинута она была немецким философом Кантом.

Земля, как и все планеты Солнечной системы, образовалась  из одного газопылевого облака после формирования Солнца.   Она постепенно приращивала свою массу за счет пыли, газов и других частиц. Утверждение о совместной аккреции нашей планеты и ее спутника предполагала, что они сформировались как двойная планета, имеющая один орбитальный путь. Предшественница Земли быстрее наращивала массу, а вокруг нее появилось скопление пыли и частиц. Оно постепенно приобрело собственную орбиту и оформилось в твердое небесное тело – Луну.

Мнение за и против

Подтверждением данной гипотезы является схожесть состава Земли и ее спутника.

Но против нее говорит дефицит железа и летучих веществ в образцах лунной поверхности, разность плотности обоих тел и отношение лунной и земной орбит. Также ученые считают невозможным образование на орбите Земли большого космического объекта из-за земной гравитации. Хотя та же гравитация способна притянуть такой объект из глубин космоса.

Связь с Землёй

Взаимодействие двух близко расположенных небесных тел огромной массы приводит к возникновению приливов и отливов. Повышается не только уровень моря, но и высота поверхности грунта. Если на поверхности нашей планеты наибольшая высота приливной волны доходит до 18 м, то на её спутнике колебания коры не превышают нескольких сантиметров.

Солнечное затмение – схемы

Расположение трёх небесных тел: Солнца, Земли и Луны в одну линию, приводит к возникновению затмений. То есть, покрытию поверхности наблюдаемого объекта тенью (Луны Землёй) перемещающегося тела, или самим движущимся телом (Солнца Луной).

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий