Из чего состоит Луна - объяснение для детей

Астрономия для детей Ответы на частые вопросы > Из чего состоит Луна

Состав Луны – спутник Земли: описание для детей с фото, строение Луны, из чего состоит ядро, мантия и кора, как выглядит поверхность, моря, толщина слоев.

Начать объяснение для детей родители или учителя в школе о строении могут с того, что Луну проще всего найти на небе. Долгое время люди интересовались темными и светлыми пятнами на поверхности. Давайте внимательнее изучим из чего состоит Луна, какие есть слои и особенности поверхности спутника.

Лунная поверхность - объяснение для детей

Дети наверняка помнят сказки, в которых рассказывалось, что Луна сделана из сыра. Чтобы объяснение для детей было понятным, следует заметить, что более вероятный материал – камень. Поверхность укрыта мертвыми вулканами, ударными кратерами, лавовыми потоками, а также космическими аппаратами.

Кратеры на северном полюсе Луны. Снимок сделан 31 октября 2007 года японским аппаратом Кагуя.

Древние ученые полагали, что темные участки – моря. В целом, их можно так назвать, только в этих образованиях нет воды. Важно объяснить детям, что перед ними лавовые бассейны. В самом начале лунной истории поверхность находилась в расплавленном состоянии, порождая вулканы. Однако они быстро остывали, а лава твердела. С астероидными атаками она раскалывалась, что повреждало поверхность.

По отметинам можно судить, что астероиды были частыми гостями путника. Но дети должны понимать, что на заре формирования нашей системы все планеты сталкивались и двигались хаотично. На Земле это не так заметно благодаря движению тектонических плит, а также атмосфере, которая сжигала большую часть пространственных нарушителей. Но на Луне подобной защиты нет, поэтому ее поверхность четко отображает всю историю.

Период атак завершился 3.8 миллиардов лет назад, но все кратеры остались. Большие и маленькие астероиды таяли на поверхности, но делали это медленно, что и перекрыло лавовые потоки.

Для самых маленьких следует рассказать, что тонкая кора состоит из реголита, напоминающего бетон. Когда посторонние объекты врезаются в поверхность, то разрывают ее на мелкие осколки, оставляя отпечаток (след Нила Армстронга).

Кора в ширину тянется на 60-100 км. Реголит может быть мелким (3 м) в морях или же глубоким (20 м) в горных участках.

Под поверхностью Луны - объяснение для детей

Теперь следует внимательнее изучить состав Луны. Как и Земля, спутник располагает корой, мантией и ядром. Последнее состоит из железа и окружено более мягкой и жидкой внешней оболочкой (500 км). Но внутреннее ядро занимает только 20% всей Луны (50% у других скалистых тел).

Внутреннее строение Луны

Большая часть внутреннего слоя представлена литосферой (1000 км). Так как слой начал таять еще в самом начале лунного формирования, то на поверхность прорывалась магма, создавая равнины. Постепенно она охладилась и полностью приостановила вулканическую активность.

По плотности спутник занимает вторую позицию после Ио (луна Юпитера). Наличие слоистости, скорее всего, вызвано кристаллизацией магматического океана после формирования.


v-kosmose.com

Строение и состав  Луны

Плотность лунных пород составляет в среднем 3,343 г/см3, что заметно уступает средней плотности для Земли (5,518 г/см3). Это различие связано главным образом с тем, что уплотнение вещества с глубиной проявляется на Земле значительно заметнее, чем на Луне. Имеются и различия в минералогическом составе лунных и земных пород: содержание оксидов железа в лунных базальтах на 25%, а титана - на 13% выше, чем в земных. "Морские" базальты на Луне отличаются повышенным содержанием оксидов алюминия и кальция и относительно более высокой плотностью, что связывают с их глубинным происхождением.

Для исследования строения Луны использовались сейсмические методы. В настоящее время картина этого строения разработана довольно детально. Принято считать, что недра Луны можно разделить на пять слоев.

Поверхностный слой - лунная кора (ее толщина меняется от 60 км на видимой с Земли половине Луны до 100 км - на невидимой) - имеет состав, близкий к составу "материков". Под корой располагается верхняя мантия - слой толщиной около 250 км. Еще глубже - средняя мантия толщиной порядка 500 км; полагают, что именно в этом слое в результате частичного выплавления формировались "морские" базальты. На глубинах порядка 600-800 км располагаются глубокофокусные лунные сейсмические очаги. Нужно, однако, отметить, что естественная сейсмическая активность на Луне невелика.

На глубине около 800 км кончается литосфера (твердая оболочка) и начинается лунная астеносфера - расплавленный слой, в котором, как и в любой жидкости, могут распространяться только продольные сейсмические волны. Температура верхней части астеносферы порядка 1200 К.

На глубине 1380-1570 км происходит резкое изменение скорости продольных волн - здесь проходит граница (довольно размытая) пятой зоны - ядра Луны. Предположительно, это относительно небольшое ядро (на его долю приходится не более 1% массы Луны) состоит из расплавленного сульфида железа.

Поверхностный довольно рыхлый слой Луны состоит из пород, раздробленных постоянным потоком падающих на нее твердых тел - от микрометеоритов и пыли до крупных частиц - многотонных метеоритов и астероидов.

Над поверхностью Луны газовая атмосфера как таковая отсутствует, так как не может удерживаться Луной вследствие ее малой массы. В результате даже легчайшие атомы при средних тепловых скоростях способны преодолевать притяжение Луны. Поэтому плотность газа над Луной по крайней мере на 12 порядков меньше плотности приземной атмосферы (хотя и заметно выше плотности межзвездного газа).

Самый верхний слой представлен корой, толщина которой, определенная только в районах котловин, составляет 60 км. Весьма вероятно, что на обширных материковых площадях обратной стороны Луны кора приблизительно в 1,5 раза мощнее. Кора сложена изверженными кристаллическими горными породами - базальтами. Однако по своему минералогическому составу базальты материковых и морских районов имеют заметные отличия. В то время как наиболее древние материковые районы Луны преимущественно образованы светлой горной породой - анортозитами (почти целиком состоящими из среднего и основного плагиоклаза, с небольшими примесями пироксена, оливина, магнетита, титаномагнетита и др.), кристаллические породы лунных морей, подобно земным базальтам, сложены в основном плагиоклазами и моноклинными пироксенами (авгитами).

Под корой расположена мантия, в которой, подобно земной, можно выделить верхнюю, среднюю и нижнюю. Толщина верхней мантии около 250 км, а средней примерно 500 км, и ее граница с нижней мантией расположена на глубине около 1000 км. До этого уровня скорости поперечных волн почти постоянны, и это означает, что вещество недр находится в твердом состоянии, представляя собой мощную и относительно холодную литосферу, в которой долго не затухают сейсмические колебания. Состав верхней мантии предположительно оливинпироксеновый, а на большей глубине присутствуют шницель и встречающийся в ультраосновных щелочных породах минерал мелилит.

На границе с нижней мантией температуры приближаются к температурам плавления, отсюда начинается сильное поглощение сейсмических волн. Эта область представляет собой лунную астеносферу. В самом центре, по-видимому, находится небольшое жидкое ядро радиусом менее 350 километров, через которое не проходят поперечные волны. Ядро может быть железо-сульфидным либо железным; в последнем случае оно должно быть меньше, что лучше согласуется с оценками распределения плотности по глубине. Его масса, вероятно, не превышает 2% от массы всей Луны. Температура в ядре зависит от его состава и, видимо, заключена в пределах 1300 - 1900 К.

www.o8ode.ru

ЛУНА • Большая российская энциклопедия

ЛУНА́, един­ст­вен­ный естественный спут­ник Зем­ли. Со­от­но­ше­ние раз­ме­ров и масс Л. и Зем­ли по­зво­ля­ет рас­смат­ри­вать со­во­куп­ность этих не­бес­ных тел ско­рее как двой­ную пла­не­ту, чем как ро­ди­тель­скую пла­не­ту и спут­ник. Мас­са Л. (7,35·1022  кг) от­но­сит­ся к мас­се Зем­ли как 1 к 81,3. Ана­ло­гич­ное от­но­ше­ние масс, напр., Фо­бо­са и Мар­са со­став­ля­ет 1/50000000, Га­ни­ме­да (круп­ней­ше­го в Сол­неч­ной сис­те­ме спут­ни­ка) и Юпи­те­ра – 1/12200. Л., из­на­чаль­но ли­шён­ная ат­мо­сфе­ры и гид­ро­сфе­ры, со­хра­ни­ла на сво­ей по­верх­но­сти сле­ды про­цес­сов, про­ис­хо­див­ших в Сол­неч­ной сис­те­ме мил­лио­ны и мил­ли­ар­ды лет на­зад. По­это­му изу­че­ние по­верх­но­сти Л. по­зво­ля­ет де­лать вы­во­ды об эво­лю­ции Сол­неч­ной сис­те­мы.

Общая характеристика Луны

Фотография видимой стороны Луны в фазе полнолуния, полученная с помощью наземного телескопа.

Фотография западного полушария Луны, полученная КА «Аполлон-16».

Л. дви­жет­ся во­круг Зем­ли по эл­лип­тич. ор­бите (ср. экс­цен­три­си­тет 0,0549) со ср. ско­ро­стью 1,023 км/с. Рас­стоя­ние от Л. до Зем­ли ме­ня­ет­ся от 356400 км до 406800 км, ср. зна­че­ние рав­но 384401± D1 км. Ско­рость ви­ди­мо­го пе­ре­ме­ще­ния Л. сре­ди звёзд со­став­ля­ет 13°10´ 35´´ в сут. Пе­ри­од вра­ще­ния Л. во­круг сво­ей оси от­но­си­тель­но звёзд (си­де­рич. ме­сяц) в точ­но­сти сов­па­да­ет с пе­рио­дом дви­же­ния Л. по ор­би­те во­круг Зем­ли. Вслед­ст­вие это­го Л. по­сто­ян­но об­ра­ще­на к Зем­ле од­ним и тем же по­лу­ша­ри­ем, что по­зво­ля­ет го­во­рить о ви­ди­мой и об­рат­ной сто­ро­нах Л. Рав­но­мер­ное вра­ще­ние Л. во­круг оси в со­че­та­нии с не­рав­но­мер­ным дви­же­ни­ем по ор­би­те (ус­ко­ре­ние мо­жет дос­ти­гать 0,272 см/с2) при­во­дит к по­яв­ле­нию оп­тич. эф­фек­та либ­ра­ции по дол­го­те (см. Либ­ра­ция Лу­ны). При разл. со­че­та­ни­ях вза­им­но­го по­ло­же­ния на­блю­да­те­ля, Л. и Солн­ца на­блю­да­тель ви­дит ос­ве­щён­ной толь­ко часть лун­но­го дис­ка – оп­ре­де­лён­ную фа­зу Лу­ны. Пе­ри­од сме­ны фаз (от но­во­лу­ния до сле­дую­ще­го но­волу­ния) но­сит назв. си­но­ди­че­ско­го ме­ся­ца. Вслед­ст­вие эл­лип­тич­но­сти лун­ной ор­би­ты про­дол­жи­тель­ность си­но­дич. ме­ся­ца мо­жет ме­нять­ся от 29,25 сут до 29,83 сут. Лун­ная ор­би­та на­кло­не­на к плос­ко­сти эк­лип­ти­ки под уг­лом 5°9´. На­кло­не­ние лун­но­го эк­ва­то­ра к эк­лип­ти­ке со­став­ля­ет 1°32´ . Та­кое со­че­та­ние на­кло­не­ний при­во­дит к оп­тич. либ­ра­ции по ши­ро­те. Диа­метр Л. со­став­ля­ет 3476 км (0,27 зем­но­го диа­мет­ра). Пло­щадь по­верх­но­сти Л. рав­на 3,8·107 км

2. Ср. плот­ность ве­ще­ст­ва Л. со­став­ля­ет 3340 кг/м3(0,61 ср. плот­но­сти Зем­ли). Пер­вая кос­мич. ско­рость для Л. рав­на 1,68 км/с, вто­рая кос­мич. ско­рость – 2,375 км/с.

Происхождение и эволюция Луны

Су­ще­ст­ву­ет ряд ги­по­тез о про­ис­хо­ж­де­нии Л. Наи­бо­лее рас­про­стра­нён­ной на нач. 21 в. яв­ля­ет­ся мо­дель ги­гант­ско­го уда­ра. Со­глас­но этой мо­де­ли, те­ло раз­ме­ром при­мер­но с Марс, дви­га­ясь по ка­са­тель­ной тра­ек­то­рии, столк­ну­лось с Зем­лёй на ран­ней ста­дии её раз­ви­тия (но уже по­сле эта­па гра­ви­тац. диф­фе­рен­циа­ции ве­ще­ст­ва). В ре­зуль­та­те уда­ра часть ве­ще­ст­ва зем­ной ко­ры и верх­ней ман­тии бы­ла вы­бро­ше­на в ви­де мас­сив­но­го ос­ко­лоч­но­го об­ла­ка на око­ло­зем­ную ор­би­ту. В про­цес­се по­сле­дую­щей ак­кре­ции из это­го об­ла­ка сфор­ми­ро­вал­ся спут­ник Зем­ли. Пред­ло­же­на так­же др. мо­дель, со­глас­но ко­то­рой Л., по­доб­но Зем­ле и др. пла­не­там, об­ра­зо­ва­лась из про­то­пла­нет­но­го об­ла­ка. Об­ще­при­ня­той тео­рии про­ис­хо­ж­де­ния Л. на нач. 21 в. не су­ще­ст­ву­ет.

В пер­вые мил­лио­ны лет Л., по-ви­ди­мо­му, про­шла ста­дию диф­фе­рен­циа­ции ве­ще­ст­ва, в ре­зуль­та­те че­го сфор­ми­ро­ва­лись яд­ро, ман­тия (воз­мож­но, верх­няя и ниж­няя) и ко­ра Л. Со­глас­но дан­ным нач. 21 в., Л. име­ет ме­тал­лич. яд­ро ра­диу­сом от 220 до 450 км. Мас­са яд­ра со­став­ля­ет не бо­лее 2–4% от об­щей мас­сы Л., что ук­ла­ды­ва­ет­ся в рам­ки удар­ной ги­по­те­зы про­ис­хо­ж­де­ния Л. и слу­жит её кос­вен­ным под­твер­жде­ни­ем. В со­от­вет­ст­вии с этой мо­де­лью на за­вер­шаю­щей ста­дии гра­ви­тац. диф­фе­рен­циа­ции ве­ще­ст­ва лун­ный шар об­ла­дал от­вер­дев­шей си­ли­кат­ной ко­рой анор­то­зи­то­во­го со­ста­ва (по­ро­до­об­ра­зую­щие ми­не­ра­лы – алю­мо­си­ли­ка­ты), ба­заль­то­вой рас­плав­лен­ной ман­ти­ей и, ве­ро­ят­но, жид­ким ме­тал­лич. ядром. Ко­ра Л. име­ла не­боль­шую тол­щи­ну (60–100 км) и срав­ни­тель­но лег­ко взла­мы­ва­лась под внеш­ни­ми уда­ра­ми круп­ных па­даю­щих тел. Впо­след­ст­вии этот про­цесс до­пол­нял­ся взла­мы­ва­ни­ем ко­ры под дей­ст­ви­ем внутр. дав­ле­ния рас­плав­лен­ной ба­заль­то­вой ла­вы верх­ней ман­тии, а так­же вслед­ст­вие ос­ты­ва­ния лун­ных недр, иду­ще­го с по­верх­но­сти. В об­раз­цах гор­ных по­род Л., дос­тав­лен­ных на Зем­лю КА «Апол­лон» (США, 1969–72), был вы­де­лен осо­бый кла­стер удар­ных брек­чий воз­рас­том 3,7–3,9 млрд. лет. Это по­зво­ля­ет пред­по­ло­жить, что в тот пе­ри­од по­верх­ность Л. под­вер­га­лась ин­тен­сив­ной бом­бар­ди­ров­ке объ­ек­та­ми раз­ной при­ро­ды, что под­твер­жда­ет­ся так­же др. ис­сле­до­ва­ния­ми. Имен­но в то вре­мя на по­верх­но­сти Л. поя­ви­лись ги­гант­ские кру­го­вые впа­ди­ны удар­но­го про­ис­хо­ж­де­ния. На по­сле­дую­щей ста­дии эво­лю­ции Л. эти впа­дины по­этап­но за­пол­ня­лись ла­во­вы­ми по­то­ка­ми из верх­ней ман­тии, об­ра­зуя т. н. лун­ные мо­ря. В ту же эпо­ху под дей­ст­ви­ем при­лив­но­го гра­ви­тац. влия­ния со сто­ро­ны Зем­ли про­ис­хо­ди­ло за­мед­ле­ние осе­во­го вра­ще­ния Л., что при­ве­ло в ко­неч­ном счё­те к урав­ни­ва­нию её осе­во­го и ор­би­таль­но­го пе­рио­дов вра­ще­ния.

Строение поверхности Луны

Лунный кратер Лемонье (в центре снимка). Снимок сделан с борта КА «Аполлон-17» во время полёта командного модуля по окололунной орбите.

Л. по­кры­та еди­ным ма­те­ри­ко­вым щи­том лун­ной ко­ры, мощ­ность ко­то­ро­го в совр. эпо­ху на ви­ди­мой сто­ро­не Л. составляет в ср. 60 км, на об­рат­ной сто­ро­не – до 100 км. Об­щая пло­щадь лун­ных мо­рей – 16,9% по­верх­но­сти Л. (на ви­ди­мой сто­ро­не – 31,2%, на об­рат­ной сто­ро­не – 2,6%). Ма­те­ри­ко­вый ланд­шафт (уча­ст­ки вне лун­ных мо­рей) име­ет бо­лее свет­лую ок­ра­ску по­род (ср. от­ра­жа­тель­ная спо­соб­ность 13,45%) и бо­лее из­ре­зан­ный рель­еф (за счёт боль­шей кон­цен­тра­ции удар­ных кра­те­ров). Воз­раст наи­бо­лее древ­них ма­те­ри­ко­вых по­род дос­ти­га­ет 4,3–4,6 млрд. лет. Плот­ность по­верх­но­ст­ных ма­те­ри­ко­вых анор­то­зи­то­вых по­род составляет 2900 кг/м3. По­верх­ность лун­ных мо­рей сло­же­на тём­ны­ми ба­заль­то­вы­ми по­ро­да­ми (ср. от­ра­жа­тель­ная спо­соб­ность 7,30%) и име­ет в осн. рав­нин­ный рель­еф. Плот­ность по­верх­но­ст­ных ба­заль­то­вых по­род близ­ка к ср. плот­но­сти Л. Ср. воз­раст ба­заль­то­вых по­род, об­ра­зую­щих по­верх­ность ста­рых мо­рей (Им­брий­ская сис­те­ма), дос­ти­га­ет 3,7 млрд. лет. Ср. воз­раст ба­заль­тов мо­ло­дых мо­рей (Эра­тос­фе­нов­ская сис­те­ма) со­став­ля­ет 3,2 млрд. лет. По­верх­но­ст­ная плот­ность удар­ных кра­те­ров в пре­де­лах мо­рей су­ще­ст­вен­но мень­ше, чем на по­верх­но­сти ма­те­ри­ков. Про­цесс вы­плав­ле­ния мор­ских ба­заль­то­вых лав из недр Л. на её по­верх­ность оп­ре­де­ля­ет по­ня­тие лун­но­го вул­ка­низ­ма. В рель­е­фе эти про­цес­сы от­ра­зи­лись в ви­де из­ви­ли­стых ру­сел, по ко­то­рым про­те­ка­ла ла­ва, на­плы­вов ла­во­вых по­лей и т. д. Ко­нус­ные вул­ка­нич. об­ра­зо­ва­ния, по­доб­ные зем­ным вул­ка­нам, на Л. встре­ча­ют­ся край­не ред­ко, и их при­ро­да окон­ча­тель­но не ус­та­нов­ле­на. Счи­та­ет­ся, что эпо­ха лун­но­го вул­ка­низ­ма за­кон­чи­лась ок. 2,5 млрд. лет на­зад, ко­гда об­ра­зо­ва­лись наи­бо­лее мо­ло­дые мо­ря. В по­сле­дую­щий пе­ри­од лун­ной эво­лю­ции по­верх­ность спут­ни­ка фор­ми­ро­ва­ли толь­ко уда­ры па­даю­щих тел разл. раз­ме­ров. По­сто­ян­ная бом­бар­ди­ров­ка лун­ной по­верх­но­сти час­ти­ца­ми, па­даю­щи­ми со сверх­зву­ко­вы­ми ско­ро­стя­ми (до 25 км/с), при­во­дит к фор­ми­ро­ва­нию чех­ла из раз­дроб­лен­ных по­род, по­кры­ваю­ще­го всю по­верх­ность Л. Этот рых­лый слой об­ло­моч­но­го ма­те­риа­ла но­сит назв. ре­го­ли­та и дос­ти­га­ет в отд. мес­тах тол­щи­ны 10 м и бо­лее.

Физические поля Луны

Ус­ко­ре­ние си­лы тя­же­сти у по­верх­но­сти Л. в 6 раз мень­ше зем­но­го и со­став­ля­ет 1,623 м/с2. Осн. ме­то­дом изу­че­ния гра­ви­тац. по­ля Л. яв­ля­ет­ся ис­сле­до­ва­ние воз­му­ще­ний ор­бит её ис­кусств. спут­ни­ков. Эти ис­сле­до­ва­ния по­зво­ли­ли ус­та­но­вить об­щую асим­мет­рию рас­пре­де­ле­ния масс в те­ле Л., а так­же вы­де­лить ме­ст­ные кон­цен­тра­ции масс (т. н. мас­ко­ны), рас­по­ло­жен­ные в пре­де­лах верх­ней ман­тии в об­лас­ти кру­го­вых мо­рей ви­ди­мо­го по­лу­ша­рия Лу­ны.

Темп-ра по­верх­но­сти Л. в под­сол­неч­ной точ­ке со­став­ля­ет ок. 130  °C, на ночной сто­ро­не опус­ка­ет­ся до –160...–170  °C. Низ­кая от­ра­жа­тель­ная спо­соб­ность лун­но­го по­верх­но­ст­но­го слоя при­во­дит к то­му, что ок. 90% па­даю­щей на Л. сол­неч­ной ра­диа­ции пе­ре­хо­дит в те­п­ло­ту. По­это­му Л. име­ет собств. те­п­ло­вое из­лу­че­ние в ИК-об­лас­ти спек­тра и час­тич­но в ра­дио­диа­па­зо­не. Мак­си­мум собств. из­лу­че­ния Л. ле­жит в об­лас­ти длин волн 7 мкм. Мак­си­мум от­ра­жён­но­го из­лу­че­ния Л. при­хо­дит­ся на дли­ну вол­ны 0,6 мкм (мак­си­мум рас­пре­де­ле­ния энер­гии в сол­неч­ном спек­тре на­хо­дит­ся ок. дли­ны вол­ны 0,47 мкм). Из­ме­ре­ния теп­ло­во­го из­лу­че­ния не­ос­ве­щён­ной час­ти лун­но­го дис­ка, про­во­ди­мые в про­цес­се сме­ны фаз или во вре­мя лун­ных за­тме­ний, по­зво­ля­ют оце­нить те­п­ло­вую инер­цию по­кров­но­го ве­ще­ст­ва, ко­то­рая у лун­но­го грун­та ока­зы­ва­ет­ся на два по­ряд­ка мень­ше, чем у зем­ных гор­ных по­род. Столь низ­кое зна­че­ние те­п­ло­вой инер­ции свой­ст­вен­но толь­ко силь­но из­мель­чён­ным по­ро­дам, по­ме­щён­ным в ус­ло­вия вы­со­ко­го ва­ку­ума. Из­ме­ре­ния яр­ко­ст­ной темп-ры ра­дио­из­лу­че­ния по­зво­ля­ют оп­ре­де­лить теп­ло­вой ре­жим сло­ёв, рас­по­ло­жен­ных под по­верх­но­стью Л. на глу­би­не не­сколь­ких длин волн из­лу­че­ния. В ча­ст­но­сти, ус­та­нов­ле­но, что на глу­би­не ок. 1 м темп-ра ре­го­ли­та не пре­тер­пе­ва­ет су­ще­ст­вен­ных из­ме­не­ний в течение лунных суток. Этот вы­вод был под­твер­ждён при бу­ре­нии грун­та эки­па­жа­ми КА «Апол­лон».

Мно­го­числ. маг­ни­то­мет­рич. ис­сле­до­ва­ния (ор­би­таль­ная маг­нит­ная съём­ка и из­ме­ре­ния не­по­сред­ст­вен­но на по­верх­но­сти Л.) ус­та­но­ви­ли от­сут­ст­вие у Л. собств. маг­нит­но­го по­ля. В то же вре­мя в не­ко­то­рых рай­онах лун­ной по­верх­но­сти за­фик­си­ро­ва­ны ме­ст­ные маг­нит­ные ано­ма­лии. В рай­онах лун­ных мо­рей ви­ди­мо­го по­лу­ша­рия ве­ли­чи­на магнитной индукции у по­верх­но­сти ко­леб­лет­ся от 0,1 до не­сколь­ких нТл. Наи­бо­лее зна­чит. маг­нит­ные ано­ма­лии об­на­ру­же­ны на об­рат­ной сто­ро­не Л., где магнитная индукция в не­ко­то­рых мес­тах дос­ти­га­ет св. 300 нТл. Ис­сле­до­ва­ния ос­та­точ­ной на­маг­ни­чен­но­сти об­раз­цов лун­ных по­род, дос­тав­лен­ных на Зем­лю, по­зво­ля­ют пред­по­ло­жить, что за­мет­ное маг­нит­ное по­ле мог­ло су­ще­ст­во­вать у Л. 3,6–3,8 млрд. лет на­зад. При­ро­да воз­ник­но­ве­ния лун­но­го па­лео­маг­не­тиз­ма и на­блю­дае­мых в совр. эпо­ху маг­нит­ных ано­ма­лий пока не установлена.

Взаимодействие Луны с окружающей средой

Кос­мич. лу­чи по-раз­но­му воз­дей­ст­ву­ют на по­верх­но­сти Л. и Зем­ли, т. к. Л. прак­ти­че­ски ли­ше­на ат­мо­сфе­ры и маг­нит­но­го по­ля. Ио­ны сол­неч­но­го вет­ра из-за сво­ей ма­лой энер­гии спо­соб­ны про­ни­кать лишь в очень тон­кий (не бо­лее 1 мкм) верх­ний слой лун­но­го ве­ще­ст­ва. Но за вре­мя су­ще­ст­во­ва­ния Л. (бо­лее 4 млрд. лет) об­щее чис­ло дос­тиг­ших её час­тиц мо­жет быть, по не­ко­то­рым оцен­кам, эк­ви­ва­лент­но по­верх­но­ст­но­му слою лун­но­го ве­ще­ст­ва тол­щи­ной до 10 м. Плот­ность по­то­ка сол­неч­но­го вет­ра у Л. обыч­но при­ни­ма­ет­ся рав­ной (1–8)·108 час­тиц·см –2 ·с –1. Зна­чит. часть этих час­тиц в кон­це кон­цов по­ки­да­ет лун­ную по­верх­ность. Тем не ме­нее счи­та­ет­ся, что имен­но сол­неч­ный ве­тер слу­жит ис­точ­ни­ком та­ких ред­ких для Л. химич. эле­мен­тов, как H, He, C, N и др. Со­дер­жа­ние во­до­ро­да в по­верх­но­ст­ном слое ре­го­ли­та со­став­ля­ет 50–100 мкг/г, со­дер­жа­ние изо­то­па 3Не в ср. не пре­вы­ша­ет 4–8 нг/г. Элек­тро­ны с энер­ги­ей 0,5–1,0 МэВ, по­ки­даю­щие Солн­це при сол­неч­ной вспыш­ке, дос­ти­га­ют ок­ре­ст­но­стей Л. за вре­мя от 10 мин до 10 ч, про­то­ны с энер­ги­ей 20–80 МэВ – за вре­мя от не­сколь­ких ча­сов до 10 ч. Б. ч. сол­неч­ных кос­мич. лу­чей не про­ни­ка­ет в лун­ное ве­ще­ст­во глуб­же, чем на неск. сан­ти­мет­ров. Мн. об­раз­цы лун­ных по­род, дос­тав­лен­ные на Зем­лю, со­хра­ни­ли сле­ды час­тиц сол­неч­ных кос­мич. лу­чей, по ко­то­рым мож­но су­дить об ин­тен­сив­но­сти сол­неч­но­го вет­ра в про­шлом (за пе­ри­од ок. 107 лет), а так­же оп­ре­де­лять экс­по­зи­ци­он­ный воз­раст са­мих лун­ных по­род. Тя­жё­лые яд­ра га­лак­тич. кос­мич. лу­чей обыч­но не про­ни­ка­ют в лун­ные по­ро­ды на глу­би­ну бо­лее 10 см. Не­смот­ря на то что эти час­ти­цы вы­зы­ва­ют ядер­ные ре­ак­ции в лун­ном ве­ще­ст­ве и ин­ду­ци­ру­ют яв­ле­ния кас­кад­но­го ти­па, на­ли­чия слоя ве­ще­ст­ва в неск. граммов на квад­рат­ный сан­ти­метр дос­та­точ­но для пол­но­го за­ту­ха­ния этих про­цес­сов. На­про­тив, лёг­кие яд­ра в со­ста­ве га­лак­тич. кос­мич. лу­чей (про­то­ны и аль­фа-час­ти­цы) мо­гут глу­бо­ко про­ни­кать в лун­ный грунт и ини­ции­ро­вать кас­ка­ды вто­рич­ных час­тиц, рас­про­стра­няю­щие­ся на неск. мет­ров во­круг. Чис­ло вто­рич­ных час­тиц, как пра­ви­ло, в неск. раз пре­вы­ша­ет пер­вич­ный по­ток. Напр., по­ток пер­вич­ных час­тиц га­лак­тич. кос­мич. лу­чей плот­но­стью 2 час­ти­цы·см –2 ·с –1 мо­жет ин­ду­ци­ро­вать вто­рич­ный по­ток ней­тро­нов плот­но­стью ок. 13 час­тиц·см –2 ·с –1.

Од­ним из про­цес­сов, со­про­во­ж­даю­щих бом­бар­ди­ров­ку лун­но­го по­кров­но­го ве­ще­ст­ва час­ти­ца­ми га­лак­тич. кос­мич. лу­чей, яв­ля­ет­ся «вы­би­ва­ние» гам­ма-час­тиц и ней­тро­нов, ко­то­рые соз­да­ют по­ток из­лу­че­ния от Лу­ны. Энер­ге­тич. спектр это­го по­то­ка ука­зы­ва­ет на хи­мич. со­став ис­ход­но­го ве­ще­ст­ва. Т. о. дис­тан­ци­онно (с по­мо­щью ор­би­таль­ных КА) бы­ло оп­ре­де­ле­но со­дер­жа­ние в лун­ных по­ро­дах та­ких эле­мен­тов, как Th, Ti, Fe, Mg, K и др.

При прак­ти­че­ски пол­ном от­сут­ст­вии у Л. га­зо­вой обо­лоч­ки да­же са­мые ма­лые ме­тео­ро­ид­ные час­ти­цы дос­ти­га­ют лун­ной по­верх­но­сти, вы­зы­вая ин­тен­сив­ную эро­зию по­верх­но­ст­ных сло­ёв. Рас­чёт­ные зна­че­ния ско­ро­стей па­де­ния на лун­ную по­верх­ность та­ких час­тиц со­став­ля­ют 13–18 км/с. Об­щий по­ток па­даю­щих на Л. твёр­дых тел оце­ни­вал­ся ве­ли­чи­ной 4·10 –19  кг·см –2 ·с –1 при учё­те объ­ек­тов с мас­сой от 10–19 кг до 1015 кг. Од­на­ко ре­зуль­та­ты пас­сив­но­го сейс­мич. экс­пе­ри­мен­та, про­ве­дён­но­го на лун­ной по­верх­но­сти по про­грам­ме «Апол­лон», да­ли др. оцен­ку по­то­ка ме­тео­рит­но­го ве­ще­ст­ва, ре­аль­но вы­па­даю­ще­го на Л. За­ре­ги­ст­ри­ро­ван­ный по­ток ока­зал­ся в 10–1000 раз мень­ше про­гно­зи­руе­мо­го по на­зем­ным на­блю­де­ни­ям. Та­кое рас­хо­ж­де­ние объ­яс­ня­ют пред­по­ла­гае­мым при­сут­ст­ви­ем в при­по­верх­но­ст­ном око­ло­лун­ном про­стран­ст­ве рас­се­ян­но­го мел­ко­дис­перс­но­го ве­ще­ст­ва – свое­об­раз­ной «аэ­ро­золь­ной со­став­ляю­щей» лун­ной эк­зо­сфе­ры. Отд. на­блю­де­ния из­бы­точ­ных све­че­ний лун­но­го не­ба под­твер­жда­ют по­доб­ные пред­по­ло­же­ния. По дан­ным из­ме­ре­ний, про­ве­дён­ных не­по­сред­ст­вен­но на лун­ной по­верх­но­сти, плот­ность по­то­ка мик­ро­час­тиц с мас­сой бо­лее 10–16 кг и ско­ро­стью па­де­ния ок. 25 км/с со­став­ля­ет 2·10 –8 см–2·с–1. В этом экс­пе­ри­мен­те был за­ре­ги­ст­ри­ро­ван эф­фект по­вы­шен­ной кон­цен­тра­ции мик­ро­час­тиц вбли­зи мо­мен­тов ме­ст­но­го вос­хо­да и за­хо­да Солн­ца при вось­ми пол­ных цик­лах сме­ны фаз (т. н. лу­на­ци­ях). Ко­ли­че­ст­во мик­ро­час­тиц, за­ре­ги­ст­ри­ро­ван­ных за еди­ни­цу вре­ме­ни, воз­рас­та­ло поч­ти в 100 раз за вре­мя от не­сколь­ких ча­сов до 40 ч пе­ред вос­хо­дом Солн­ца и в те­че­ние 30 ч по­сле вос­хо­да. Бы­ло ус­та­нов­ле­но, что пре­иму­ще­ст­вен­ное пе­ре­ме­ще­ние час­тиц про­ис­хо­дит в на­прав­ле­нии от Солн­ца. Пред­по­ла­гае­мый ме­ха­низм та­ко­го го­ри­зон­таль­но­го пе­ре­но­са час­тиц по лун­ной по­верх­но­сти за­клю­ча­ет­ся во взаи­мо­дей­ст­вии элек­тро­ста­тич. за­ря­дов пы­ли­нок с элек­тро­ста­тич. по­ля­ми, воз­ни­каю­щи­ми на лун­ной по­верх­но­сти под воз­дей­ст­ви­ем сол­неч­но­го из­лу­че­ния.

Исследование Луны космическими аппаратами

Самоходный управляемый аппарат на поверхности Луны (экспедиция «Аполлон-15»).

Земля над лунным горизонтом. Снимок сделан во время облёта Луны КА «Зонд-7».

Совр. на­уч. дан­ные о при­ро­де Л. по­лу­че­ны в осн. с по­мо­щью КА. На­ча­ло этим ис­сле­до­ва­ни­ям по­ло­же­но в 1959 меж­пла­нет­ны­ми ав­то­ма­тич. стан­ция­ми се­рии «Лу­на» (СССР). В том же го­ду по­лу­че­ны и пе­ре­да­ны на Зем­лю пер­вые в ми­ре изо­бра­же­ния об­рат­ной сто­ро­ны Л. (КА «Лу­на-3»). Пер­вая в ми­ре мяг­кая по­сад­ка на лун­ную по­верх­ность осу­ще­ст­в­ле­на в 1966 КА «Лу­на-9». Пер­вая пи­ло­ти­руе­мая экс­пе­ди­ция на Л. про­ве­де­на в 1969 экс­пе­ди­ци­ей «Апол­лон-11» (США). Ис­сле­до­ва­ния Л. с по­мо­щью кос­мич. тех­ни­ки про­во­ди­лись как дис­тан­ци­он­но (с про­лёт­ной тра­ек­то­рии или око­ло­лун­ной ор­би­ты), так и кон­такт­но (с по­сад­кой на лун­ную по­верх­ность). До нач. 21 в. на лун­ной по­верх­но­сти ус­пеш­но ра­бо­тали ав­то­ма­тич. ап­па­ра­ты се­рии «Лу­на» и се­рии «Сер­вей­ор» (США). Из них 3 КА («Лу­на-16», «Лу­на-20», «Лу­на-24»; 1970, 1972, 1976) име­ли в сво­ём со­ста­ве воз­вра­щае­мые мо­ду­ли для дос­тав­ки на Зем­лю об­раз­цов лун­но­го грун­та. КА «Лу­на-17» и «Лу­на-21» (1970 и 1973) дос­та­ви­ли на лун­ную по­верх­ность са­мо­ход­ные ав­то­ма­тич. ап­па­ра­ты «Лу­но­ход-1» и «Лу­но­ход-2». По про­грам­ме «Апол­лон» в 1969–1972 Л. по­се­ти­ли 6 экс­пе­ди­ций, в ка­ж­дой из ко­то­рых 2 ас­тро­нав­та вы­са­жи­ва­лись на по­верх­ность Л. Кар­то­гра­фич. съём­ку Л. с тра­ек­то­рии па­де­ния на лун­ную по­верх­ность про­во­ди­ли 3 КА се­рии «Рейнд­жер» (США, 1964–65), с об­лёт­ных тра­ек­то­рий – 5 КА се­рии «Зонд» (СССР, 1965–70), с око­ло­лун­ной ор­би­ты – 5 КА се­рии «Лу­нар ор­би­тер» (США, 1966–67), 4 КА се­рии «Лу­на» (СССР, 1966–74). На рубеже 20–21 вв. дис­танц. зон­ди­ро­ва­ние Л. с око­ло­лун­ной ор­би­ты про­во­ди­лось КА «Кле­мен­ти­на» (США, 1994) и «Лу­нар про­спек­тор» (США, 1998–99), а так­же КА «SMART-1» (Small Mission for Advanced Research in Technology; Ев­роп. кос­мич. агент­ст­во, 2003–06). К нач. 21 в. в про­ве­де­ние лун­ных ис­сле­до­ва­ний с по­мо­щью ис­кусств. лун­ных спут­ни­ков вклю­чи­лись Япо­ния, Ки­тай и Ин­дия.

bigenc.ru

Описание Луны: строение, характеристики, кратеры, фазы, поверхность | Солнечная система

Луна – небесное тело, расположенное ближе всех к Земле, которое является его естественным спутником и ярчайшим, после Солнца объектом. Кроме того, это еще и единственный объект солнечной системы, на который ступала нога человека.
Луна привлекала к себе внимание во все времена. Люди веками смотрели на нее, любуясь лунными кратерами, пытаясь изучить ее происхождение и законы. Луна вращается в том же направлении, что и большинство небесных тел. Вокруг Земли она двигается со скоростью около 1 км/с. Так как, там отсутствует атмосфера, на Луне нет ни воды, ни воздуха, ни погоды. А температура имеет довольно большой разброс: от –120 °С до +110 °С. Сила притяжении меньше Земной в 6 раз (1,62 м/с2). Еще в 1610 году, Галилео Галилей в телескопическое оборудование, наблюдал за лунной поверхностью и обнаруживал различные впадины и кратеры.

Поверхность Луны

Протяженные темноватые пятна или как их называют «Лунные моря», занимают около 40 % видимого лунного рельефа. В былые времена, атаки метеоритов и астероидов на лунную поверхность, были обычным делом. Возможно даже, что Луна принимала на себя все удары небесных тел, которые предназначались нашей Земле! Но она, как своеобразный щит, отражала все нападения. Возможно именно Луне, нам следует сказать спасибо за то, что жизнь на нашей планете, не исчезла, от падения какого-нибудь, метеорита или астероида. Сейчас, частота столкновений небесных тел с Луной практически равна нулю, но кратеры, которые мы можем наблюдать на поверхности Луны навсегда остались, как своеобразное напоминание о заслугах нашего верного спутника.

Строение Луны

Масса спутника Земли в 81 раз меньше нашей планеты. Для исследования лунного строения, использовались различные методы, в том числе и сейсмические. Верхний слой лунной поверхности, представлен корой, толщина которой достигает 60 км. Кора состоит из горной породы базальт. В морских и материковых районах, его состав имеет существенные отличия. Мантия – расположенная под лунной корой, делится на верхнюю – 250 км, среднюю – 500 км и нижнюю – 1000 км. До этого уровня вещество недр находится в твердом состоянии, и представляет собой холодную и мощную литосферу, с незатухающими сейсмическими колебаниями. Приближаясь к концу границы нижней мантии, температура возрастает, приближаясь к температуре плавления, поэтому сейсмические волны быстро поглощаются. Эта часть спутника представляет собой лунную астеносферу, в центре которой находиться жидкое ядро, состоящее из сульфида железа, радиусом 350 км. Температура в нем, колеблется от 1300К до 1900К, при массе не более 2% от массы всей Луны.

Фазы Луны

Известно, что Луна повернута к Земле, только одной стороной, поэтому все давно мечтают узнать: какие же тайны скрывает обратная сторона Луны. Сама по себе, Луна не светится. Просто солнечные лучи, отражаясь от Земли, освещают разные ее части. В связи с этим объясняются и фазы Луны. Она повернута к нам темной стороной и двигается по орбите между Солнцем и Землей. Каждый месяц наступает новолуние. На следующий день на западном небе появляется яркий серп «обновленной» Луны. На остальную часть Луны, свет, отраженный от Земли практически не попадает. Через неделю, можно наблюдать половину диска Луны. Через 22 дня, наблюдается и последняя четверть. А на 30 сутки опять наступает новолуние.

Характеристики Луны

• Масса: 0,0123 массы Земли, то есть 7,35*1022кг
• Диаметр на экваторе: 0,273 диаметра Земли, то есть 3476 км
• Наклон оси: 1,55°
• Плотность: 3346,4 кг/м3
• Температура поверхности: –54 °C
• Расстояние от спутника до планеты: 384400 км
• Скорость движения вокруг планеты: 1,02 км/с
• Эксцентриситет орбиты: e = 0,055
• Наклон орбиты к эклиптике: i = 5,1°
• Ускорение свободного падения: g = 1,62 м/с2

kosmos-gid.ru

Как образовалась и из чего состоит Луна?

ЧТО ЛУНА МОЖЕТ РАССКАЗАТЬ НАМ О ПРОШЛОМ?

Например — о титаническом катаклизме, который затронул всю Солнечную систему. Если результаты исследования образцов лунной породы верны, Земля и Луна около 4 млрд лет назад подверглись тяжелой бомбардировке астероидами и кометами. Планеты и их спутники образовались 4,5 млрд лет назад, когда миллиарды элементарных кирпичиков, называемых планетезималями, обращались вокруг юного Солнца. Столкновения между ними были частыми. Энергия, которая высвобождалась при этом, расплавляла породы и приводила к их слиянию. Через полмиллиарда лет рой планетезималей превратился в семью планет и их спутников. На последних стадиях этого процесса, когда большие тела уже сформировались, оставшиеся планетезимали продолжали сталкиваться с ними, оставляя кратеры.

Во время таких катастроф высокие температуры и давление приводили к возникновению озер расплавленной магмы, которые затем заново застывали. Геологи называют возникающие при этом минералы породами импактного происхождения. Те породы, что содержатся в образцах, доставленных на Землю -Аполлонами», могут рассказать многое об истории нашей соседки. Возраст их всех около 4 млрд лет. Это означает, что вместо постепенного снижения количества падений в течение сотен миллионов лет на поздней стадии формирования планет Солнечной системы был период особенно тяжелой бомбардировки. И тогда Земля также должна была подвергнуться атаке. В результате не могло не появиться десятков тысяч кратеров, включая те чей диаметр больше 5 тыс. км. Но эти кратеры были стерты на Земле эрозией.

Другое дело Луна, лишенная атмосферы и вулканов. Возможно, все изученные образцы импактных пород происходят из единственного источника — Моря Дождей, которое считается самым молодым и крупным из ударных кратеров. Удар, необходимый для образования Моря Дождей, должен был засыпать значительным количеством обломков окрестные регионы, в том числе Море Нектара и Море Ясности, где астронавты также собирали образцы. Чтобы решить эту проблему, потребуется больше разнородных образцов из других областей Луны.

КАК ОБРАЗОВАЛАСЬ ЛУНА?

Около десяти лет назад астрономы были уверены, что знают ответ на этот вопрос. Луна, говорили они, это яблоко, упавшее недалеко от яблони. В процессе формирования Земли с ней столкнулось другое молодое тело размером с Марс. Из-за удара по касательной на околоземную орбиту был выброшен шлейф расплавленных обломков, которые собрались вместе, уплотнились и превратились в Луну. Селенологи были так уверены в этой версии, что даже назвали столкнувшееся с Землей тело Тейей — по имени греческого божества, породившего Селену, богиню Луны. Это прекрасная история, но чем больше данных мы получаем, тем больше возникает вопросов. В соответствии с гипотезой импактного происхождения Луны, большая ее часть должна состоять из вещества Тейи. Поскольку Тейя образовалась в удаленной от Земли части Солнечной системы, состав ее вещества должен быть слегка иным. Но самые детальные исследования образцов лунного грунта, доставленных на Землю экспедициями «Аполлонов» и советскими АМС, не показывают существенных различий между ними и земными породами. Похоже, что Земля просто выбросила огромный кусок себя на орбиту.

По спорной гипотезе, предложенной Вимом ван Вестрененом (Wim van Westrenen) из Амстердамского свободного университета (Нидерланды) и Робом де Мейером (Rob de Meijer) из университета Западного Мыса (ЮАР), ранняя расплавленная Земля взорвалась из-за накопления радиоактивных элементов, которые содержались в заполненных магмой недрах планеты.

Большинство астрономов тем не менее поддерживает модифицированный вариант теории «гигантского столкновения». Эту модель можно привести в соответствие с данными, если предположить, что Тейя была значительно меньше и при ударе вошла глубоко в Землю — мощный толчок и выбросил вещество будущей Луны на орбиту. В целом сейчас нет однозначного ответа на вопрос, как образовалась Луна.

МОЖЕТ ЛИ ЛУНА РЕШИТЬ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ЗЕМЛИ?

Луна может быть хранилищем редкой формы гелия, которая, как полагают некоторые ученые, способна обеспечить весь мир энергией на долгие годы. Инженеры и физики работают над тем, чтобы сделать мечту об управляемой термоядерной реакции реальностью. Такие реакторы могут создавать условия, сходные с условиями в центре Солнца, что позволит атомам изотопов водорода или гелия вступать в реакцию слияния и высвобождать энергию. Это и есть тот самый процесс, благодаря которому светит Солнце. И если такие реакторы для воспроизведения этого процесса могут быть построены, то они будут генерировать огромное количество энергии с минимумом отходов.

Физики всё еще спорят о том, что может быть наилучшим топливом для этих термоядерных реакторов. Большинство рассчитывает на изотопы водорода (дейтерий и тритий), но некоторые верят, что гелий-3, который встречается в 10 тыс. раз реже, чем более распространенный изотоп гелия (гелий-4), может быть наилучшим вариантом. Он возникает естественным путем на Солнце и выбрасывается в пространство вместе с солнечным ветром — потоком частиц, омывающим окружающий нас космос.

У Земли этот солнечный ветер отражается магнитным полем нашей планеты, поэтому драгоценный гелий-3 не достигает атмосферы. Однако Луна не имеет такой защиты, поэтому гелий-3 долетает до лунной поверхности и может накапливаться в лунных породах. Поверхность Луны остается девственной в течение последних почти 4 млрд лет. Всё это время на ней копился гелий-3 который может содержаться в лунном реголите в количествах, достаточных для его эффективной добычи. Астронавт-геолог Харрисон Шмитт (Harrison Schmitt), летавший на Луну на «Аполлоне-17», в эссе, опубликованном в журнале Popular Mechanics в 2004 году, писал, что гелий-3 — наиболее весомая причина для возвращения на Луну.

Он был обнаружен в «значительных количествах» в лунном грунте, который Шмитт и другие астронавты доставили на Землю. Россия и Китай выражают интерес к добыче гелия-3 на Луне, однако среди физиков-ядерщиков существуют разногласия в том, будет ли реактор на гелии-3 экономически целесообразен. В его пользу говорит более низкий поток нейтронов (вместо них рождаются легко улавливаемые протоны), большая безопасность при перевозке материалов и при разгерметизации активной зоны. Однако для получения энергии в процессе слияния ядра гелия-3 с ядром дейтерия необходимо достичь температур приблизительно в миллиард градусов, что значительно выше, чем в привычных токамаках. Стоимость же добычи на Луне и доставки на Землю поднимает цену гелия-3 до запретительно высокой.

Однако даже если гелий-3 не станет решением энергетических проблем на Земле, он может в будущем дать энергию, необходимую для постоянных обитаемых станций на Луне.

Оставить эмоцию

Нравится Тронуло Ха-Ха Ого Печаль Злюсь