Естественные спутники Земли. Сколько естественных спутников у Земли? Естественные спутники планет Новейшие исследования Луны

Краткие сведения:
Радиус: 1 738 км
Большая полуось орбиты: 384 400 км
Орбитальный период: 27,321661 суток
Эксцентриситет орбиты: 0,0549
Наклон орбиты к экватору: 5,16
Температура поверхности: от - 160° до +120° С
Сутки: 708 часов
Среднее расстояние до Земли: 384400 км

Луна - это, пожалуй, единственное небесное тело, в отношении которого с древнейших времён ни у кого не было сомнений, что оно движется вокруг . Даже невооружённым глазом на диске Луны видны тёмные пятна различной формы, напоминающие кому лицо, кому двух людей, а кому зайца. Эти пятна ещё в XVII веке стали именовать . В те времена полагали, что на Луне есть вода, а значит, должны быть моря и океаны, как на Земле. Итальянский астроном Джованни Риччоли присвоил им названия, употребляемые и по сей день: , , , , , , , , и др. Более светлые области лунной поверхности считались сушей.

Уже в 1753 г. хорватский астроном Руджер Бошкович доказал, что Луна не имеет . При покрытии ею звезды та исчезает мгновенно, а если бы у Луны была атмосфера, звезда меркла бы постепенно. Из этого следовало, что на поверхности Луны не может быть жидкой воды, так как при отсутствии атмосферного давления она бы немедленно испарилась.

Ещё Галилей открыл на Луне горы. Среди них были и настоящие горные хребты, которым стали давать названия земных гор: Альпы, Апеннины, Пиренеи, Карпаты, Кавказ. Но встречались на Луне и особенные горы - кольцевые, их именовали или цирками. Греческое слово «кратер» означает «чаша». Постепенно название «цирк» сошло со сцены, а термин «кратер» остался.

Риччоли предложил давать кратерам имена великих учёных древности и Нового времени. Так появились на Луне кратеры Платон, Аристотель, Архимед, Аристарх, Эратосфен, Гиппарх, Птолемей, а также Коперник, Кеплер, Тихо (Браге), Галилей. Не за-был Риччоли и самого себя. Наряду с этими известнейшими именами есть и такие, которых сегодня не найти ни в одной книге по астрономии, например Автолик, Лангрен, Теофил. Но тогда, в XVII в., этих учёных знали и помнили.

Карты Луны (сверху вниз): видимое полушарие, восточное полушарие по долготе 120°, западное полушарие по долготе 120°

При дальнейшем изучении Луны к названиям, данным Риччоли, добавились новые. На более поздних картах видимой стороны Луны увековечены такие имена, как Флемстид, Деландр, Пиацци, Лагранж, Дарвин (имеется в виду Джордж Дарвин, создавший первую теорию происхождения Луны), Струве, Делиль.

После того как советские автоматические межпланетные станции серии сфотографировали обратную сторону Луны, на её карты были нанесены кратеры с именами русских учёных и покорителей космоса: Ломоносов, Циолковский, Гагарин, Королёв, Менделеев, Курчатов, Вернадский, Ковалевская, Лебедев, Чебышев, Павлов, а из астрономов - Блажко, Бредихин, Белопольский, Глазенап, Нумеров, Паренаго, Фесенков, Цераский, Штернберг.

Вращение Луны. Время оборота Луны вокруг своей оси в точности соответствует сидерическому месяцу, по этой причине Луна всегда обращена одной и той же стороной к поверхности Земли. Такое положение установилось за миллиарды лет эволюции системы Земля - Луна под действием приливов в лунной коре, вызываемых Землёй. Поскольку Земля в 81 раз массивнее Луны, её приливы примерно в 20 раз сильнее тех, которые Луна вызывает на нашей планете. Правда, на Луне нет океанов, но её кора подвержена приливному воздействию со стороны Земли, так же, как земная кора испытывает приливы от Луны и Солнца. Поэтому если в далёком прошлом Луна вращалась быстрее, то за миллиарды лет её вращение затормозилось.

Схема вращения Луны

Между вращением Луны вокруг оси и её обращением вокруг Земли есть существенное различие. Вокруг Земли Луна обращается по законам Кеплера, т. е. неравномерно: близ перигея быстрее, близ апогея медленнее. Вокруг оси же она вращается равномерно. Благодаря этому иногда можно немного «заглянуть» на обратную сторону Луны с востока, а иногда - с запада. Такое явление называется оптической либрацией (от лат. libratio - «качание», «колебание») по долготе. А небольшой наклон лунной орбиты к эклиптике даёт возможность временами «заглядывать» на обратную сторону Луны то с севера, то с юга. Это оптическая либрация по широте. Обе либрации, вместе взятые, позволяют наблюдать с Земли 59% лунной поверхности. Оптическую либрацию Луны открыл Галилео Галилей в 1635 г., уже после осуждения католической инквизицией.

Лунные затмения. Луна в период полного лунного затмения имеет красноватый цвет. Древние обитатели Южной Америки инки думали, что Луна покраснела от болезни и если она умрёт, то, пожалуй, сорвётся с неба и упадёт.

Норманнам же представлялось, что красный волк Мангарм опять осмелел и напал на Луну. Отважные воины, конечно, понимали, что не могут причинить вреда небесному хищнику, но, зная, что волки не выносят шума, кричали, свистели, били в барабаны. Шумовая атака продолжалась иной раз два, а то и три часа без перерыва.

Луна при полном лунном затмении

А в Центральной Азии затмение проходило в полной тишине. Люди безучастно глядели, как злой дух Раху проглатывает Луну. Никто не шумел и не махал руками. Ведь всякому известно, что добрый дух Очирвани когда-то отсёк демону полтуловища и Луна, пройдя сквозь Раху, как через рукав, засветит вновь. На Руси всегда считалось, что затмение предвещает беду.

Затмения Луны происходят всегда в полнолуние, когда Земля находиться между Луной и Солнцем и все они выстраиваются в один ряд. Освещённая Солнцем Земля отбрасывает в пространство тень. В длину тень имеет вид конуса, вытянутого на миллион километров; поперёк она круглая, а на расстоянии 360 тыс. километров от Земли ее диаметр в 2,5 раза больше лунного. Благодаря этому продолжительность полной фазы иногда достигает полутора часов. Но в момент лунного затмения Луна не полностью темная, а красноватая. Покраснения Луны происходит по причине рассеяния солнечного света в земной атмосфере.

Геометрия лунного затмения

Если бы плоскость орбиты Луны совпадала с плоскостью земной орбиты (плоскостью ), то затмения Луны повторялись бы каждое полнолуние, т. е. регулярно через 29,5 суток. Но месячный путь Луны наклонён к плоскости эклиптики на 5°, и Луна дважды в месяц лишь пересекает «круг затмений» в двух «рискованных» точках. Эти точки называются узлами лунной орбиты. Следовательно, для того чтобы произошло лунное затмение, необходимо совпадение двух независимых условий: должно быть полнолуние и Луна в это время должна пребывать в узле своей орбиты или где-то рядом.

В зависимости от того, насколько близко Луна окажется к узлу орбиты в час затмения, она может пройти через середину конуса тени, и затмение будет максимально продолжительным, а может пройти краем тени, и тогда мы увидим частное лунное затмение. Конус земной тени окружён полутенью. В эту область пространства попадает лишь часть солнечных лучей, не заслонённая Землёй. Поэтому бывают полутеневые затмения. О них тоже сообщается в астрономических календарях, но эти затмения неразличимы для глаза, только фотоаппарат и фотометр способны отметить помрачение Луны во время полутеневой фазы или полутеневого затмения.

Вид лунного затмения с Луны

Восточные жрецы, ещё не очень чётко всё это понимая, веками вели упорный счёт полным и частным затмениям. На первый взгляд в расписании затмений не обнаруживается никакого порядка. Бывают годы, когда случается три лунных затмения, а бывает, что и ни одного. К тому же лунное затмение видно только с той половины земного шара, где Луна в этот час находится над горизонтом, так что с любого места на Земле, например из Египта, можно наблюдать только чуть больше половины всех лунных затмений.

Но упорным наблюдателям небо открыло наконец великую тайну: за 6585,3 суток по всей Земле всегда происходит 28 лунных затмений. В следующие 18 лет 11 дней и 8 часов (а это и составляет названное число суток) все затмения будут повторяться по тому же расписанию. Остаётся только ко дню каждого затмения прибавить 6585,3 суток. Так вавилонские и египетские астрономы научились предсказывать затмения через «повторение». По-гречески это сарос. Сарос позволяет рассчитывать затмения на 300 лет вперед. Когда движение Луны по орбите было хорошо изучено, астрономы научились вычислять не только день затмения, как это делалось по саросу, но и точное время его начала.

Последовательные фазы лунного затмения

Христофор Колумб был первым из мореплавателей, кто, отправляясь в плавание, брал с собой астрономический календарь для определения долготы открытых земель по времени лунного затмения. Во время четвёртого плавания через Атлантику, в 1504 г., лунное затмение застало Колумба на острове Ямайка. Таблицы указывали начало затмения 29 февраля в 1 ч З6 мин по нюрнбергскому времени. Лунное затмение всюду на Земле начинается одновременно. Однако местное время на Ямайке отстает на много часов от времени германского города, потому что Солнце здесь восходит гораздо позже, чем в Европе. Разность в показаниях часов на Ямайке и в Нюрнберге как раз и равна разности долгот этих двух мест, выра-женной в часовой мере. Другого способа более или менее точно определить долготу вест-индийских городов тогда не было.

Колумб стал готовиться к астрономическим наблюдениям на берегу, но туземцы, встретившие мореплавателей с опаской, мешали предварительным наблюдениям Солнца и наотрез отказались снабдить чужестранцев съестными припасами. Тогда Колумб выждав пару дней, объявил, что этим же вечером лишит островитян лунного света, если они... Конечно, когда затмение началось, испуганные караибы готовы были отдать белому человеку всё, лишь бы тот оставил Луну.

Теория образования лунных кратеров. Как образовались лунные кратеры? Этот вопрос стал причиной длительной дискуссии. Речь идёт о борьбе между сторонниками двух гипотез происхождения лунных кратеров: вулканической и метеоритной.

Согласно вулканической гипотезе, которую выдвинул в 80-х гг. XVIII в. немецкий астроном Иоганн Шретер, кратеры возникли в результате грандиозных извержений на поверхности Луны. В 1824 г. его соотечественник Франц фон Груйтуйзен предложил метеоритную теорию, объяснявшую образование кратеров падением метеоритов. По его мнению, при таких ударах происходит продавливание лунной поверхности.

Лишь через 113 лет, в 1937 г., российский студент Кирилл Петрович Станюкович (будущий доктор наук и профессор) доказал, что при ударах метеоритов с космическими скоростями происходит взрыв, в результате которого испаряется не только метеорит, но и часть пород в месте удара.

Схема образования ударного кратера

В 1959 г. российская исследовательница Надежда Николаевна Сытинская предложила метеорно-шлаковую теорию формирования лунного грунта. Согласно этой теории, тепло, передаваемое при ударе метеорита наружному покрову (реголиту) Луны, расходуется не только на его расплавление и испарение, но и на образование шлаков, которые проявляют себя в цветовых особенностях поверхности Луны. В справедливости метеорно-шлаковой теории смогли убедиться американские астронавты Нил Армстронг и Эдвин Олдрин, впервые ступившие на лунную поверхность 21 июля 1969 г. Теперь метеорно-шлаковая теория является общепринятой.

Фазы Луны. Известно, что луна меняет свой вид. Сама она не излучает света, поэтому на небе видна только освещённая Солнцем ее поверхность - дневная сторона, которой равно 0.073, то есть она отражает в среднем лишь 7.3% световых лучей Солнца. Луна посылает на Землю в 465000 раз меньше света, чем Солнце. Ее звездная величина в полнолунии -12,5. Перемещаясь по небу с запада на восток, Луна меняет свой вид – фазу, за счет изменения положения относительно Солнца и Земли. Выделяют четыре фазы Луны: новолуние, первая четверть, полнолуние и последняя четверть. В зависимости от фаз, количество света, отражаемого Луной, уменьшается гораздо быстрее, чем площадь освещенной части Луны, так что когда Луна находится в четверти, и мы видим половину ее диска светлой, она посылает нам не 50 %, а лишь 8 % света от полной Луны.

В новолуние Луну не разглядеть даже в телескоп. Она располагается в том же направлении, что и Солнце (только выше или ниже его), и повернута к Земле неосвещённым полушарием. Через один-два дня, когда Луна удалится от Солнца, узкий серп можно будет наблюдать за несколько минут до её захода в западной стороне неба на фоне вечерней зари. Первое появление лунного серпа после новолуния греки называли «неомения» («новая Луна»). Этот момент у древних народов считался началом лунного месяца.

Диаграмма фаз Луны

Иногда в течение нескольких дней до и после новолуния удаётся заметить пепельный свет Луны. Это слабое свечение ночной части лунного диска не что иное, как солнечный свет, отражённый Землёй на Луну. Когда лунный серп увеличивается, пепель-ный свет бледнеет и становится незаметным.

Всё дальше и дальше влево от Солнца уходит Луна. Серп её с каждым днём растёт, оставаясь выпуклым вправо, к Солнцу. Через 7 суток и 10 часов после новолуния наступает фаза, именуемая первой четвертью. За это время Луна удалилась от Солнца на 90°. Теперь солнечные лучи освещают только правую половину лунного диска. После захода Солнца Луна находится в южной стороне неба и заходит около полуночи. Продол-жая перемещаться от Солнца всё дальше к востоку, Луна с вечера появляется на восточной стороне неба. Заходит она уже после полуночи, причём каждые сутки всё позднее и позднее.

Когда наш спутник оказывается в стороне, противоположной Солнцу (на угловом расстоянии 180° от него), наступает полнолуние. Полная Луна светит всю ночь. Она восходит с вечера и заходит под утро. Спустя 14 суток и 18 часов с момента новолуния Луна начинает приближаться к Солнцу справа. Освещённая доля лунного диска уменьшается. Всё позднее восходит Луна над горизонтом и к утру уже не заходит. Расстояние между Луной и Солнцем уменьшается со 180° до 90°. Опять становится видна только половина лунного диска, но это уже левая его часть. Наступает последняя четверть. А через 22 дня и 3 часа после новолуния Луна в последней четверти восходит около полуночи и светит в течение всей второй половины ночи. К восходу Солнца она оказывается в южной стороне неба.

Ширина лунного серпа продолжает уменьшаться, а сама Луна постепенно приближается к Солнцу с правой (западной) стороны. Бледный серп появляется на восточном небосклоне под утро, с каждыми сутками всё позднее. Опять виден пепельный свет ночной Луны. Угловое расстояние между Луной и Солнцем уменьшается от 90° до 0°. Наконец Луна догоняет Солнце и снова становится невидимой. Начинается следующее новолуние. Лунный месяц закончился. Прошло 29 дней 12 часов 44 минуты 2,8 секунды, или почти 29,6 суток.

Последовательные фазы Луны

Промежуток времени между последовательными одноимёнными фазами Луны называется синодическим месяцем (от греч. «синодос» - «соединение»). Таким образом, синодический период связан с видимым на небе расположением небесного тела (в данном случае Луны) относительно Солнца. Свой путь вокруг Земли относительно звёзд Луна совершает за 27 суток 7 ч 43 мин 11,5 с. Этот период называется сидерическим (от лат. sideris - «звезда»), или звёздным месяцем. Таким образом, сидерический месяц немного короче синодического. Почему? Рассмотрим движение Луны от новолуния до новолуния. Луна, совершив оборот вокруг Земли за 27,3 суток, возвращается на своё место среди звёзд. Но Солнце за это время уже переместилось по эклиптике к востоку, и только когда Луна догонит его, наступит следующее новолуние. А для этого ей потребуется ещё примерно 2,2 суток.

Путь Луны по небу проходит недалеко от эклиптики, поэтому полная Луна поднимается из-за горизонта при заходе Солнца и приближённо повторяет путь, пройденный им за полгода до этого. Летом Солнце поднимается на небе высоко, полная же Луна не удаляется далеко от горизонта. Зимой Солнце стоит низко, а Луна, напротив, поднимается высоко и долго освещает зимние пейзажи, придавая снегу синий оттенок.

Внутреннее строение Луны. Плотность Луны равна 3340 кг/м3 - как у земной мантии. Это значит, что наш спутник или не имеет плотного железного ядра, или оно очень маленькое.
Более детальные сведения о внутреннем строении Луны получены в результате сейсмических экспериментов. Они начали проводиться с 1969 г., после посадки на Луну американского космического аппарата . Приборы последующих четырёх экспедиций « , и » образовали сейсмическую сеть из четырёх стан-ций, которая работала до 1 октября 1977 г. Ею были зарегистрированы сейсмические толчки трёх типов: тепловые (растрескивание наружной кромки Луны из-за резких перепадов температуры при смене дня и ночи); лунотрясения в литосфере с очагом на глубине не более 100 км; глубокофокусные лунотрясения, очаги которых расположены на глубинах от 700 до 1100 км (источником энергии для них служат лунные приливы).

Полные выделения сейсмической энергии на Луне за год примерно в миллиард раз меньше, чем на Земле. Это не удивительно, так как тектоническая активность на Луне закончилась несколько миллиардов лет назад, а на нашей планете продолжается и по сей день.

Внутреннее строение Луны

Для выявления структуры подповерхностных слоев Луны были проведены активные сейсмические эксперименты: сейсмические волны возбуждались падением отработанных частей космических аппаратов «Аполлон» или искусственными взрывами на поверхности Луны. Как выяснилось, толщина реголитового покрова колеблется в пределах 9 - 12м. Под ним располагается слой толщиной от нескольких десятков до сотен метров, вещество которого состоит из выбросов, возникших при образовании больших кратеров. Далее до глубины 1 км идут слои из базальтового материала.

По сейсмическим данным мантию Луны можно разделить на три составляющие: верхнюю, среднюю и нижнюю. Толщина верхней мантии - около 400 км. В ней сейсмические скорости слабо убывают с глубиной. На глубинах примерно 500-1000 км сейсмические скорости в основном остаются постоянными. Нижняя мантия расположена глубже 1100 км, где скорости сейсмических волн растут.

Одной из сенсаций лунных исследований стало открытие мощной коры толщиной 60-100 км. Это указывает на существование в прошлом на Луне так называемого океана магмы, в недрах которого происходило выплавление и образование коры в течение первых 100 млн лет её эволюции. Можно сделать вывод, что Луна и Земля имели сходное происхождение. Однако тектонический режим Луны отличается от режима тектоники плит, характерного для Земли. Выплавляющаяся базальтовая магма идёт на наращивание лунной коры. Именно поэтому она такая толстая.

Гипотезы происхождения Луны. Первую гипотезу о происхождении нашего спутника предложил в 1879 г. английский астроном и математик Джордж Дарвин, сын известного естествоиспытателя Чарльза Дарвина. Согласно этой гипотезе, Луна отделилась когда-то от Земли, пребывавшей в то время в жидком состоянии. Изучение эволюции лунной орбиты действительно указывало на то, что некогда Луна была гораздо ближе к Земле, чем теперь.

Изменение взглядов на прошлое Земли и критика гипотезы Дарвина российским геофизиком Владимиром Николаевичем Лодочниковым заставили ученых начиная с 1939 г. искать другие пути образования Луны. В 1962 г. американский геофизик Гарольд Юри предположил, что Земля захватила уже готовую, сформировавшуюся Луну. Однако помимо весьма малой вероятности такого события против гипотезы Юри говорило сходство состава Луны и земной мантии.
В 60-е гг. российская исследовательница Евгения Леонидовна Рускол, развивая идеи своего учителя, академика Отто Юльевича Шмидта, построила теорию совместного образования Земли и Луны как двойной планеты из облака допланетных тел, окружавшего когда-то Солнце. Эту теорию поддержали многие западные учёные.

Существует также «ударная» теория образования Луны. Согласно этой теории Луна образовалось в результате катастрофического столкновения Земли в далеком прошлом с планетой размером с Марс.

Схема и художественное представление ударной теории образования Луны

Лучевая структура лунных кратеров. Со времени первых телескопических наблюдений Луны астрономы обратили внимание на то, что от некоторых лунных кратеров строго по радиусам расходятся светлые полосы, или лучи. Центрами светлых лучей являются кратеры Коперник, Кеплер, Аристарх. Но самую мощную систему лучей имеет кратер Тихо: некоторые из его лучей протянулись на 2000 км.

Что за светлое вещество образует лучи лунных кратеров? И откуда оно взялось? В 1960 г., когда не был ещё завершён спор о происхождении самих лунных кратеров, российские учёные Кирилл Петрович Станюкович и Виталий Александрович Бронштэн, оба горячие сторонники метеоритной гипотезы их образования, предложили следующее объяснение природы лучевых систем.

Кратер Тихо

Удар крупного метеорита или небольшого астероида о поверхность Луны сопровождается взрывом: кинетическая энергия ударяющего тела мгновенно переходит в тепло. Часть энергии затрачивается на выброс лунного вещества под разными углами. Значительная часть выброшенного вещества улетает в космос, преодолевая силу притяжения Луны. Но вещество, выброшенное под небольшими углами к поверхности и с не очень большими скоростями, падает обратно на Луну. Эксперименты с земными взрывами показывают, что выбросы вещества происходят струями. А поскольку таких струй должно быть несколько, получается система лучей.

Но почему они светлые? Дело в том, что лучи состоят из мелко раздробленного вещества, которое всегда светлее, чем плотное вещество того же состава. Это установили опыты профессора Всеволода Васильевича Шаронова и его сотрудников. И когда первые астронавты ступили на поверхность Луны и взяли вещество лунных лучей для исследования, эта гипотеза подтвердилась.

Исследование Луны космическими апаратами. До полетов космических апаратов о обратной стороне Луны и о составе ее недр ничего не было известно, поэтому неудивительно, что первый полет космического аппарата выше околоземной орбиты был направлен к Луне. Эта честь принадлежит советскому космическому аппарату , запуск которого был осуществлен 2 января 1958 года. В соответствии с программой полета через несколько дней он прошел на расстоянии 6000 километров от поверхности Луны. Позднее в том же году, в середине сентября подобный аппарат серии "Луна" достиг поверхности естественного спутника Земли.

Аппарат "Луна-1"

Еще через год, в октябре 1959 года автоматический аппарат , оснащенный аппаратурой для фотографирования, провел съемку обратной стороны Луны (около 70 % поверхности) и передал ее изображение на Землю. Аппарат имел систему ориентации с датчиками Солнца и Луны и реактивными двигателями, работавшими на сжатом газе, систему управления и терморегулирования. Его масса 280 килограмм. Создание "Луны-3" было техническим достижением для того времени, принесло информацию об обратной стороне Луны: обнаружены заметные различия с видимой стороной, прежде всего отсутствие протяженных лунных морей.

В феврале 1966 года аппарат доставил на Луну автоматическую лунную станцию, совершившую мягкую посадку и передавшую на Землю несколько панорам близлежащей поверхности - мрачной каменистой пустыни. Система управления обеспечивала ориентацию аппарата, включение тормозной ступени по команде от радиолокатора на высоте 75 километров над поверхностью Луны и отделение станции от нее непосредственно перед падением. Амортизация обеспечивалась надувным резиновым баллоном. Масса "Луны-9" около 1800 килограмм, масса станции около 100 килограмм.

Следующим шагом в советской лунной программе были автоматические станции , , предназначенные для забора грунта с поверхности Луны и доставки его образцов на Землю. Их масса была около 1900 килограмм. Помимо тормозной двигательной установки и четырехлапого посадочного устройства, в состав станций входили грунтозаборное устройство, взлетная ракетная ступень с возвращаемым аппаратом для доставки грунта. Полеты состоялись в 1970, 1972 и 1976 годах, на Землю были доставлены небольшие количества грунта.

Еще одну задачу решали , (1970, 1973 года). Они доставили на Луну самоходные аппараты - луноходы, управляемые с Земли по стереоскопическому телевизионному изображению поверхности. прошел путь около 10 километров за 10 месяцев, - около 37 километров за 5 мес. Кроме панорамных камер на луноходах были установлены: грунтозаборное устройство, спектрометр для анализа химического состава грунта, измеритель пути. Массы луноходов 756 и 840 кг.

Макет аппарата "Луноход-2"

Космические аппараты разрабатывались для получения снимков во время падения, начиная с высоты около 1600 километров до нескольких сот метров над поверхностью Луны. Они были оснащены шестью телевизионными камерами. Аппараты при посадке разбивались, поэтому получаемые изображения передавались сразу же, без записи. Во время трех удачных полетов были получены обширные материалы для изучения морфологии лунной поверхности. Съемки "Рейнджеров" положили начало американской программе фотографирования планет.

Конструкция аппаратов "Рейнджер" сходна с конструкцией первых аппаратов "Маринер", которые были запущены к Венере в 1962 году. Однако дальнейшее конструирование лунных космических аппаратов не пошло по этому пути. Для получения подробной информации о лунной поверхности использовались другие космические аппараты - . Эти аппараты с орбит искусственных спутников Луны фотографировали поверхность с высоким разрешением.

"Лунар Орбитер-1"

Одна из целей полетов состояла в получении высококачественных снимков с двумя разрешениями, высоким и низким, с целью выбора возможных мест посадки аппаратов и "Аполлон" с помощью специальной системы фотокамер. Снимки проявлялись на борту, сканировались фотоэлектрическим способом и передавались на Землю. Число снимков ограничивалось запасом пленки (на 210 кадров). В 1966-1967 годах было осуществлено пять запусков "Лунар орбитер" (все успешные). Первые три "Орбитера" были выведены на круговые орбиты с небольшим наклонением и малой высотой; на каждом из них проводилась стереосъемка избранных участков на видимой стороне Луны с очень высоким разрешением и съемка больших участков обратной стороны с низким разрешением. Четвертый спутник работал на гораздо более высокой полярной орбите, он вел съемку всей поверхности видимой стороны, пятый, последний "Орбитер" вел наблюдения тоже с полярной орбиты, но с меньших высот. "Лунар орбитер-5" обеспечил съемку с высоким разрешением многих специальных целей на видимой стороне, большей частью на средних широтах, и съемку значительной части обратной с малым разрешением. В конечном счете съемкой со средним разрешением была покрыта почти вся поверхность Луны, одновременно шла целенаправленная съемка, что имело неоценимое значение для планирования посадок на Луну и ее фотогеологических исследований.

Дополнительно было проведено точное картирование гравитационного поля, при этом были выявлены региональные концентрации масс (что важно и с научной точки зрения, и для целей планирования посадок) и установлено значительное смещение центра масс Луны от центра ее фигуры. Измерялись также потоки радиации и микрометеоритов.

Аппараты "Лунар орбитер" имели систему трехосной ориентации, их масса составляла около 390 килограммов. После завершения картографирования эти аппараты разбивались о лунную поверхность, чтобы прекратить работу их радиопередатчиков.

Полеты космических аппаратов "Сервейор", предназначавшихся для получения научных данных и инженерной информации (такие механические свойства, как, напри-мер, несущая способность лунного грунта), внесли большой вклад в понимание природы Луны, в подготовку посадок аппаратов "Аполлон".

Автоматические посадки с использованием последовательности команд, управляемых радаром с замкнутым контуром, были большим техническим достижением того времени. "Сервейоры" запускались с помощью ракет "Атлас-Центавр" (криогенные верхние ступени "Атлас" были другим техническим успехом того времени) и выводились на перелетные орбиты к Луне. Посадочные маневры начинались за 30 - 40 минут до посадки, главный тормозной двигатель включался радаром на расстоянии около 100 километров до точки посадки. Конечный этап (скорость снижения около 5 м/с) проводился после окончания работы главного двигателя и сброса его на высоте 7500 метров. Масса "Сервейора" при запуске составляла около 1 тонны и при посадке - 285 килограмм. Главный тормозной двигатель представлял собой твердотопливную ракету массой около 4 тонн. Космический аппарат имел трехосную систему ориентации.

"Сервейор-3" на Луне

Прекрасный инструментарий включал две камеры для панорамного обзора местности, небольшой ковш для рытья траншеи в грунте и (в последних трех аппаратах) альфа-анализатор для измерения обратного рассеяния альфа - частиц с целью определения элементного состава грунта под посадочным аппаратом. Ретроспективно результаты химического эксперимента многое прояснили в природе поверхности Луны и ее истории. Пять из семи запусков "Сервейоров" были успешными, все опустились в экваториальной зоне, кроме последнего, который сел в районе выбросов кратера Тихо на 41° ю.ш.

Пилотируемые космические аппараты "Аполлон" были следующими в американской программе исследований Луны. В феврале 1966 года “Аполлон” был испытан в беспилотном варианте. Однако то, что произошло 27 января 1967 года, помешало успешному проведению программы. В этот день астронавты Э. Уайт, Р. Гаффи, В. Гриссом погибли при вспышке пламени во время тренировке на Земле. После расследования причин испытания возобновились и усложнились. В декабре 1968 года “Аполлон - 8 (еще без лунной кабины) был выведен на селеноцентрическую орбиту с последующим возвращением в атмосферу Земли со второй космической скоростью. Это был пилотируемый полет вокруг Луны. Снимки помогли уточнить место будущей посадки на Луну людей. 16 июля “Аполлон - 11” стартовал к Луне и 19 июля вышел на лунную орбиту. 21 июля 1969 на Луне впервые высадились люди - американские астронавты Н. Армстронг и Э. Олдрин, доставленные туда космическим кораблем "Аполлон-11. Космонавты доставили на Землю несколько сотен килограммов образцов и провели на Луне ряд исследований: измерения теплового потока, магнитного поля, уровня радиации, интенсивности и состава солнечного ветра. Оказалось, что тепловой поток из недр Луне примерно втрое меньше, чем из недр Земли. В породах Луны обнаружена остаточная намагниченность, что указывает на существование у Луны в прошлом магнитного поля. Это было выдающиеся достижение в истории освоение космического пространства - впервые человек достиг поверхности другого небесного тела и пробыл на нем более двух часов. Вслед за полетом корабля “Аполлон - 11” к Луне на протяжении 3.5 - х лет было направлено шесть экспедиций (“Аполлон - 12” - “Аполлон - 17”), пять из которых прошли вполне успешно. На корабле “Аполлон - 13” из - за аварии на борту пришлось изменить программу полета, и вместо посадки на Луну был сделан ее облет и возвращение на Землю. Всего на Луне побывало 12 астронавтов, некоторые пробыли на Луне несколько суток, в том числе до 22 часов вне кабины, проехали на самоходном аппарате несколько десятков километров. Ими был выполнен довольно большой объем научных исследований, собрано свыше 380 килограммов образцов лунного грунта, изучением которых занимались лаборатории США и других стран. Работы над программой полетов на Луну велись и в СССР, но в силу нескольких причин не были доведены до конца.

"Аполлон-11" на Луне

После "Аполлона" пилотированные полеты на Луну не проводились. Ученым пришлось довольствоваться продолжением обработки данных от автоматических и пилотируемых полетов в 1960 - е и 1970 - е годы. Некоторые из них предвидели эксплуатацию лунных ресурсов в будущем и направили свои усилия на разработку процессов, которые смогли бы превратить лунный грунт в материалы, пригодные для строительства, для производства энергии и для ракетных двигателей. При планировании возвращения к исследованиям Луны без сомнения найдут применение как автоматические, так и пилотируемые космические аппараты.

В 90-х годах к Луне были отправлены две небольших автоматических миссии. В течение 71 дня в 1994 году на орбите Луны находилась миссия , тестируя сенсоры для космической системы противоракетной обороны и проводя картографирование контуров и цвета Луны. В ходе миссии на южном полюсе был открыт ударный котлован Айткен - дыра в Луне поперечником 2,6 тыс. км и глубиной около 13 км. Удар был настолько сильным, что, по-видимому, прорыл всю кору до самой мантии. Цветовые данные, полученные Клементин, совместно с информацией об образцах, полученных миссиями Аполлон, позволяют создать карту регионального состава - первую точную "каменную карту" Луны. Наконец, Клементин дала нам тонкий намёк на то, что сплошные тёмные области возле южного полюса Луны могут содержать водяной лёд, принесённый на протяжении миллионов лет ударами комет.

Вскоре после Клементин аппарат производил картографирование поверхности Луны с орбиты в течение своей миссии в 1998-1999 годах. Эти данные совместно с полученными в ходе миссии Клементин дали учёным глобальные композиционные карты, показывающие сложное строение коры Луны. Также Лунар Проспектор впервые произвёл картографирование поверхностных магнитных полей Луны. Данные показаи, что Декарт (место посадки Аполлона-16) - одна из наиболее сильных магнитных зон Луны, что объясняет поверхностные измерения, сделанные Джоном Янгом в 1972 году. Миссия также обнаружила обширные запасы водорода на обоих полюсах, добавив оживления в спорах о природе лунного льда.

Сейчас человечество готовится к возвращению на Луну. Производятся и планируются международные миссии на лунную орбиту с целью составить общие карты непревзойдённого качества. Планируются мягкие посадки на Луну, в частности, в загадочных полярных регионах, для получения новых изображений поверхности, изучения отложений и необычной среды этих областей. В конечном итоге люди вернутся на Луну. И в этот раз целью будет не доказать, что мы можем это (как это было в случае Аполлона), а научиться использовать Луну для поддержки новых и расширяющихся космических возможностей. На Луне человечество получит навыки, необходимые для жизни и работы в других мирах. Мы используем эти знания и технологии, чтобы открыть солнечную систему для исследования человеком.

Лунная колония глазами художника

История Луны и процессы на ней интересны сами по себе, но они также тонко изменили взгляд на наше собственное прошлое. Одним из наиболее значительных открытий 80-х годов ХХ века был мощный удар, произошедший 65 миллионов лет назад на территории современной Мексики, который привёл к вымиранию динозавров, что позволило существенно развиться млекопитающим. Это открытие стало возможно благодаря опознанию и интерпретации химических и физических признаков высокоскоростного удара и появилось непосредственно из исследований ударных пород и форм рельефа, произведённых в рамках миссии Аполлон. Сегодня учёные полагают, что подобные удары вызвали много, если не преобладающее большинство глобальных вымираний в истории жизни на Земле. Луна содержит "запись" таких событий, и учёные смогут подробно их изучить при возвращении на Луну.

Отправляясь на Луну, мы сможем лучше понять "работу" Вселенной и наше собственное происхождение. Изучение Луны изменило представление о столкновении твёрдых тел. Этот процесс, считавшийся раньше редким и необычным, теперь рассматривается как фундаментальный в происхождении и эволюции планет. Возвращаясь на Луну, мы предвкушаем возможность узнать ещё больше о нашем прошлом и, что не менее важно, краем глаза заглянуть в наше будущее.

Интересные факты.

• Луна изображается на гербах и флагах таких стран: Лаос, Монголия, Палау, флаг саамов, флаг шанов (Мьянма). Луна в виде полумесяца изображена на флагах и гербах таких стран: Османская империя, Турция, Тунис, Алжир, Мавритания, Азербайджан, Узбекистан, Пакистан, Турецкая республика Северного Кипра.
• У мусульман раз в году рождение новой Луны знаменует начало месяца поста - Рамадана.
• Всем известны первые произнесенные на луне слова Нейлом Армстронгом, но никто не знает о последних, их произнес Юджин Сернан 11 декабря 1972 года: "Сегодняшний вызов Америки определил судьбу людей завтра".
• Диаметр Луны составляет 3476 км и почти равен ширине Австралии, а общая площадь Луны в 4 раза меньше Европы.
• На Луне можно подпрыгнуть в 6 раз выше, чем на Земле. Это происходит потому, что сила тяжести на Луне составляет всего 1/6 силы гравитации Земли. Однако не думайте, что вы действительно будете прыгать на Луне так высоко – ведь на вас будет тяжелый защитный скафандр.
• При затмении Солнца тень, отбрасываемая Луной, преодолевает до двух километров в секунду.

Также является первым (и на 2010 год единственным) внеземным объектом естественного происхождения, на котором побывал человек. Среднее расстояние между центрами Земли и Луны - 384 467 км.

Лунный ландшафт своеобразен и уникален. Луна вся покрыта кратерам разного размера - от сотен километров до пары миллиметров. Долгое время учёные не могли заглянуть на обратную сторону Луны, это стало возможно с развитием технологий.

Сейчас учёные уже создали очень подробные карты обеих поверхностей Луны. Подробные лунные карты составляют для того, чтобы в ближайшем будущем подготовиться для высадки человека на Луну, удачного расположения лунных баз, телескопов, транспорта, поиска полезных ископаемых и т. п.

Название

Слово луна восходит к праславянской форме *luna < и.-е. *louksnā́ «светлая» (ж. р. прилагательного *louksnós), к этой же индоевропейской форме восходит и латинское слово lūna «луна». Греки называли спутник Земли Селеной (греч. Σελήνη), древние египтяне - Ях (Иях). На всех тюркских (кроме чувашского) языках луна будет «ай».

Движение Луны

В первом приближении можно считать, что Луна двигается по эллиптической орбите с эксцентриситетом 0,0549 и большой полуосью 384 399 км. Реальное движение Луны довольно сложно, при его расчёте необходимо учитывать множество факторов, например, сплюснутость Земли и сильное влияние Солнца, которое притягивает Луну в 2,2 раза сильнее, чем Земля. Более точно движение Луны вокруг Земли можно представить как сочетание нескольких движений:

Вращение вокруг по эллиптической орбите с периодом 27,32 сут;
прецессия (поворот плоскости) лунной орбиты с периодом 18,6 лет (см. также сарос);
поворот большой оси лунной орбиты (линии апсид) с периодом 8,8 лет;
периодическое изменение наклона лунной орбиты по отношению к эклиптике от 4°59′ до 5°19′;
периодическое изменение размеров лунной орбиты: перигея от 356,41 Мм до 369,96 Мм, апогея от 404,18 Мм до 406,74 Мм;
постепенное удаление Луны от Земли (примерно на 4 см в год) так, что её орбита представляет собой медленно раскручивающуюся спираль. Это подтверждают измерения, проводившиеся на протяжении 25 лет.

Силой, заставляющей Луну отдаляться от Земли, является передача момента импульса вращения Земли - Луне, посредством приливного взаимодействия.

Гравитационное взаимодействие Луны и Земли не постоянно, с увеличением расстояния сила взаимодействия падает. Это приводит к тому, что с увеличением расстояния скорость удаления Луны уменьшается.

Период обращения Луны вокруг Земли относительно звёзд равен 27,32166 суток, это так называемый сидерический месяц.

Полная Луна отражает только 7 % падающего на неё солнечного света. После периодов бурной солнечной активности отдельные места лунной поверхности могут слабо светиться вследствие люминесценции. Так как Луна не светится сама, а лишь отражает солнечный свет, с Земли видна только освещённая Солнцем часть лунной поверхности.

Луна обращается по орбите вокруг Земли, и тем самым угол между Землёй, Луной и Солнцем изменяется; мы наблюдаем это явление как цикл лунных фаз. Период времени между последовательными новолуниями составляет 29,5 дней (709 часов) и называется синодический месяц.

То, что длительность синодического месяца больше, чем сидерического, объясняется движением Земли вокруг Солнца: когда Луна относительно звёзд совершает полный оборот вокруг Земли, Земля к этому времени проходит уже 1/13 часть своей орбиты, и чтобы Луна снова оказалась между Землёй и Солнцем, ей нужно дополнительно около двух суток.

Хотя Луна и вращается вокруг своей оси, она всегда обращена к Земле одной и той же стороной, то есть вращение Луны вокруг Земли и вокруг собственной оси синхронизировано. Эта синхронизация вызвана трением приливов, которые производила Земля в оболочке Луны. Согласно законам механики, Луна ориентирована в поле тяготения Земли так, что на Землю направлена большая полуось лунного эллипсоида.

Между вращением Луны вокруг собственной оси и её обращением вокруг Земли существует различие: вокруг Земли Луна вращается по закону Кеплера (неравномерно, то есть близ перигея быстрее, близ апогея медленнее). Однако вращение спутника вокруг собственной оси равномерно. Именно благодаря этому возможно взглянуть на обратную сторону Луны с запада или с востока. Такое явление колебания называется оптической либрацией по долготе.

В связи же с наклоном оси Луны относительно плоскости Земли возможно заглянуть на обратную сторону с севера или с юга. Это также оптическая либрация, но по широте. Эти либрации суммарно позволяют наблюдать около 59 % лунной поверхности. Данное явление оптической либрации было открыто Галилео Галилеем в 1635 году, когда он был осуждён Инквизицией.

Также существует физическая либрация, обусловленная колебанием спутника вокруг положения равновесия в связи со смещённым центром тяжести, а также под действием приливных сил со стороны Земли. Эти колебания составляют т. н. физическую либрацию, которая составляет 0,02° по долготе с периодом 1 год и 0,04° по широте с периодом 6 лет.

Условия на поверхности Луны

На Луне практически отсутствует атмосфера. Содержание газов у поверхности в ночное время не превышает 200000 частиц/см³ и увеличивается днём на два порядка за счёт дегазации грунта. Такая концентрация газов равноценна глубокому вакууму, поэтому днём её поверхность накаляется до +120 °C, но ночью или даже в тени она остывает до −160 °C.

Небо на Луне всегда чёрное, даже днём. Огромный диск Земли выглядит с Луны в 3,67 раз больше, чем Луна с Земли и висит в небе почти неподвижно. Фазы Земли, видимые с Луны, прямо противоположны лунным фазам на Земле. Освещение отражённым светом Земли примерно в 50 раз сильнее, чем освещение лунным светом на Земле.

Поверхность Луны покрыта так называемым реголитом - смесью тонкой пыли и скалистых обломков, образующихся в результате столкновений метеороидов с лунной поверхностью. Толщина слоя реголита бывает от долей метра до десятков метров.

Приливы и отливы

Гравитационные силы между Землёй и Луной вызывают некоторые интересные эффекты. Наиболее известный из них - морские приливы и отливы. Если бы мы взглянули на Землю со стороны, мы увидели бы две выпуклости, находящиеся на противоположных сторонах планеты.

Причём одна точка - со стороны, ближайшей к Луне, а другая - с противоположной стороны Земли, наиболее удалённой от Луны. В мировом океане этот эффект выражен намного сильнее, чем в твёрдой коре, поэтому выпуклость воды больше. Амплитуда приливов (разность уровней прилива и отлива) на открытых пространствах океана невелика и составляет 30-40 см.

Однако вблизи берегов вследствие набега приливной волны на твёрдое дно, приливная волна увеличивает высоту точно так же, как обычные ветровые волны прибоя. Учитывая направление вращения вокруг Земли, можно составить картину следования приливной волны по океану. Сильным приливам больше подвержены восточные побережья материков. Максимальная амплитуда приливной волны на Земле наблюдается в заливе Фанди в Канаде и составляет 18 метров.

Две высших точки прилива образуются вследствие того, что гравитационное поле Луны достаточно неоднородно на протяжении размеров Земли. Если разложить вектор гравитационного поля, направленный к Луне, на 2 компоненты - параллельную оси Земля-Луна и перпендикулярную ей, то можно видеть, что причиной приливов является перпендикулярная компонента. Параллельная компонента на протяжении размеров

Земли меняется мало, но перпендикулярная компонента меняет знак! Она максимальна по модулю и направлена противоположно на боковых сторонах Земли, максимально удалённых от оси Земля-Луна. Это и есть «сила тяжести прилива», создающая сток воды океана в сторону участков, находящих на оси Луна-Земля с двух сторон земного шара.

Неоднородность поля Луны возле Земли значительно выше неоднородности поля Солнца. Хотя гравитация Солнца намного больше, но его поле на протяжении размеров Земли является практически однородным, так как расстояние до Солнца в 400 раз больше, чем расстояние до Луны. Поэтому приливы возникают главным образом по причине влияния Луны. Приливообразующая сила Солнца в среднем в 2,17 раза меньше.

Геология Луны

Благодаря её размеру и составу Луну иногда относят к планетам земной группы наряду с Меркурием, Венерой, Землёй и Марсом. Поэтому, изучая геологическое строение Луны, можно многое узнать о строении и развитии Земли.

Толщина коры Луны в среднем составляет 68 км, изменяясь от 0 км под лунным морем Кризисов до 107 км в северной части кратера Королёва на обратной стороне. Под корой находится мантия и, возможно, малое ядро из сернистого железа (радиусом приблизительно 340 км и массой, составляющей 2 % массы Луны). Любопытно, что центр масс Луны располагается примерно в 2 км от геометрического центра по направлению к Земле. На той стороне, которая повёрнута к Земле, кора более тонкая.

Измерения скорости спутников «Лунар Орбитер» позволили создать гравитационную карту Луны. С её помощью были обнаружены уникальные лунные объекты, названные масконами (от англ. mass concentration) - это массы вещества повышенной плотности.

Луна не имеет магнитного поля, хотя некоторые из горных пород на её поверхности проявляют остаточный магнетизм, что указывает на возможность существования магнитного поля Луны на ранних стадиях развития.

Не имеющая ни атмосферы, ни магнитного поля, поверхность Луны подвержена непосредственному воздействию солнечного ветра. В течение 4 млрд лет водородные ионы из солнечного ветра внедрялись в реголит Луны.

Таким образом, образцы реголита, доставленные миссиями «Аполлон», оказались очень ценными для исследования солнечного ветра. Этот лунный водород также может быть когда-нибудь использован как ракетное топливо.

Поверхность Луны

Поверхность Луны можно разделить на два типа: очень старая гористая местность (лунный материк) и относительно гладкие и более молодые лунные моря. Лунные моря, которые составляют приблизительно 16 % всей поверхности Луны, - это огромные кратеры, возникшие в результате столкновений с небесными телами, которые были позже затоплены жидкой лавой. Б

ольшая часть поверхности покрыта реголитом. Лунные моря, под которыми лунными спутниками обнаружены более плотные, тяжёлые породы, сконцентрированы на обращённой к Земле стороне из-за влияния гравитационного момента при формировании Луны.

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, рилли (от нем. Rille - борозда, жёлоб) - узкие извилистые долиноподобные понижения рельефа.

Пещеры

Японским зондом Кагуя обнаружено отверстие в поверхности Луны, расположенное недалеко от вулканического плато Холмы Мариуса, предположительно ведущее в тоннель под поверхностью. Диаметр отверстия составляет около 65 метров, а глубина, предположительно, 80 метров.

Учёные считают, что подобные тоннели сформированы путём затвердевания потоков расплавленной породы, где в центре лава застыла. Данные процессы происходили в период вулканической активности на Луне. Подтверждением данной теории является наличие извилистых борозд на поверхности спутника.

Подобные тоннели могут послужить для колонизации, благодаря защите от солнечной радиации и замкнутости пространства, в котором проще поддерживать условия жизнеобеспечения.

Похожие отверстия имеются и на Марсе.

Происхождение луны

До того, как учёные получили образцы лунного грунта, они ничего не знали о том, когда и как образовалась Луна. Существовало три принципиально разных теории:

Луна и Земля сформировались в одно и то же время из газо-пылевого облака;
Луна образовалась в результате столкновения Земли с другим объектом;
Луна сформировалась в другом месте и впоследствии была захвачена Землёй.

Однако новая информация, полученная путём детального изучения образцов с Луны, привела к созданию теории Гигантского столкновения: 4,57 миллиарда лет назад протопланета Земля (Гея) столкнулась с протопланетой Тейя. Удар пришёлся 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.

Спутники и планеты Солнечной системы

Естественные спутники планет играют колоссальную роль в жизни этих космических объектов. Более того, даже мы люди способны на своей шкуре ощутить влияние единственного естественного спутника нашей планеты – Луны.

Естественные спутники планет Солнечной системы с давних времен вызывали живой интерес у астрономов. По сегодняшний день ученые занимаются их изучением. Что же представляют собой эти космические объекты?

Естественные спутники планет – это космические тела естественного происхождения, которые вращаются вокруг планет. Наиболее интересными для нас представляются естественные спутники планет Солнечной системы, так как они находятся в непосредственной близости от нас.

В Солнечной системе всего две планеты не имеют естественных спутников. Это Венера и Меркурий. Хотя предполагается, что ранее у Меркурия естественные спутники были, однако данная планета в процессе своей эволюции их лишилась. Что касается остальных планет Солнечной системы, то каждая из них имеет как минимум один естественный спутник. Самый известный из них – Луна, которая является верным космическим попутчиком нашей планеты. Марс имеет , Юпитер – , Сатурн – , Уран – , Нептун – . В числе этих спутников мы можем обнаружить, как весьма непримечательные объекты, состоящие в основном из камня, так и весьма интересные экземпляры, которые заслуживают отдельного внимания, и о которых мы будем говорить ниже.

Классификация спутников

Ученые разделяют спутники планет на два вида: спутники искусственного происхождения и естественного. Спутники искусственного происхождения или, как их еще называют, искусственные спутники – это космические аппараты, созданные людьми, которые позволяют наблюдать за планетой, около которой они вращаются, а также другими астрономическими объектами из космоса. Обычно искусственные спутники используются для наблюдения за погодой, радиотрансляции, изменениями рельефа поверхности планеты, а также в военных целях.

МКС — самый крупный искуственный спутник Земли

Следует отметить, что спутники искусственного происхождения есть не только у Земли, как считают многие люди. Более десятка искусственных спутников, созданных человечеством, вращается вокруг двух ближайших к нам планет – Венеры и Марса. Они позволяют наблюдать за климатическими условиями, изменением рельефа, а также получать прочую актуальную информацию касательно наших космических соседей.

Ганимед — крупнейший спутник в Солнечной системе

Вторая категория спутников – естественные спутники планет, представляет для нас огромный интерес в этой статье. Естественные спутники отличаются от искусственных тем, что они были созданы не человеком, а самой природой. Считается, что большинство спутников Солнечной системы – это астероиды, которые были захвачены гравитационными силами планет этой системы. Впоследствии астероиды приняли шарообразную форму и в результате стали вращаться вокруг планеты, которая их захватила, в качестве постоянного компаньона. Существует также теория, которая говорит о том, что естественные спутники планет – это осколки самих этих планет, которые по тем или иным причинам откололись от самой планеты в процессе ее формирования. Кстати, согласно этой теории так возник естественный спутник Земли – Луна. Данную теорию подтверждает химический анализ состава Луны. Он показал, что химический состав спутника практически не отличается от химического состава нашей планеты, где присутствуют те же химические соединения, что и на Луне.

Интересные факты о самых интересных спутниках

Одним из интереснейших естественных спутников планет Солнечной системы является – естественный спутник . Харон, в сравнении с Плутоном, настолько огромен, что многие астрономы называют эти два космических объекта не иначе, как двойной карликовой планетой. Планета Плутон всего в два раза больше своего естественного спутника.

Живой интерес астрономов вызывает естественный спутник – . Большинство естественных спутников планет Солнечной системы состоят в основном изо льда, камня или обеих этих составляющих, в результате чего у них отсутствует атмосфера. Однако у Титана эта есть, причем достаточно плотная, а также озера из жидких углеводородов.

Еще один естественный спутник, который дает надежду ученым на обнаружение внеземных форм жизни, является спутник Юпитера – . Считается, что под толстым слоем льда, который покрывает спутник, находится океан, внутри которого действуют термальные источники – точно такие же, как и на Земле. Поскольку некоторые глубоководные формы жизни на Земле существуют благодаря этим источникам, то считается, что схожие формы жизни могут существовать и на Титане.

У планеты Юпитер есть еще один интересный естественный спутник – . Ио – это единственный спутник планеты Солнечной системы, на котором ученые-астрофизики впервые обнаружили действующие вулканы. Именно по этой причине он представляет особый интерес для исследователей космоса.

Исследования естественных спутников

Исследования естественных спутников планет Солнечной системы интересовали умы ученых-астрономов с давних времен. С момента изобретения первого телескопа люди активно изучали эти небесные объекты. Прорыв развития цивилизации позволили не только открыть колоссальное количество спутников различных планет Солнечной системы, но и ступить человеку на главный, ближайший к нам, спутник Земли – Луну. 21 июля 1969 года американский астронавт Нил Армстронг вместе с командой космического корабля «Аполлон-11» впервые ступил на поверхность Луны, что вызвало ликование в сердцах тогдашнего человечества и до сих пор считается одним из самых важных и значительных событий в освоении космоса.

Помимо Луны, ученые активно занимаются исследованием других естественных спутников планет Солнечной системы. Для этого астрономы используют не только методы визуального и радиолокационного наблюдения, но и задействуют современные космические аппараты, а также искусственные спутники. К примеру, космический аппарат « » впервые передал на Землю снимки нескольких крупнейших спутников Юпитера: , . В частности, именно благодаря этим снимкам ученые смогли зафиксировать наличие вулканов на спутнике Ио, и океана на Европе.

На сегодняшний день всемирное сообщество исследователей космоса продолжает активно заниматься исследованием естественных спутников планет Солнечной системы. Помимо различных государственных программ существуют также частные проекты, направленные на изучение этих космических объектов. В частности всемирно известная американская компания «Google» сейчас ведет разработку туристического лунохода, на котором многие желающие могли бы совершить прогулку по Луне.

Один ли спутник у Земли?

Во все времена люди считали, что у Земля есть спутник - Луна. И только недавно появились свидетельства тому, что Луна не единственный природный сателлит нашей планеты В мифах древности можно было найти информацию о падении на Землю некоего космического тела Некоторые исследователи видят в этом событии разгадку тайны легендарной Атлантиды

На севере Аргентины расположен район Кампо-дель-Сьело - «Небесное поле » Это название напоминает о древней индейской легенде, которая рассказывает о том, как на этом самом месте упал с неба загадочный огненный шар Старые хроники утверждают, что испанские конкистадоры нашли на Кампо-дель-Сьело громадный кусок железа, который использовали для изготовления мечей и копий.

В 1576 году испанец Эрман Мексика де Мираваль среди болотистых низин Гран-Чако, в пятистах милях к северу от Санта-Фе, наткнулся на большую железную глыбу После этого предприимчивый испанец еще четырежды наведывался к глыбе за железом и отбивал от нее небольшие фрагменты для различных нужд Пятую и последнюю экспедицию к железной глыбе организовал дон Рубин де Селис в 1783 году Он оценил массу объекта приблизительно в пятнадцать тонн Подробного описания этой странной глыбы не сохранилось, и больше ее никто не видел, хотя попытки отыскать ее предпринимались неоднократно, и до сих пор мечт отыскать таинственный объект будоражит воображение искателей приключений.

В 1803 году в окрестностях Кампо-дель-Сьело был случайно обнаружен метеорит весом около тонны Самый большой его фрагмент весом около 635 килограмм в 1813 году доставили в Буэнос-Айрес, а позднее его приобрел англичанин сэр Вудбайн Дэриш и подарил Британскому музею Эта глыба космического железа до сих пор покоится на постаменте перед входом в музей Часть его поверхности специально отшлифована, чтобы можно было видеть структуру металла с так называемыми «фигурами Видманштеттена», свидетельствующими о внеземном происхождении объекта Остальные фрагменты метеорита утрачены.

Между тем в окрестностях Кампо-дель-Сьело до сих пор продолжают находить метеориты и странные железные фрагменты массой от нескольких килограммов до многих тонн Самый большой весил 33,4 тонны Он был найден в 1980 году около местечка Ганседо Американский исследователь метеоритов Роберт Хаг хотел приобрести этот фрагмент, чтобы вывезти его в США, но аргентинские власти воспротивились этому На сегодняшний день этот метеорит считается вторым по величине среди всех обнаруженных на Земле метеоритов - после так называемого «метеорита Хоба», весящего около 60 тонн.

Необычайно большое количество метеоритов, найденных на сравнительно небольшой площади, свидетельствует о том, что несколько тысяч лет тому назад над Землей пролился целый «метеоритный дождь» Свидетельством тому, кроме находок самих железных тел, является большое количество кратеров в районе Кампо-дель-Сьело «Метеоритное поле» имеет форму эллипса, вытянутого на 17 километров вдоль и на 6 километров поперек Крупнейшим кратером является Лагуна-Негра он имеет диаметр 115 метров, а глубину - более двух метров.

Легендами и находками Кампо-дель-Сьело в 1961 году заинтересовался американский ученый из Колумбийского университета У Кессиди В результате предпринятых им исследований было обнаружено большое количество мелких металлических метеоритов, так называемых гексадеритов, состоящих практически из химически чистого железа При этом ученый обратил внимание на странный факт обычно при взрыве крупного метеорита в атмосфере его обломки падают на Землю, рассыпаясь эллипсом с максимальным поперечником около 1600 метров А на Кампо-дель-Сьело длина поперечника составляет 17 километров.

Опубликованные предварительные выводы исследований Кессиди вызвали сенсацию К нему немедленно явились сотни добровольных помощников В результате их поисков новые фрагменты метеоритного железа были обнаружены даже на удалении 75 километров от «Небесного поля».

Окончательный вывод, к которому пришла экспедиция Кессиди, был таким:

Огромный метеорит упал на Землю не с околосолнечной орбиты. До падения это небесное тело обращалось по эллиптической околоземной орбите, постепенно сближаясь с Землей.То есть в течение долгого времени это тело являлось вторым естественным спутником Земли!

Согласно этой гипотезе, «Луна-2 » постепенно сближалась с Землей под действием силы земного притяжения, пока не пересекла так называемую «границу Роше» и не распалась на части. Эти фрагменты еще какое-то время обращались на околоземной орбите, а затем вошли в атмосферу и по очереди начали падать на поверхность Земли. Усилиями Кессиди гексадериты были найдены даже на расстоянии около тысячи километров к западу от Кампо-дель-Сьело, на территории Чили.

Когда же произошла эта космическая катастрофа? Обнаруженный на ее месте обугленный пень дерева - результат гигантского пожара, вызванного метеоритной бомбардировкой, - имеет возраст около 5800 лет.

… Еще каких-то шесть-семь тысяч лет назад в ночном небе над Землей можно было видеть две Луны. А потом… Потом, вероятно, и случилась та самая катастрофа, о которой рассказывают легенды и мифы многих народов мира: «Звезды падали с небес, перечеркивая небосвод огненным шлейфом, земля рокотала, дрожала и трескалась, сотрясаемая толчками. Мир рушился». Последствиями этой катастрофы стали смещение земной оси на 30 градусов, тектонические сдвиги и, возможно, затопление крупных участков суши. И может быть, именно на равнине Кампо-дель-Сьело таится разгадка тайны Атлантиды?

(именно так — во множественном числе) занимали ученых на протяжении нескольких веков. Астрономы XIX и первой половины XX века пытались найти компаньонов Луны. Однако раз за разом их предположения и даже убедительные доказательства оказывались ошибочными. Сегодня все со школьной скамьи знают, что единственный естественный спутник Земли — космическое тело Луна. Многие прочие кандидаты также представляют интерес для астрономов, так как являются не выдуманными, а реально существующими объектами, которым ошибочно присваивался статус постоянного спутника нашей планеты.

Болид

Многим людям, которые увлекаются изучением небесных тел, хорошо известен французский астроном Фредерик Пти. Он был директором Тулузской обсерватории в середине XIX века. Сегодня Пти известен прежде всего как сторонник теории о том, что Луна — не единственный естественный спутник Земли, а один из нескольких. По мнению астронома, на роль ее компаньонов подходили болиды (крупные и достаточно яркие метеоры). Кандидаты в спутники обращались вокруг планеты по эллиптической орбите. Наиболее известным является болид, который Пти наблюдал в 1846 году. Обобщив данные - свои и других ученых - об объекте, астроном сделал вывод, что тело вращается с периодом 2 часа 45 минут, с перигеем на расстоянии в 11,4 км и апогеем — в 3570 км.

Несмотря на то что измерения и расчеты Фредерика Пти подтверждали некоторые астрономы, его предположение вскоре было опровергнуто. В 1851 году Урбен Леверье привел доказательства ошибочности теории тулузского ученого.

Новые предположения

Пти был не единственным астрономом, пытавшимся опровергнуть принятое мнение о том, сколько естественных спутников у Земли. Его соратником в этом деле был ученый из Гамбурга, доктор Георг Вальтемат. В 1898 году он заявил об открытии системы небольших спутников. Один из них, по расчетам ученого, располагался на расстоянии чуть более миллиона километров от Земли и совершал один оборот за 119 дней. Диаметр гипотетического спутника составлял 700 км.

Вальтемат ожидал, что вторая Луна пройдет по солнечному диску в феврале 1898 года, и это станет доказательством правоты исследователя. Спутник действительно был замечен астрономами-любителями в Германии. Однако ни один из профессионалов, наблюдавших в тот день за Солнцем, не заметил ничего похожего.

Очередная попытка

Вальтемат не оставил своих поисков. В июле того же года он написал статью о еще одном кандидате на роль лунного компаньона. с диаметром в 746 км обращалось, согласно расчетам автора теории, на расстоянии, немного превышающем 400 тысяч километров от нашей планеты. Однако эти данные также не получили подтверждения. Гипотетические естественные спутники Земли Вальтемата не смогли получить статус реально существующих объектов.

Мистика

Особенностью спутника, «открытого» Вальтематом, была невозможность наблюдать его ни в какие другие моменты, кроме времени прохождения по диску Солнца. Объект практически не отражал свет, а потому был малозаметным. В 1918 году астролог Уолтер Горнольд объявил о повторном открытии спутника Вальтемата. Он подтвердил его «темную» природу и назвал Лилит (так, согласно Каббале, звалась первая жена Адама). Астролог настаивал, что вторая Луна сравнима по массе с первой.

В научном мире эти заявления вызвали лишь улыбку. Настолько массивное тело не осталось бы незамеченным, поскольку его присутствие оказало бы существенное воздействие на Луну, что отразилось бы на ее движении.

Политика

Естественный спутник Земли (Луна) или Марс и Венера, ближайшие ее соседи, всегда в умах людей связывались с какими-то тайнами. В прошедшем веке нередко эти космические объекты мыслились обиталищами инопланетных цивилизаций или военными базами недружественных государств. На фоне таких предположений более реальными казались гипотезы об искусственных спутниках, запущенных на орбиту в атмосфере строгой секретности.

В в середине прошлого столетия, ходили слухи о двух подобных объектах. Через некоторое время в СМИ стали появляться сообщения об их природном происхождении. Ажиотаж вокруг новых спутников утих в 1959 году, когда астроном Клайд Томбо (ученый, открывший Плутон) после длительного изучения пространства вокруг Земли объявил об отсутствии каких бы то ни было объектов ярче 12-14 звездной величины.

Мониторинг околоземного пространства

В наши дни мало кто не знает, как называется естественный Земля. Луна сегодня признана единственной и неповторимой. Однако астрономы постоянно наблюдают за космическим пространством поблизости от нашей планеты. Цель такого исследования - не поиск новых спутников, но защита от возможных столкновений, их предсказание, обеспечение безопасности работы станций. Клайд Томбо был как раз одним из первых, кто занялся подобным изучением.

Сегодня поиск космических тел в околоземном пространстве — цель сразу нескольких крупных проектов. Пока новые естественные спутники Земли в процессе исследований обнаружены не были.

Квазиспутники

Конечно, Луна - не единственный объект поблизости от нашей планеты. Исследования последних лет поставили массу информации подобного рода. Существуют астероиды, находящиеся в орбитальном резонансе с Землей 1:1. В СМИ и научно-популярной литературе их нередко обозначают как «вторые Луны». Главным отличием таких объектов является тот факт, что они вращаются не вокруг Земли, а вокруг Солнца.

Хороший пример подобного космического тела — астероид (3753) Круитни. Он во время движения пересекает Венеры и Марса. Орбита астероида сильно вытянута, но, к сожалению, он никогда не подходит настолько близко к нашей планете, чтобы быть доступным для наблюдения через слабую аппаратуру. Увидеть Круитни можно только при помощи достаточно мощного телескопа.

Троянцы

Существует еще одна группа объектов, которые иногда обозначаются как естественные спутники Земли, но таковыми не являются. Это так называемые троянцы — астероиды, движущиеся по той же орбите, что и наша планета, но опережающие или догоняющие ее. На сегодняшний день подтверждено существование только одного такого тела. Это астероид 2010 ТК7. Он опережает Землю на 60º. 2010 ТК7 — это небольшой (300 м в диаметре) и довольно тусклый объект. Его обнаружение усилило интерес ученых к поискам троянцев в окрестностях Земли.

Оптический эффект

Вопрос «сколько естественных спутников у Земли» иногда, хотя и крайне редко, возникает просто при взгляде на ночное небо. При определенном стечении обстоятельств, одновременном присутствии нескольких факторов над головой можно наблюдать явление, называемое ложной луной. Для этого полное (или почти полное) ночное светило должно быть достаточно ярким. Вокруг него возникает гало. Лунные лучи преломляются в кристалликах льда перисто-слоистых облаков и с двух сторон от спутника образуются яркие светящиеся точки. Неискушенный наблюдатель на какие-то мгновения может поверить, что там, где естественный спутник Земли (Луна) или Марс и другие планеты бороздят пространство, появились новые реально существующие космические объекты. Однако довольно быстро иллюзия развеется. Ложная луна, или парселена, больше все же похожа на игру света, чем и является в действительности.

Двойная система

Луна, как ближайший космический объект к Земле, всегда находится в центре многих исследовательских проектов. Конечно, о ней известно далеко не все. Много споров по-прежнему, например, вызывает теория происхождения. Однако ее смело можно назвать одним из самых изученных объектов космоса, а также маркером, отличительным знаком нашего дома во Вселенной. Последний факт хорошо иллюстрируется одним из вариантов флага нашей планеты, где изображен естественный спутник Земли.

Самое интересное, что в свете относительно недавних исследований статус Луны не такой уж однозначный. По мнению астрономов, два самых изученных объекта — это двойная планета. Естественный спутник Земли и наш космический дом вращаются вокруг одного центра масс. Располагается он не в центре Земли, а на расстоянии почти 5 тысяч километров от него. В пользу такой гипотезы говорят и довольно внушительные (и их соотношение с размером Земли) по сравнению с другими спутниками. Пример похожей системы — это Плутон и Харон, вращающиеся вокруг одного центра масс и всегда повернутые одной и той же стороной друг к другу.

Итак, сегодня всем понятно, как называется естественный спутник Земли и что он только один. Поиски его компаньонов оставили заметный след в истории астрономии и подтвердили известный факт: человеку всегда мало того, что он имеет. Впрочем, именно благодаря этой особенности произошли многие открытия прошлого века.