Луна (работа 1)

Луна.

Луна - единственный естественный спутник Земли. Кроме того, Луна - единственный большой спутник у планет земной группы. Ее масса составляет 0,0123 массы Земли или приблизительно 1/81 или 7,35·10²² кг. Диаметр Луны чуть больше четверти земного (0,273) или 3476 км. Луна - это большой спутник. Только Ио, Ганимед, Каллисто (спутники Юпитера), Титан (спутник Сатурна) и Тритон (спутник Нептуна) имеют большие размеры и массу. Землю и Луну иногда называют двойной планетой. Сила тяжести на Луне в шесть раз меньше, чем на Земле. День и ночь с перепадами температур до 300 градусов длятся по две недели. И, тем не менее, Луна все больше привлекает землян возможностью использовать ее уникальные условия и ресурсы.

Добыча природных запасов на Земле затрудняется с каждым годом. По прогнозам ученых в ближайшем будущем человечество вступит в сложный период. Земная среда обитания исчерпает свои ресурсы, поэтому уже сейчас необходимо начинать осваивать ресурсы других планет и спутников. Луна, как ближайшее к нам небесное тело станет первым объектом для внеземного промышленного производства. Создание лунной базы, а затем и сети баз, планируется уже в ближайшие десятилетия. Из лунных пород можно извлекать кислород, водород, железо, алюминий, титан, кремний и другие полезные элементы. Лунный грунт является прекрасным сырьем для получения различных строительных материалов, а также для добычи изотопа гелий-3, который способен обеспечить электростанции Земли безопасным и экологически чистым ядерным горючим. Луна будет использоваться для уникальных научных исследований и наблюдений. Изучая лунную поверхность ученые могут "заглянуть" в очень древний период нашей собственной планеты, поскольку особенности развития Луны обеспечили сохранность рельефа поверхности в течение миллиардов лет. Кроме того, Луна послужит экспериментальной базой для отработки космических технологий, а в дальнейшем будет использоваться как ключевой транспортный узел межпланетных сообщений.

Даже невооруженному глазу видны различные детали лунной поверхности и в первую очередь моря - обширные темные образования и материки - светлые области. Светлые и темные области придают очертание лица на Луне. Не даром в народе говорят: "Лицом, как полная Луна". В бинокль или небольшой телескоп можно различить горы и круглые кратеры, заметить, что моря, мало покрыты кратерами, а материки ими испещрены вдоль и поперек. На Луне можно легко заметить Море Дождей и Море Ясности . Узнать Море Спокойствия, Море Изобилия и Море Нектара, которые при наблюдениях невооруженным глазом кажутся "клешнями рака". На восточном краю диска Луны хорошо заметно Море Кризисов, имеющего четкую овальную форму. Из кратеров вы наверняка заметны наверху кратер Тихо с расходящимися от него почти по всей поверхности Луны белыми лучами и похожий на него кратер Коперник, расположенный в Море Дождей.

Конечно, никаких морей на Луне нет. Луна безжизненное тело лишенное атмосферы. При таких условиях вода в жидком состоянии находиться не может. А за миллиарды лет своего существования и лед с поверхности Луны сублимировал. Недавно с искусственного спутника Луны на дне одного из кратеров, расположенного на южном полюсе Луны, обнаружили гигантский ледяной айсберг. Ясно, что этот лед занесен на Луну из вне. Астрономы считают, что в недавнем прошлом с Луной столкнулась комета, часть ледяного ядра которой, не успевшее расплавиться и испариться осело на дне этого кратера. А так как солнечные лучи туда не проникают, то лед сохранился в течении длительного времени. Ученые считают это очень удачной находкой, так как она решает многие проблемы с будущим освоением Луны.

Согласно современным представлениям кратеры, которые в изобилие покрывают поверхность Луны образовались при столкновении крупных метеорных тел и небольших астероидов с поверхностью в конце первого миллиарда лет жизни Луны. Столкновения с очень крупными астероидами вызвали гигантские разломы в лунной поверхности, через которые вытекала жидкая расплавленная лава. Из-за малости силы тяжести на Луне лава сравнительно легко растекалась и покрыла гигантские пространства поверхности Луны, дав начало лунным морям и океанам. Не удивительно, что поверхность морей ровная и без кратеров, а ее цвет отличается от цвета более древних материковых пород. Столкновения с крупными метеоритами происходят и в настоящее время. Так, в английских хрониках Гервасий Кентерберийский пишет: пять человек под присягой поклялись, что 18 июня 1178 г. видели, как "верхний рог молодой Луны раскололся на две части". Из середины этого разлома внезапно выскочил пылающий факел, разбрызгивая во все стороны огонь, раскаленные угли и искры на большое расстояние". Как полагают ученые наблюдавшаяся картина сопровождала падение крупного метеорита на невидимую сторону Луны, в результате которого образовался 20-и километровый кратер Джордано Бруно. Так что не исключено, что вы при своих наблюдениях Луны станете свидетелями необычных явлений на ее поверхности.

На Луне, как считалось, нет воды. Об этом говорили многочисленные спектроскопические и химические исследования. Но в 1994-м году новые исследования дали, кажется, другую информацию: вблизи южного полюса Луны, где никогда не бывает высоко стоящего над горизонтом Солнца, самого по себе редко там появляющегося, обнаружены следы воды. Лед мог там сохраниться, так как температура в тех областях не поднимается выше нуля. Для будущих возможных научных станций на Луне это имеет большое значение, добыть воду из пород на Луне, вероятно, окажется дешевле, чем доставлять ее с Земли. Луна имеет меньшую, чем Земля плотность. Это потому, что там почти нет тяжелых элементов типа железа и никеля. По одной из версий, в начальной стадии формирования еще жидкой Земли, когда вещества уже почти перераспределились на слои: тяжелые расположились ближе к центру (железо), а легкие (кремний и др.) - у поверхности, тело, схожее по размерам с Марс вскользь задело Землю, оторвав часть ее наружных слоев, из которых, якобы, и образовалась более легкая Луна. Поэтому у Луны нет железного ядра и собственного магнитного поля. В целом, вещество Луны имеет тот же состав, что и земная кора, если говорить о поэлементном анализе. Одни и те же элементы на Земле и Луне образуют преимущественно разные соединения.

Внутреннее строение Луны

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). Вероятно, они образовались при охлаждении магматического расплава на поверхности или вблизи нее. При этом, поскольку лунные базальты менее окислены, чем земные, это означает, что они кристаллизовались с меньшим отношением кислорода к металлу. У них, кроме того, наблюдается меньшее содержание некоторых летучих элементов и одновременно обогащенность многими тугоплавкими элементами по сравнению с земными породами. За счет примесей оливинов и особенно ильменита районы морей выглядят более темными, а плотность слагающих их пород выше, чем на материках.

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 оливин-пироксеновый, 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 астеносф еру. В самом центре, по-видимому, находится небольшое жидкое ядро радиусом менее 350 километров, через которое не проходят поперечные волны. Ядро может быть железосульфидным 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. Нижней границе отвечает предположение об обогащенности тяжелой фракции лунного протовещества серой, преимущественно в виде сульфидов, и образовании ядра из эвтектики Fe - FeS с температурой плавления (слабо зависящей от давления) около 1300 К. С верхней границей лучше согласуется предположение об обогащенности протовещества Луны легкими металлами (Mg, Са, Na, Аl), входящими вместе с кремнием и кислородом в состав важнейших породообразующих минералов основных и ультраосновных пород - пироксенов и оливинов. Последнему предположению благоприятствует и пониженное содержание в Луне железа и никеля, на что указывает ее низкая средняя площадь

Происхождение Луны.

Происхождение Луны окончательно еще не установлено. Наиболее разрабо­таны три разные гипотезы. В конце 19 в. Дж. Дарвин выдвинул гипотезу, согласно которой Луна и Земля первоначально состав­ляли одну общую расплавленную массу, скорость вращения которой увеличивалась по мере ее остывания и сжатия; в результате эта масса разорвалась на две части: большую - Землю и меньшую - Луну. Эта гипотеза объясняет малую плотность Луны, образованной из внешних слоев первона­чальной массы. Однако она встречает серьезные возражения с точки зрения механизма подобного процесса; кроме того, между породами земной оболочки и лунными породами есть существенные геохимические различия.

Гипотеза захвата, разработанная немецким ученым К. Вейцзеккером, шведским ученым Х. Альфвеном и американским ученым Г. Юри, предполагает, что Луна первоначально была малой планетой, которая при прохождении вблизи Земли в результате воздействия тяготения последней превратилась в спут­ник Земли. Вероятность такого события весьма мала, и, кроме того, в этом случае следовало бы ожидать большего разли­чия земных и лунных пород.

Согласно третьей гипотезе, разрабатывавшейся советскими учеными - О. Ю. Шмидтом и его последователями в середине 20 века, Луна и Земля образовались одновременно путем объединения и уплотнения боль­шого роя мелких частиц. Но Луна в целом имеет меньшую плотность, чем Земля, поэтому вещество протопланетного облака должно было разделиться с концентра­цией тяжелых элементов в Земле. В свя­зи с этим возникло предположение, что первой начала формироваться Земля, окруженная мощной атмосферой, обога­щенной относительно летучими силика­тами; при последующем охлаждении ве­щество этой атмосферы сконденсирова­лось в кольцо планетезималей, из которых и образовалась Луна. Последняя гипотеза на современном уровне знаний (70-е годы 20 века) представляется наиболее предпо­чтительной.