Луна
Наиболее заметной чертой ночного неба является естественный спутник Земли - Луна. Из-за своей близости к Земле Луна уступает только Солнцу по кажущейся яркости среди небесных объектов. Она также кажется примерно такого же размера, как и Солнце, хотя на самом деле Солнце примерно в 400 раз больше и в 400 раз дальше.
В астрономии однако с точки зрения термина Луна - это довольно обычный скалистый объект. Её свет - это просто отраженный солнечный свет, с тусклым отраженным светом от Земли, иногда видимым со стороны, не освещенной Солнцем. Она вращается вокруг Земли точно так же, как десятки других спутников, или лун, вращаются вокруг других планет Солнечной системы.
Луна довольно велика по сравнению с ее первичной планетой, хотя и составляет более четверти диаметра Земли. Только карликовая планета Плутон - спутник Харона имеет больший относительный размер - более половины диаметра самого Плутона. Относительно большие размеры Луны оказывают значительное влияние на Землю, наиболее заметное в океанских приливах, которые являются результатом гравитационного притяжения Луны к Земле и ее океанам.
Фото Луны
Луна наиболее заметна ночью, хотя обычно она видна и днем. Как и большинство небесных тел, она находится над горизонтом примерно половину времени. Освещенная Солнцем сторона Луны кажется довольно яркой в тёмном ночном небе. Однако по сравнению с другими объектами в солнечном свете она на самом деле является несколько темно-серой, отражая только около 7 % видимого солнечного света, который попадает на неё.
Невооруженным глазом на её поверхности видны лишь некоторые особенности. Наиболее заметными являются гладкие, темные равнины. Острый глаз может заметить яркие полосы, исходящие от нескольких больших кратеров.
Вращение Луны
Луна всегда повёрнута к Земле одной стороной. Почти половину её поверхности - вторую сторону никогда не видно с Земли. Это происходит потому, что Луна вращается вокруг Земли с той же средней скоростью, с которой она вращается вокруг своей оси. Время вращения Луны -время, необходимое для вращения вокруг своей оси - составляет приблизительно 27 дней.
Скорость обращения Луны - время, необходимое для завершения одной орбиты вокруг Земли - также составляет приблизительно 27 дней. Таким образом, Луна поворачивается вокруг своей оси только один раз каждый раз, когда она вращается вокруг Земли. Из-за того, что Луна вращается очень медленно во время своей орбиты вокруг Земли, одна и та же сторона всегда обращена к нам.
С течением времени небольшая некруглость орбиты Луны в сочетании с ее устойчивым вращением делает видимым с Земли около 59 % ее поверхности. У Луны нет постоянной “темной” или “светлой” стороны. Ближняя и дальняя стороны со временем получают одинаковое количество солнечного света.
Красная Луна
Иногда Луна кажется желтоватой, оранжевой или почти красной. Это обычно происходит, когда Луна находится близко к горизонту, и её свет должен пройти длинный путь через атмосферу Земли, прежде чем достичь наблюдателя. Более короткие, голубые длины волн света в значительной степени рассеиваются, оставляя в основном красноватые цвета. Этот эффект не является уникальным для Луны. Солнце также выглядит более красноватым вблизи заката и восхода солнца.
Лунная иллюзия
Большинство людей также думают, что Луна кажется намного больше, когда она находится вблизи горизонта, чем когда она высоко в небе. Это перцептивный эффект, широко известный как “Лунная иллюзия". Кроме этой иллюзии, есть небольшие изменения в кажущихся размерах Луны, потому что она не всегда одинаково далека от Земли на своей орбите. Её апогей (наибольшее расстояние от Земли) до 13 % больше, чем её перигей (ближайшая точка к Земле).
Фазы Луны
Угол между Солнцем и Луной в небе определяет, какая часть стороны Луны, обращенной к Земле, освещена, что дает начало последовательности фаз. Фазовый цикл часто считается начинающимся с “новой” Луны, которая невидима с Земли. В этой фазе Луна находится почти или непосредственно между Землей и Солнцем, поэтому вся освещенная Солнцем часть Луны обращена в сторону от Земли.
Орбита Луны несет её на восток относительно Солнца в небе. Через несколько дней после новолуния Луна появляется ранним вечером в виде полумесяца, освещенная сторона её обращена на запад, туда, где только что зашло солнце. Остальная часть лунного диска может быть слабо видна из-за света, отраженного от земли. Этот полумесяц заходит через несколько часов после восхода солнца.
Примерно через неделю после новолуния Луна появляется наполовину освещенной и высоко в небе, на 90 градусов к востоку от Солнца, на закате. Эта Луна называется первой четвертью (четверть пути ее месячного цикла). Она взойдет около полудня и, возможно, будет видна на голубом небе днем. В течение следующих нескольких ночей Луна восходит ближе к вечеру и продолжает расти или показывать большую освещенную часть. Примерно через две недели она восходит в виде полной Луны на востоке - напротив солнца на закате.
Затем, в третьей четверти, она появляется в виде “полумесяца” с освещенной восточной половиной. В этой фазе Луна восходит около полуночи, достигает максимума на восходе и заходит около полудня. На самом деле Луна вращается вокруг Земли с периодом 27,32 суток, но за это время Земля переместится почти на 1/12. Таким образом, чтобы Луна вернулась на свое место между Землей и Солнцем, ей потребуется 2.21 дополнительных дня.
Стоит отметить, что освещенная часть Луны всегда обращена к Солнцу, так как именно оно дает свет. Это означает, что ночью освещенная часть Луны всегда должна быть обращена немного вниз (часто наклонена под некоторым углом), так как Солнце садится.
Приливы
Луна и Земля, как и все другие пары масс во Вселенной, гравитационно притягивают друг друга. Сила гравитации уменьшается с расстоянием, так что Луна сильнее притягивается к ближайшей к ней стороне Земли, чем к дальней. Эта разница в силе вызывает небольшое растяжение Земли, наиболее очевидное в текучем теле океанов, вдоль направления линии от Земли до Луны. Исаак Ньютон правильно определил это как причину приливов. Как правило, высокий прилив происходит как на стороне Земли, обращенной к Луне, так и на стороне, удаленной от нее, с низким приливом в районах, где Луна находится близко к горизонту.
Когда Солнце, Земля и Луна выровнены в новолуние или полнолуние, приливы более выражены, чем обычно, ситуация называется “Весенний прилив". Когда они находятся под прямым углом (в первой или третьей четверти Луны), приливы уменьшаются по амплитуде и называются "неаполитанскими приливами".
Физические характеристики Луны
Приблизительное расстояние и размеры Луны известны уже более 1800 лет. В 3 веке до н. э. Аристарх Самосский отметил видимый размер тени Земли , когда Луна проходила через нее во время лунных затмений. Это наблюдение позволило ему очень приблизительно вычислить размер и расстояние Луны относительно диаметра Земли.
Во 2 веке до нашей эры греческий астроном Гиппарх улучшил эти оценки. Он отметил, что когда в районе Геллеспонта на территории нынешней западной Турции наблюдалось полное солнечное затмение, из Александрии в Египте, было видно только 80 % солнечного диска. Используя раннюю тригонометрию и зная приблизительное расстояние между этими двумя местами, он смог вычислить, что расстояние до Луны примерно в 63 раза больше радиуса Земли.
Около 150 года нашей эры Птолемей Александрийский уточнил это значение примерно до 60 радиусов Земли, или 30 диаметров Земли. Он смог определить, что диаметр Луны составляет чуть более одной четверти земного.
Расстояние от Земли до Луны
Современное значение среднего расстояния от центра Земли до Луны составляет 384 400 километров. Однако оно колеблется от примерно 363 300 километров в среднем перигее до примерно 405 500 километров в среднем апогее.
Диаметр Луны
Диаметр Луны составляет 3472 километра от полюса до полюса и 3476 километров на её экваторе, или около 27 % диаметра Земли.
Масса Луны
При попытках определить массу Луны учитывались её гравитационные эффекты. Различные исследователи, в том числе Пьер-Симон Лаплас (1749-1827), использовали исследования океанских приливов для уточнения этой величины. Масса Луны составляет 7.35×10²² килограмма, или примерно 1/81 массы Земли.
Сейчас это значение особенно хорошо известно по данным многочисленных космических аппаратов, вращавшихся вокруг Луны. Ускорение, вызванное гравитацией на Луне, составляет 1,62 метра в секунду, или примерно одну шестую от земного. Тот, кто весит 100 килограмм на Земле, будет весить только около 16,5 килограмм на Луне.
Плотность Луны
Средняя плотность Луны составляет 3,34 грамма на кубический сантиметр, или около 60 % плотности Земли. Это важно, поскольку показывает, что Луна должна состоять в среднем из материалов несколько менее плотных, чем те, из которых состоит Земля. Хотя считается, что внешние слои Луны примерно похожи на внешние слои Земли, считается, что Луна имеет богатое железом ядро, которое пропорционально намного меньше, чем у Земли. Вероятно, с этим связан тот факт, что Луна практически не имеет координированного магнитного поля. Присутствуют только слабые, локально изменяющиеся магнитные поля, и они, вероятно, были заморожены в коре при формировании.
Поверхность Луны
Поверхность Луны состоит из каменистого материала, большая часть которого превратилась в пыль и другие мелкие осколки в результате миллиардов лет бомбардировки метеоритами, большими и маленькими. Толщина этого слоя, называемого реголитом, колеблется от 3 до 15 метров.
Под реголитом находится скалистая кора, толщина которой варьируется от очень тонкой в некоторых областях до более чем 100 километров в некоторых частях обратной стороны Луны. Большая часть остальной части Луны представляет собой мантию из полу-расплавленной породы, которая, как полагают, окружает небольшое металлическое ядро.
Атмосфера и температура на Луне
Что ещё посмотреть: