Quali sono le morfologie più caratteristiche della luna. Rilievo lunare

Il rilievo della superficie lunare è stato chiarito soprattutto grazie a molti anni di osservazioni telescopiche. I “mari lunari”, che occupano circa il 40% della superficie visibile della Luna, sono pianure pianeggianti intersecate da fessure e basse creste tortuose; Ci sono relativamente pochi grandi crateri nei mari. Molti mari sono circondati da dorsali ad anelli concentrici. La restante superficie, più chiara, è ricoperta da numerosi crateri, creste a forma di anello, solchi e così via. I crateri più piccoli di 15-20 chilometri hanno una forma a coppa semplice; i crateri più grandi (fino a 200 chilometri) sono costituiti da un pozzo arrotondato con ripide pendenze interne, hanno un fondo relativamente piatto, più profondo del terreno circostante, spesso con una collina centrale. L'altezza delle montagne sopra l'area circostante è determinata dalla lunghezza delle ombre sulla superficie lunare o fotometricamente. In questo modo sono state compilate mappe ipsometriche in scala 1: 1.000.000 per la maggior parte dei lato visibile. Tuttavia, le altezze assolute, le distanze dei punti sulla superficie della Luna dal centro della figura o della massa della Luna sono determinate in modo molto incerto e le mappe ipsometriche basate su di esse danno solo idea generale sul rilievo della Luna. Il rilievo della zona marginale lunare, che, a seconda della fase di librazione, delimita il disco lunare, è stato studiato in modo molto più dettagliato e accurato. Per questa zona, lo scienziato tedesco F. Hein, lo scienziato sovietico A. A. Nefediev e lo scienziato americano C. Watts hanno compilato mappe ipsometriche, che vengono utilizzate per tenere conto delle irregolarità del bordo della Luna durante le osservazioni al fine di determinare la coordinate della Luna (tali osservazioni vengono effettuate con cerchi meridiani e da fotografie della Luna sullo sfondo delle stelle circostanti, nonché da osservazioni di occultazioni stellari). Le misurazioni micrometriche hanno determinato le coordinate selenografiche di diversi punti di riferimento principali rispetto all'equatore lunare e al meridiano medio della Luna, che servono da riferimento elevato numero altri punti sulla superficie lunare. Il principale punto di partenza è il piccolo cratere Mösting, di forma regolare, ben visibile vicino al centro del disco lunare. La struttura della superficie lunare è stata studiata principalmente mediante osservazioni fotometriche e polarimetriche, integrate da studi di radioastronomia. marea della fase del suolo lunare

I crateri sulla superficie lunare hanno età relative diverse: da formazioni antiche, appena visibili e altamente rielaborate, a crateri giovani molto netti, talvolta circondati da “raggi” luminosi. Allo stesso tempo, i crateri giovani si sovrappongono a quelli più vecchi. In alcuni casi, i crateri sono scavati nella superficie dei mari lunari, mentre in altri le rocce dei mari ricoprono i crateri. Le rotture tettoniche sezionano crateri e mari, oppure sono esse stesse sovrapposte da formazioni più giovani. Queste e altre relazioni permettono di stabilire la sequenza di comparsa di varie strutture sulla superficie lunare; nel 1949, lo scienziato sovietico A.V. Khabakov divise le formazioni lunari in diversi complessi di età successivi. L'ulteriore sviluppo di questo approccio ha reso possibile, entro la fine degli anni '60, la compilazione di mappe geologiche su media scala per una parte significativa della superficie lunare. L'età assoluta delle formazioni lunari è nota finora solo in pochi punti; ma, utilizzando alcuni metodi indiretti, si può stabilire che l'età dei grandi crateri più giovani è di decine e centinaia di milioni di anni, e la maggior parte dei grandi crateri è sorta nel periodo “pre-marino”, 3-4 miliardi di anni fa .

Sia le forze interne che le influenze esterne hanno preso parte alla formazione delle forme di rilievo lunare. I calcoli della storia termica della Luna mostrano che subito dopo la sua formazione, l'interno fu riscaldato dal calore radioattivo e fu in gran parte fuso, il che portò ad un intenso vulcanismo sulla superficie. Di conseguenza, si formarono giganteschi campi di lava e numerosi crateri vulcanici, oltre a numerose crepe, sporgenze e altro ancora. Allo stesso tempo, un numero enorme di meteoriti e asteroidi caddero sulla superficie della Luna nelle prime fasi - i resti di una nuvola protoplanetaria, le cui esplosioni crearono crateri - da fori microscopici a strutture ad anello con un diametro di molte decine , e forse fino a diverse centinaia di chilometri. A causa dell'assenza di atmosfera e idrosfera, una parte significativa di questi crateri è sopravvissuta fino ad oggi. Oggigiorno i meteoriti cadono sulla Luna molto meno frequentemente; anche il vulcanismo cessò in gran parte poiché la Luna consumò molta energia termica e gli elementi radioattivi furono trasportati negli strati esterni della Luna. Il vulcanismo residuo è evidenziato dal deflusso di gas contenenti carbonio nei crateri lunari, i cui spettrogrammi furono ottenuti per la prima volta dall'astronomo sovietico N.A. Kozyrev.

SU Luna nessuna atmosfera. Quindi lei sollievo non protetto dai meteoriti, sul suo superfici non c'è erosione delle rocce e non c'è polvere sulla superficie della Luna. Il fatto è che in uno spazio senz'aria la polvere si attacca rapidamente in una massa porosa, simile alla pomice.
Il paesaggio lunare è severo e solenne. La superficie è costellata di crateri, sia grandi circhi montani che piccoli delle dimensioni di una capocchia di spillo. Sono di origine sia meteoritica che vulcanica. I bordi delle rocce sono taglienti. Le ombre proiettate dalle rocce sono chiare e nere.

Il suolo lunare è scuro, quasi nero. I fisici hanno un concetto come "albedo"; questo valore mostra la quantità di luce incidente riflessa da una particolare superficie in percentuale. L'albedo della Luna è di circa il 7%. Ecco come si riflette il nero. Se sulla Luna ci fosse un terreno leggero, allora sulla Terra in una notte illuminata dalla luna sarebbe leggero come il giorno.

La linea dell'orizzonte sulla Luna è a un chilometro dall'osservatore. Il cielo stellato nero si illumina leggermente. È la polvere dei frammenti di meteorite che disperde la luce. Nel cielo la luna è blu palla-Terra, che è 40 volte più grande in dimensioni apparenti della Luna nel nostro cielo, e ne illumina bene la superficie.

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Ministero dell'Istruzione e della Scienza dell'Ucraina

Donetsk scuola comprensiva Fasi I-III n. 44

in astronomia

sul tema: " Luna"

Studenti dell'undicesimo anno

DOSH I-III art. N. 44

Zhdanko Elizaveta

insegnante: Maslennikova I.L.

Donetsk 2011

introduzione

LUNA - satellite naturale La Terra, il suo vicino permanente più vicino. È il secondo oggetto più luminoso nel cielo terrestre dopo il Sole e il quinto satellite naturale più grande dei pianeti. sistema solare. La Luna è anche il primo ed unico corpo celeste, oltre alla Terra, visitato dall'uomo. La distanza media tra i centri della Terra e della Luna è di 384.467 km. Anche prima dell'era ricerca spaziale gli astronomi sapevano che la Luna era un corpo insolito. Sebbene non sia il satellite più grande del sistema solare, è uno dei più grandi in relazione al suo pianeta, la Terra. La densità della Luna è solo 3,3 volte quella dell'acqua, che è inferiore a quella di qualsiasi pianeta terrestre: la Terra stessa, Mercurio, Venere e Marte. Questa sola circostanza ci fa pensare a condizioni insolite per la formazione della Luna. I campioni di terreno prelevati dalla superficie della Luna hanno permesso di determinarlo Composizione chimica ed età (4,1 miliardi di anni per i campioni più antichi), ma questo non ha fatto altro che confondere ulteriormente la nostra comprensione dell’origine della Luna.

1 . Luna nella mitologia

La luna nella mitologia romana è la dea della luce notturna. La luna aveva diversi santuari, uno insieme al dio sole. Nella mitologia egizia, la dea della luna Tefnut e sua sorella Shu, una delle incarnazioni del principio solare, erano gemelle. Nella mitologia indoeuropea e baltica è molto diffuso il motivo del mese che corteggia il sole e delle loro nozze: dopo le nozze, il mese lascia il sole, per cui il dio del tuono si vendica di lui e taglia il mese a metà. In un'altra mitologia, il mese, che viveva nel cielo con sua moglie il sole, venne sulla terra per vedere come vivevano le persone. Sulla terra, Khosedem (femmina malvagia) inseguiva il mese creatura mitologica). La luna, tornando frettolosamente al sole, solo la metà riuscì a entrare nel suo compagno. Il sole lo afferrò per una metà e Khosedem per l'altra e cominciò a trascinarlo dentro lati diversi finché non furono strappati a metà. Il sole allora cercò di far rivivere il mese, che era rimasto senza la metà sinistra e quindi senza cuore, cercò di farne un cuore con il carbone, lo cullò in una culla (un modo sciamanico per resuscitare una persona), ma tutto era invano. Allora il sole ordinò al mese di risplendere di notte con la sua metà rimanente. Nella mitologia armena, Lusin ("luna"), un giovane chiese a sua madre, che teneva in mano la pasta, un panino. La madre arrabbiata diede uno schiaffo a Lusin, da cui volò in cielo. Sul suo volto sono ancora visibili le tracce del test. Di credenze popolari, le fasi lunari sono associate ai cicli di vita del re Lusin: la luna nuova - con la sua giovinezza, la luna piena - con la maturità; quando la luna cala e appare una mezzaluna, Lusin invecchia e poi va in paradiso (muore). Ritorna dal paradiso rinato.

Esistono anche miti sull'origine della luna da parti del corpo (molto spesso dagli occhi sinistro e destro). La maggior parte dei popoli del mondo hanno miti lunari speciali che spiegano l'aspetto delle macchie sulla luna, molto spesso da ciò che si trova lì persona speciale(“uomo-luna” o “donna-luna”). Molte persone attribuiscono la divinità alla luna significato speciale, ritenendo che fornisca gli elementi necessari a tutti gli esseri viventi.

In molte tradizioni (in particolare quella greca), la Luna patrocina la magia, la stregoneria e la predizione del futuro.

2 . Originelunificato

Esistono diverse teorie per spiegare la formazione della Luna. Una delle prime teorie che spiegano il processo di formazione della Luna fu la teoria di J. Darwin secondo cui la Luna si formò come risultato dell'azione delle forze centrifughe durante la formazione della Terra. Come risultato di queste forze, alcuni la crosta terrestreè stato respinto spazio aperto. Da questa parte si formò la Luna. Poiché, secondo gli scienziati, nel corso della storia della Terra, il nostro pianeta non ha mai avuto una velocità di rotazione sufficiente per confermare questa teoria, questo punto di vista sul processo di formazione della Luna è considerato questo momento obsoleto. Un'altra teoria, sviluppata dallo scienziato tedesco K. Weizsäcker, dallo scienziato svedese H. Alfven e dallo scienziato americano G. Urey, suggerisce che la Luna si sia formata separatamente dalla Terra e successivamente sia stata semplicemente catturata dal campo gravitazionale terrestre. La probabilità di un simile evento è molto bassa e, inoltre, in questo caso ci si aspetterebbe una maggiore differenza tra la terra e le rocce lunari.

La terza teoria, formulata dagli scienziati sovietici - O.Yu. Schmidt e i suoi seguaci, spiega che sia la Terra che la Luna si formarono da un'unica nube protoplanetaria e il processo della loro formazione avvenne simultaneamente. La probabilità di un simile evento è molto bassa e, inoltre, in questo caso ci si aspetterebbe una maggiore differenza tra la terra e le rocce lunari.

Sebbene le tre teorie precedenti sulla formazione della Luna ne spieghino l'origine, contengono tutte alcune contraddizioni. La teoria dominante sulla formazione della Luna oggi è la teoria di una gigantesca collisione della proto-Terra con un corpo celeste delle dimensioni del pianeta Marte. In questo caso, le sostanze più leggere degli strati esterni della Terra dovrebbero staccarsi da essa e disperdersi nello spazio, formando un anello di detriti attorno alla Terra, mentre il nucleo terrestre, costituito da ferro, rimarrebbe intatto. Alla fine, questo anello di detriti si fuse insieme per formare la Luna. La teoria dell’impatto gigante spiega perché la Terra contiene grandi quantità di ferro, ma la Luna non ne ha quasi nulla. Inoltre, dal materiale che avrebbe dovuto trasformarsi nella Luna, a seguito di questa collisione furono rilasciati molti gas diversi, in particolare l'ossigeno.

Riso. 1. - Collisione della Terra con un oggetto delle dimensioni di Marte e

formazione della luna

3 . Struttura interna lunificato

La densità della Luna non cambia molto con la profondità, cioè a differenza della Terra, non c'è una grande concentrazione di masse al centro.

La luna è costituita da una crosta composta da cristalli ignei rocce- basalti, mantello superiore, mantello medio, mantello inferiore (astenosfera) e nucleo. Si ritiene che questa struttura si sia formata immediatamente dopo la formazione della Luna, 4,5 miliardi di anni fa. Si ritiene che lo spessore della crosta lunare sia di 50 km. Lo spessore del mantello superiore è di circa 250 km, quello centrale di circa 500 km, e il suo confine con il mantello inferiore si trova ad una profondità di circa 1000 km. I terremoti lunari si verificano nello spessore del mantello lunare, ma a differenza dei terremoti, che sono causati dal movimento delle placche tettoniche, i terremoti lunari sono causati dalle forze di marea terrestre. Nelle profondità c'è un nucleo caldo, in parte fuso. Tuttavia, a differenza del nucleo terrestre, non contiene quasi ferro, quindi la Luna non ha un campo magnetico.

4 . Superficie della Luna

L'atmosfera del nostro satellite è molto sottile. Una delle fonti dell'atmosfera lunare sono i gas rilasciati dalla crosta lunare, tra cui il gas radon. Un'altra fonte di gas nell'atmosfera lunare sono i gas rilasciati quando la superficie lunare viene bombardata da micrometeoriti e dal vento solare. A causa del debole campo magnetico e campo gravitazionale Sulla Luna quasi tutti i gas dell'atmosfera fuoriescono nello spazio. Non essendo protetta dall'atmosfera, la superficie della Luna si riscalda durante il giorno fino a + 110 ° C e di notte si raffredda fino a -120 ° C, tuttavia, come hanno dimostrato le osservazioni radio, queste enormi fluttuazioni di temperatura penetrano solo in pochi decimetri di profondità a causa della conduttività termica estremamente debole degli strati superficiali. Per lo stesso motivo, durante le eclissi lunari totali, la superficie riscaldata si raffredda rapidamente, anche se alcuni luoghi trattengono il calore più a lungo, probabilmente a causa dell'elevata capacità termica (i cosiddetti “punti caldi”). Il cielo sopra la Luna è sempre nero, anche di giorno, a causa della dispersione luce del sole e la formazione di un cielo azzurro, come sulla Terra, richiede aria, che lì è assente. Le onde sonore non viaggiano nel vuoto, quindi sulla Luna regna il silenzio più completo.

L'intera palla lunare è ricoperta da uno strato sciolto di rocce frantumate. Questo strato è chiamato regolite. Regolith si è formata a seguito del bombardamento di meteoriti sulla superficie lunare. I processi esplosivi da impatto che accompagnano il bombardamento di meteoriti contribuiscono all'allentamento e alla miscelazione del suolo, mentre contemporaneamente sinterizzano e compattano le particelle del suolo. Lo spessore dello strato di regolite varia da 3 metri nelle zone degli “oceani” lunari a 20 m sugli altipiani lunari. La superficie lunare è influenzata anche dalla radiazione corpuscolare solare e galattica, nonché dalla radiazione elettromagnetica solare. Secondo i concetti moderni, la Luna è in riposo tettonico da oltre 2-3 miliardi di anni e, a quanto pare, non esistono fattori interni attivi che possano influenzare in modo significativo le condizioni per la formazione e l'esistenza della regolite. Quindi azione uniforme sulla superficie fattori esterni causò una struttura e una struttura simile della regolite in tutto il globo lunare e generalmente fece una media delle caratteristiche fisiche e meccaniche del suolo lunare. Ciò è stato confermato da esperimenti diretti effettuati sulla superficie della Luna. In termini di caratteristiche granulometriche e morfologiche, la regolite lunare non ha analoghi tra le formazioni terrestri naturali, che, di regola, sono significativamente più omogenee. La regolite è costituita per il 50-70% da sostanza polverosa fine, e le sue particelle più grandi sono rappresentate da frammenti di rocce ignee locali (basalti, gabbri, doleriti, anortositi, noriti, troctoliti) e particelle formatesi durante la rilavorazione dell'impatto meteoritico sulla superficie lunare (brecce , scorie, agglutinati, vetri). Le rocce lunari sono povere di ferro, acqua e componenti volatili e, a causa dell'influenza del vento solare, la regolite è satura di gas neutri. Sulla base dei radioisotopi, è stato stabilito che alcuni frammenti sulla superficie della regolite si trovavano nello stesso posto da decine e centinaia di milioni di anni.

5 . SollievolunNoh superficie

La superficie della Luna può essere divisa in tipologie: vecchio terreno montuoso con grande quantità vulcani e mari lunari relativamente lisci e giovani. Caratteristica principale rovescio La luna è il suo carattere continentale.

Le aree scure della superficie che possiamo vedere dalla Terra sulla superficie della Luna sono ciò che chiamiamo “oceani” e “mari”. Tali nomi provengono dall'antichità, quando gli antichi astronomi pensavano che la Luna avesse mari e oceani, proprio come la Terra. Queste zone scure della superficie lunare, infatti, si sono formate a seguito di eruzioni vulcaniche e sono piene di basalto, che è più scuro delle rocce circostanti. I principali mari lunari sono concentrati nell'emisfero visibile, il più grande dei quali è l'Oceano delle Tempeste. È adiacente al Mare delle Piogge da nord-est, al Mare dell'Umidità e al Mare delle Nuvole da sud. Nella metà orientale del disco visibile dalla Terra, il Mare della Chiarezza, il Mare della Tranquillità e il Mare dell'Abbondanza si estendono in una catena da nord-ovest a sud-est. Questa catena è collegata da sud dal Mare del Nettare e da nord-est dal Mare delle Crisi. Mari relativamente piccoli si trovano al confine degli emisferi visibile e inverso: il Mare Orientale, il Mare Mare, il Mare Smith e il Mare Meridionale. C'è solo una formazione significativa sul lato nascosto della Luna tipo marino- Mare di Mosca. Sulla superficie dei mari lunari, in determinate condizioni di illuminazione, sono visibili rilievi sinuosi chiamati rigonfiamenti. L'altezza di queste colline, per lo più dolci, non supera i 100-300 metri, ma la loro lunghezza può raggiungere centinaia di chilometri. Una probabile teoria sulla loro formazione è che siano sorti durante la solidificazione dei mari di lava a causa della compressione. Ce ne sono diversi sulla superficie lunare piccole formazioni di tipo marino, relativamente isolati da grandi formazioni, sono chiamati “laghi”. Le formazioni costeggianti i mari e sporgenti nelle aree continentali sono chiamate “baie”. I mari differiscono dalle aree continentali per la bassa riflettività della loro materia superficiale, forme di rilievo più piatte e un minor numero di grandi crateri per unità di area - in media, calcolato per unità di area, il numero di crateri sulla superficie continentale è 30 volte superiore a il numero di crateri nei mari. Gli elementi in rilievo includono anche le montagne lunari. Sono rappresentati da catene montuose che costeggiano le coste della maggior parte dei mari, oltre a numerose montagne a forma di anello chiamate crateri. I singoli picchi e le piccole catene montuose situate sulla superficie di alcuni maria lunari sono probabilmente, nella maggior parte dei casi, lati fatiscenti di crateri. È interessante notare che sulla Luna, a differenza della Terra, non ci sono quasi catene montuose lineari, come l'Himalaya, le Ande e la Cordigliera sulla Terra.

La craterità è il massimo tratto caratteristico rilievo lunare. Esistono circa mezzo milione di crateri di dimensioni superiori a 1 km. A causa della mancanza di atmosfera, acqua e significativa processi geologici i crateri lunari erano praticamente immutati e sulla sua superficie si conservavano anche antichi crateri. I più grandi crateri lunari si trovano sul lato nascosto della Luna, ad esempio i crateri Korolev, Mendeleev, Gershprung e molti altri. In confronto, il cratere Copernicus con un diametro di 90 km, situato sul lato visibile della Luna, sembra molto piccolo. Anche sul confine del lato visibile della Luna si trovano crateri giganti, come Struve con un diametro di 255 km e Darwin con un diametro di 200 km.

Oggi sulle mappe della Luna sono stati registrati più di 35.000 dettagli grandi e circa 200.000 piccoli.

Sia le forze interne che le influenze esterne hanno preso parte alla formazione delle forme di rilievo lunare. I calcoli della storia termica della Luna mostrano che subito dopo la sua formazione, l'interno fu riscaldato dal calore radioattivo e fu in gran parte fuso, il che portò ad un intenso vulcanismo sulla superficie. Di conseguenza, si formarono giganteschi campi di lava e numerosi crateri vulcanici, oltre a numerose crepe, sporgenze e altro ancora. Allo stesso tempo, un numero enorme di meteoriti e asteroidi caddero sulla superficie della Luna nelle prime fasi - i resti di una nuvola protoplanetaria, le cui esplosioni crearono crateri - da fori microscopici a strutture ad anello con un diametro di molte decine , e forse fino a diverse centinaia di chilometri. Oggigiorno i meteoriti cadono sulla Luna molto meno frequentemente; anche il vulcanismo cessò in gran parte poiché la Luna consumò molta energia termica e gli elementi radioattivi furono trasportati negli strati esterni della Luna. Il vulcanismo residuo è evidenziato dal deflusso di gas contenenti carbonio nei crateri lunari, i cui spettrogrammi furono ottenuti per la prima volta dall'astronomo sovietico N.A. Kozyrev.

6 . L'età della Luna

Studiando sostanze radioattive contenuto nelle rocce lunari, gli scienziati sono stati in grado di calcolare l'età della Luna. Ad esempio, l’uranio si trasforma lentamente in piombo. In un pezzo di uranio-238, metà degli atomi si trasformano in atomi di piombo in 4,5 miliardi di anni. Pertanto, misurando la proporzione di uranio e piombo contenuta in una roccia, è possibile calcolarne l'età: maggiore è la quantità di piombo, maggiore è l'età. Le rocce sulla Luna divennero solide circa 4,4 miliardi di anni fa. Apparentemente la luna si era formata poco prima; la sua età più probabile è di circa 4,65 miliardi di anni. Ciò è coerente con l’età dei meteoriti, nonché con le stime dell’età del Sole.

7 . Fasi lunari

fase superficiale del rilievo della crosta lunare

Le fasi lunari sorgono a causa dei cambiamenti posizione relativa Terra, Luna e Sole.

Il bordo visibile del disco della Luna è chiamato lembo. La linea che divide le parti del disco lunare illuminate da quelle non illuminate dal Sole è detta terminatore. Il rapporto tra l'area della parte illuminata del disco visibile della Luna e la sua intera area è chiamato fase lunare. Le fasi lunari principali sono quattro: luna nuova, primo quarto, luna piena e ultimo quarto. Quando la Luna si trova tra il Sole e la Terra, il suo lato rivolto verso la Terra è scuro e quindi quasi invisibile. Questo momento è chiamato luna nuova, perché, a partire da esso, la Luna sembra nascere e diventa sempre più visibile. A un quarto del percorso della sua orbita, la Luna mostra metà del suo disco illuminato; allo stesso tempo dicono che è nel primo trimestre. Quando la Luna passa a metà della sua orbita, diventa visibile l'intero lato rivolto verso la Terra: entra nella fase di luna piena. Anche la Terra attraversa diverse fasi se vista dalla Luna. L'intervallo di tempo tra due successive fasi lunari identiche è chiamato mese sinodico e la sua durata è di 29,53 giorni; Il mese siderale, cioè Il tempo impiegato dalla Luna per compiere una rivoluzione attorno alla Terra rispetto alle stelle è di 27,3 giorni.

8 . Movimento della Luna

Il movimento apparente della Luna sullo sfondo delle stelle è una conseguenza del movimento effettivo della Luna attorno alla Terra. Durante il mese siderale, la Luna si muove tra le stelle sempre nella stessa direzione: da ovest a est, oppure con un movimento rettilineo. Il percorso visibile della Luna nel cielo è una curva che non si chiude, cambiando costantemente la sua posizione tra le stelle delle costellazioni zodiacali. Il movimento apparente della Luna è accompagnato da un continuo cambiamento della sua aspetto, caratterizzato dalla fase lunare.

L'influenza principale sul movimento della Luna è esercitata dalla Terra, sebbene su di essa influisca anche il Sole, molto più distante. Pertanto, spiegare il movimento della Luna diventa uno dei problemi più difficili della meccanica celeste. La prima teoria accettabile fu proposta da Isaac Newton nei suoi Principia (1687), dove fu pubblicata la legge gravità universale e leggi del movimento. Newton non solo tenne conto di tutti i disturbi allora noti nell'orbita lunare, ma ne predisse anche alcuni effetti. Nel 20 ° secolo, viene utilizzata la teoria del matematico americano J. Hill, sulla base della quale l'astronomo americano E. Brown calcolò (1919) serie matematiche e compilò tabelle contenenti la latitudine, la longitudine e la parallasse della Luna. Il movimento reale della Luna è piuttosto complesso e nel calcolarlo devono essere presi in considerazione molti fattori, come l'oblazione della Terra e la forte influenza del Sole, che attira la Luna 2,2 volte più forte della Terra.

La Luna si muove attorno alla Terra con velocità media 1,02 km/sec in un'orbita approssimativamente ellittica nella stessa direzione in cui si muove la stragrande maggioranza degli altri corpi del Sistema Solare, cioè in senso antiorario guardando l'orbita della Luna di lato Polo Nord pace. Il semiasse maggiore dell'orbita lunare, pari alla distanza media tra i centri della Terra e della Luna, è di 384.400 km (circa 60 raggi terrestri). A causa dell'ellitticità dell'orbita e dei disturbi, la distanza dalla Luna varia tra 356.400 e 406.800 km.

Il periodo di rivoluzione della Luna attorno alla Terra, il cosiddetto mese siderale, è di 27,3 giorni, ma è soggetto a lievi fluttuazioni e ad una piccolissima riduzione secolare. La Luna ruota attorno ad un asse inclinato rispetto al piano dell'eclittica con un angolo di 88°28", con un periodo esattamente pari a mese siderale, per cui è sempre rivolto verso la Terra dallo stesso lato.

9 . Eclissi lunari

Durante un'eclissi lunare totale, la Luna si sposta completamente nell'ombra della Terra. La fase totale di un'eclissi lunare dura molto più a lungo della fase totale eclissi solare. La forma del bordo dell'ombra terrestre durante le eclissi lunari servì all'antico filosofo e scienziato greco Aristotele come una delle prove più forti della sfericità della Terra. I filosofi dell'antica Grecia calcolavano che la Terra fosse circa tre volte più grande della Luna, semplicemente in base alla durata delle eclissi (il valore esatto di questo coefficiente è 3,66). La Luna al momento di un'eclissi lunare totale è effettivamente privata della luce solare , quindi un totale eclissi di luna visibile da qualsiasi punto dell'emisfero terrestre. L'eclissi inizia e finisce simultaneamente per tutte le località geografiche. Tuttavia ora locale questo fenomeno sarà diverso. Poiché la Luna si muove da ovest a est, il bordo sinistro della Luna entra per primo nell'ombra terrestre. Un'eclissi può essere totale o parziale, a seconda che la Luna entri completamente nell'ombra della Terra o passi vicino al suo bordo. Più si avvicina al nodo lunare un'eclissi lunare, maggiore è la sua fase. Infine, quando il disco della Luna è coperto non da un'ombra, ma da una penombra, si verificano eclissi di penombra. È difficile notarli ad occhio nudo. Durante un'eclissi, la Luna si nasconde nell'ombra della Terra e, a quanto pare, ogni volta dovrebbe scomparire dalla vista, perché La terra è opaca. Tuttavia atmosfera terrestre si dissipa i raggi del sole, che cadono sulla superficie eclissante della Luna “scavalcando” la Terra. Il colore rossastro del disco è dovuto al fatto che i raggi rossi e arancioni attraversano meglio l'atmosfera. Ogni eclissi lunare è diversa nella distribuzione della luminosità e del colore nell'ombra della Terra. Il colore della Luna in eclissi viene spesso valutato utilizzando una scala speciale proposta dall'astronomo francese André Danjon:

0 punti - l'eclissi è molto buia, nel mezzo dell'eclissi la Luna è quasi o non è affatto visibile.

1 punto: l'eclissi è scura, grigia, i dettagli della superficie lunare sono completamente invisibili.

2 punti - l'eclissi è rosso scuro o rossastro, si osserva una parte più scura vicino al centro dell'ombra.

3 punti: un'eclissi rosso mattone, l'ombra è circondata da un bordo grigiastro o giallastro.

4 punti: un'eclissi rosso rame, molto luminosa, la zona esterna è chiara, bluastra.

Se il piano dell'orbita della Luna coincidesse con il piano dell'eclittica, le eclissi lunari si ripeterebbero ogni mese. Ma l'angolo tra questi piani è di 5° e la Luna attraversa l'eclittica solo due volte al mese in due punti chiamati nodi dell'orbita lunare. Gli antichi astronomi conoscevano questi nodi, chiamandoli Testa e Coda del Drago (Rahu e Ketu). Perché si verifichi un'eclissi lunare, la Luna deve trovarsi vicino al nodo della sua orbita durante la luna piena. Di solito si verificano 1-2 eclissi lunari all'anno. Alcuni anni potrebbero non essercene affatto, e talvolta accade una terza cosa. Nei casi più rari si verifica una quarta eclissi, ma solo di penombra parziale.

1 0 . Storia dell'esplorazione lunare

L'esplorazione della Luna con la navicella spaziale iniziò il 14 settembre 1959, con la collisione della stazione automatica Luna-2 con la superficie del nostro satellite. Fino a quel momento, l’unico metodo per esplorare la Luna era osservarla. L'invenzione del telescopio da parte di Galileo nel 1609 fu una pietra miliare nell'astronomia, in particolare nell'osservazione della Luna. Lo stesso Galileo usò il suo telescopio per studiare le montagne e i crateri sulla superficie lunare.

Dall’inizio della corsa allo spazio tra l’URSS e gli Stati Uniti durante la Guerra Fredda, la Luna è stata al centro dei programmi spaziali sia dell’URSS che degli Stati Uniti. Dal punto di vista statunitense, lo sbarco sulla Luna del 1969 fu il culmine della corsa lunare. D’altro canto, molti traguardi scientifici significativi sono stati raggiunti dall’Unione Sovietica prima degli Stati Uniti. Ad esempio, le prime fotografie del lato nascosto della Luna furono scattate da un satellite sovietico nel 1959.

Il primo oggetto costruito dall'uomo a raggiungere la Luna fu la stazione sovietica Luna 2. Il lato nascosto della Luna fu fotografato dalla stazione Luna 3 il 7 ottobre 1959. Dopo questi e altri risultati ottenuti dall'URSS nell'esplorazione spaziale, il presidente degli Stati Uniti John Kennedy stabilì che il compito principale degli Stati Uniti nello spazio fosse lo sbarco sulla Luna.

Nonostante tutti gli sforzi degli Stati Uniti, l’Unione Sovietica è ferma per molto tempoè rimasto un leader nell'esplorazione lunare. La stazione Luna 9 è stata la prima ad effettuare un atterraggio morbido sulla superficie del nostro satellite naturale. Dopo l'atterraggio, Luna 9 ha trasmesso le prime fotografie della superficie lunare. L'atterraggio di Luna 9 ha dimostrato la possibilità di un atterraggio sicuro sulla Luna. Ciò era particolarmente importante perché fino a quel momento si credeva che la superficie della Luna fosse costituita da uno strato di polvere, che poteva avere uno spessore di diversi metri e qualsiasi oggetto sarebbe semplicemente "annegato" in questo strato di polvere. Il primo satellite artificiale della Luna fu anche la stazione sovietica Luna-10, lanciata il 31 marzo 1966.

Il programma americano per l'esplorazione umana della Luna si chiamava Apollo. Ha portato il suo primo risultato pratico il 24 dicembre 1968, con un sorvolo navicella spaziale Luna dell'Apollo 8. L’umanità ha messo piede per la prima volta sulla superficie della Luna il 20 luglio 1969. La prima persona a lasciare il segno sulla Luna fu Neil Armstrong, il comandante dell'Apollo 11. Il primo robot automatico sulla superficie della Luna fu il sovietico Lunokhod-1, che atterrò sulla Luna il 17 novembre 1970. L'ultimo uomo visitò la luna nel 1972.

Campioni di roccia lunare furono portati sulla Terra come parte dell'operazione Programma sovietico"Luna" dalle stazioni automatiche Luna-16, 20 e 24. Inoltre, campioni di roccia lunare sono stati consegnati sulla Terra dagli astronauti della missione Apollo.

Dalla metà degli anni ’60 alla metà degli anni ’70, 65 oggetti costruiti dall’uomo hanno raggiunto la superficie lunare. Ma dopo la stazione Luna-26, l’esplorazione lunare è praticamente cessata. L'Unione Sovietica spostò la sua esplorazione su Venere e gli Stati Uniti su Marte.

XXI secolo: 9 ottobre 2009 sonda spaziale LCROSS e blocco in accelerazione Il Centauro ha effettuato una caduta programmata sulla superficie lunare nel cratere Cabeus, situato a circa 100 km dalla Luna Polo Sud La luna, e quindi costantemente in profonda ombra. Il 13 novembre, la NASA annunciò che grazie a questo esperimento era stata scoperta l'acqua sulla Luna.

È possibile che la Luna contenga non solo argento, mercurio e alcoli, ma anche altro elementi chimici e connessioni. Il ghiaccio d’acqua e l’idrogeno molecolare trovati dalle missioni LCROSS e LRO nel cratere lunare Cabeus indicano che la Luna possiede risorse che potrebbero essere sfruttate da future missioni.

Conclusione

La Luna potrebbe diventare un'ottima piattaforma per effettuare le osservazioni più complesse in tutti i rami dell'astronomia. Pertanto, è probabile che gli astronomi siano i primi scienziati a tornare sulla Luna. La Luna potrebbe diventare una stazione base per l’esplorazione spaziale oltre la sua orbita. Grazie a piccola forza gravità lunare, lanciare un’enorme stazione spaziale dalla Luna sarebbe 20 volte più economico e più facile che dalla Terra. Sulla Luna potrebbero essere prodotti acqua e gas respirabili perché le rocce lunari contengono idrogeno e ossigeno. Ricche riserve di alluminio, ferro e silicio fornirebbero una fonte di materiali da costruzione.

Una base lunare sarebbe molto importante ulteriori ricerche preziose materie prime disponibili sulla Luna per risolvere vari problemi di ingegneria e per la ricerca spaziale condotta in condizioni lunari.

In molti modi, la Luna sarebbe il luogo ideale per un osservatorio. Le osservazioni oltre l'atmosfera vengono ora effettuate utilizzando telescopi in orbita attorno alla Terra, come il telescopio spaziale Hubble; ma i telescopi sulla Luna sarebbero di gran lunga superiori sotto ogni aspetto. Gli strumenti sul lato nascosto della Luna sono protetti dalla luce riflessa dalla Terra e la lenta rotazione della Luna sul suo asse fa sì che le notti lunari durino 14 dei nostri giorni. Ciò consentirebbe agli astronomi di condurre osservazioni continue di qualsiasi stella o galassia per un periodo molto più lungo di quanto sia attualmente possibile.

Inquinamento ambiente naturale sulla Terra rende sempre più difficile osservare il cielo. La luce proveniente dalle grandi città, il fumo e le eruzioni vulcaniche inquinano i cieli e le stazioni televisive interferiscono con la radioastronomia. Inoltre, è impossibile osservare la radiazione infrarossa, ultravioletta e a raggi X proveniente dalla Terra. Il prossimo passo importante nello studio dell'Universo potrebbe essere la creazione di un insediamento scientifico sulla Luna.

Bibliografia

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Già dai tempi di Galileo iniziarono a essere compilate mappe dell'emisfero visibile della Luna. Le macchie scure sulla superficie della Luna erano chiamate “mari” (Fig. 47). Queste sono pianure dove non c'è una goccia d'acqua. Il loro fondo è scuro e relativamente piatto. La maggior parte della superficie della Luna è occupata da spazi montuosi e più luminosi. Esistono diverse catene montuose chiamate, come quelle della Terra, Alpi, Caucaso, ecc. L'altezza delle montagne raggiunge i 9 km. Ma la principale forma di rilievo sono i crateri. Le loro creste anulari alte fino a diversi chilometri circondano grandi depressioni rotonde fino a 200 km di diametro, ad esempio Clavius ​​​​e Schickard. Tutti i grandi crateri prendono il nome dagli scienziati. Quindi, sulla Luna ci sono i crateri Tycho, Copernicus, ecc.

Riso. 47. Mappa schematica parti più grandi sull'emisfero della Luna rivolto verso la Terra.

Nella luna piena emisfero sud Il cratere Tycho con un diametro di 60 km a forma di anello luminoso e i raggi di luce radiali divergenti da esso sono chiaramente visibili attraverso un potente binocolo. La loro lunghezza è paragonabile al raggio della Luna e si estendono su molti altri crateri e depressioni oscure. Si è scoperto che i raggi erano formati da un ammasso di tanti piccoli crateri con pareti chiare.

Riso. 48. Mappa schematica del lato nascosto della Luna, invisibile dalla Terra.

È meglio studiare il rilievo lunare quando il terreno corrispondente si trova vicino al terminatore, cioè ai confini del giorno e della notte sulla Luna. Quindi le più piccole irregolarità illuminate lateralmente dal Sole proiettano lunghe ombre e sono facilmente visibili. È molto interessante osservare per un'ora attraverso un telescopio come si illuminano i punti luminosi vicino al terminatore sul lato notturno: queste sono le cime dei pozzi dei crateri lunari. A poco a poco, dall'oscurità emerge un leggero ferro di cavallo: parte del bordo del cratere, ma il fondo del cratere è ancora immerso nella completa oscurità. I raggi del Sole, scorrendo sempre più in basso, delineano gradualmente l'intero cratere. Si vede chiaramente che più piccoli sono i crateri, più ce ne sono. Sono spesso disposti in catene e addirittura “siedono” uno sopra l'altro. Crateri successivi si formarono sui fusti di quelli più antichi. Spesso al centro del cratere è visibile una collina (Fig. 49), in realtà si tratta di un gruppo di montagne. Le pareti del cratere terminano in terrazze ripide verso l'interno.

Riso. 49. Circo Alphonse, in cui è stato osservato il rilascio di gas vulcanici (la foto è stata scattata da una stazione automatica vicino alla Luna).

Il fondo dei crateri si trova sotto il terreno circostante. Osserva da vicino l'interno del pozzo e la collina centrale del cratere Copernicus, fotografati di lato dal satellite artificiale della Luna (Fig. 50). Dalla Terra questo cratere è visibile direttamente dall'alto e senza tali dettagli In generale, dalla Terra verso l'interno migliori condizioni Crateri fino a 1 km di diametro sono appena visibili. L'intera superficie della Luna è costellata di piccoli crateri - dolci depressioni - che sono il risultato dell'impatto di piccoli meteoriti.

Riso. 50. “Central Hill” è piuttosto una catena montuosa al centro del cratere Copernicus e le terrazze del suo pozzo, che si spezzano verso l'interno (il cratere è stato preso da un satellite artificiale della Luna. Dalla Terra sembra simile al circo Alphonse) .

Dalla Terra è visibile solo un emisfero della Luna. Nel 1959, la stazione spaziale sovietica, sorvolando la Luna, fotografò per la prima volta l'emisfero lunare, invisibile dalla Terra. Non è fondamentalmente diverso da quello visibile, ma su di esso sono presenti meno depressioni “marine” (Fig. 48). Ora sono state compilate mappe dettagliate di questo emisfero sulla base di numerose fotografie della Luna scattate a distanza ravvicinata da stazioni automatiche inviate sulla sua superficie. Nel 1969, una navicella spaziale con a bordo due astronauti americani sbarcò per la prima volta sulla superficie della Luna. Ad oggi, diverse spedizioni di astronauti statunitensi hanno visitato la Luna e sono tornate sane e salve sulla Terra. Camminarono e guidarono persino uno speciale veicolo fuoristrada sulla superficie della Luna, installarono e lasciarono su di esso vari dispositivi, in particolare sismografi per registrare i "moonmoti", e portarono campioni del suolo lunare. I campioni si sono rivelati molto simili alle rocce terrestri, ma hanno anche rivelato una serie di caratteristiche caratteristiche solo dei minerali lunari. Gli scienziati sovietici ottennero campioni di rocce lunari da diversi luoghi utilizzando mitragliatrici che, su comando dalla Terra, prelevarono un campione di terreno e con esso tornarono sulla Terra. Inoltre, sulla Luna furono inviati rover lunari sovietici (laboratori automatici semoventi, Fig. 51), che eseguirono numerose misurazioni scientifiche e analisi del suolo e percorsero distanze considerevoli sulla Luna: diverse decine di chilometri. Anche in quelle parti della superficie lunare che sembrano lisce dalla Terra, il suolo è pieno di crateri e disseminato di pietre di ogni tipo di dimensione. Il Lunokhod "passo dopo passo", controllato dalla Terra via radio, si muoveva tenendo conto della natura del terreno, la cui vista veniva trasmessa alla Terra in televisione. Questo è il risultato più grande scienza sovietica e l'umanità è importante non solo come prova delle capacità illimitate della mente e della tecnologia umana, ma anche come studio diretto delle condizioni fisiche su un altro corpo celestiale. È importante anche perché conferma la maggior parte delle conclusioni che gli astronomi hanno tratto solo analizzando la luce della Luna che arriva a noi da una distanza di 380.000 km.

Riso. 51. Rover lunare sovietico.

Lo studio del rilievo lunare e della sua origine è interessante anche per la geologia: la Luna è come un museo storia antica la sua crosta, poiché l'acqua e il vento non la distruggono. Ma la Luna non è un mondo completamente morto. Nel 1958, l'astronomo sovietico N.A. Kozyrev notò il rilascio di gas dall'interno della Luna nel cratere Alphonse.

Apparentemente sia le forze interne che quelle esterne hanno preso parte alla formazione del rilievo lunare. Il ruolo dei fenomeni tettonici e vulcanici è innegabile, poiché sulla Luna sono presenti linee di faglia, catene di crateri, un'enorme montagna tavolata con pendenze uguali a quelle dei crateri. Ci sono somiglianze tra i crateri lunari e i laghi di lava Isole Hawaii. Crateri più piccoli si sono formati a causa dell'impatto di grandi meteoriti. Ci sono anche numerosi crateri sulla Terra formati dall'impatto di meteoriti. In quanto ai “mari” lunari, a quanto pare si sono formati dallo scioglimento della crosta lunare e dall’effusione della lava dei vulcani. Naturalmente, sulla Luna, come sulla Terra, le fasi principali della formazione delle montagne si sono verificate in un lontano passato. Numerosi crateri scoperti su alcuni altri corpi del sistema planetario, ad esempio su Marte e Mercurio, dovrebbero avere la stessa origine di quelli presenti sulla Luna. La formazione intensiva di crateri è apparentemente associata alla bassa gravità sulla superficie dei pianeti e alla rarefazione della loro atmosfera, che fa ben poco per mitigare il bombardamento dei meteoriti.

sovietico stazioni spaziali Hanno stabilito l'assenza di un campo magnetico e di cinture di radiazioni sulla Luna e la presenza di elementi radioattivi su di essa.

1. Dalla Luna sono visibili le stesse costellazioni (sono visibili allo stesso modo) che dalla Terra?
2. Sul bordo della Luna puoi vedere una montagna a forma di dente alta 1 pollice. Calcola la sua altezza in chilometri.
3. Utilizzando le formule (§ 12.2), determinare il diametro del circo lunare Alphonse (in km), misurandolo nella Figura 47 e sapendo che il diametro angolare della Luna vista dalla Terra è di circa 30" e la sua distanza è di circa 380.000 km