Ученые обосновали одну из теорий возникновения Луны

Единственный естественный спутник Земли — Луна — издавна волновал людей своей таинственностью и недостижимостью. Даже в наше время точно не доказано, как и при каких обстоятельствах возник Луна, какую роль он играет в Солнечной системе.

Однако недавно ученые обосновали одну из имеющихся теорий возникновения естественного спутника нашей планеты. Астрономы утверждают, что Луна образовалась в результате резкого столкновения Земли с подобным космическим телом.

Так как Земля и Луна ранее были одним целым, то можно объяснить, почему месячные и земные горные породы сходны по составу, чем на спутнике нашей планеты является "моря" и "горы", подобные земным географических образований.

Ученые предполагают, что Протоземля (т.е. планета Земля на начальном этапе ее формирования) пережила множество ударов космических тел. Во время последнего сверхмощного удара от нее откололся большой кусок, который и стал основой для формирования Луны. Так как в то время поверхность Земли была недостаточно твердой, то и наша планета, и Луна в результате вращения получили округлой формы.

Таким образом, ученые считают, что Луна является бывшей частью нашей планеты, при определенных обстоятельствах отделилась от нее и стала естественным спутником.

Луна — единственный естественный спутник планеты Земля. Второй по яркости объект на земном небосводе после Солнца и пятый по величине естественный спутник планет Солнечной системы. По состоянию на 2015 первый и единственный внеземной объект природного происхождения, на котором побывал человек. Среднее расстояние между центрами Земли и Луны — 384 400 км.

**Планетарные характеристики Луны**
Радиус	1738 км
Большая полуось орбиты	384400 км
Орбитальный период	27,321 661 суток
Эксцентриситет орбиты	0,0549
Наклон орбиты к экватору	5,16
Температура поверхности	от -160 ° до + 120 ° C
Сутки	708 часов
Среднее расстояние от Земли	384400 км (в перигее — 356 400 км, в апогее — 406 800 км)

Месяц привлекал внимание людей с доисторических времен. Это второй по яркости объект на небосклоне после Солнца. Поскольку Луна вращается вокруг Земли с периодом около месяца, угол между Землей, Луной и Солнцем изменяется; мы наблюдаем это явление как цикл лунных фаз. Период времени между последовательными новыми месяцы составляет 29,5 дней (709 часов).

Орбита

С давних времен люди пытались описать и объяснить движение Луны, используя все более точные теории.

Основой современных расчетов является теория Брауна. Создана на рубеже XIX-XX веков, она объясняла движение Луны с точностью измерительных приборов того времени. При этом в расчете использовалось более 1400 членов (коэффициентов и аргументов при тригонометрических функциях).

Современная наука может рассчитывать движение Луны и проверять расчеты на практике с большей точностью. Так, для расчета позиции Луны с точностью измерений лазерной локации применяются выражения с десятками тысяч членов и не существует предела количества членов в выражении, если потребуется еще большая точность.

В первом приближении можно считать, что Луна движется эллиптической орбите с эксцентриситетом 0,0549 и большой полуосью 384 399 км. Реальное движение Луны довольно сложный, для его расчета необходимо учитывать многие факторы, в частности, сплюснутостью Земли и мощное влияние Солнца, которое притягивает Луну в 2,2 раза сильнее, чем Земля. Более точно движение Луны вокруг Земли можно представить как сочетание нескольких движений:

вращения вокруг Земли эллиптической орбите с периодом 27,32166 суток, это так называемый сидерический месяц (то есть движение измерено относительно звезд);
поворот плоскости лунной орбиты, ее узлов (точек пересечения орбиты с эклиптикой) с периодом 18,6 лет. Движение процесийний, то есть долготы узлов уменьшаются;
поворот большой оси лунной орбиты (линии апсид) с периодом 8,8 лет (происходит в противоположном направлении, чем указанный выше движение узлов, то есть долгота перигея увеличивается);
периодическая смена наклона лунной орбиты к эклиптике в пределах от 4 ° 59 'до 5 ° 19';
периодическая смена 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 в результате приточного ускорения (примерно на 4 см в год), при этом непериодическая составляющая орбиты собой спираль, медленно раскручивается.

Хотя Луна и вращается вокруг своей оси, он всегда обращен к Земле одним и тем же боком. Дело в том, что Луна делает один оборот вокруг своей оси за то же время (27,3 суток), что и один оборот вокруг Земли. А поскольку направления обоих вращений совпадают, противоположную сторону Луны с Земли увидеть невозможно. Правда, поскольку вращение Луны вокруг Земли эллиптической орбите происходит несколько неравномерно, вследствие либрации с Земли можно наблюдать более половины (около 59%) Лунной поверхности.

Либрации

Между вращением Луны вокруг собственной оси и его вращением вокруг Земли существует различие: вокруг Земли Луна вращается с переменной угловой скоростью вследствие эксцентриситета лунной орбиты (второй закон Кеплера) — вблизи перигея движется быстрее, вблизи апогея — медленнее. Вращения спутника вокруг собственной оси равномерно. Это позволяет увидеть с Земли западный и восточный край обратной стороны Луны. Это явление называется оптической либрацией по долготе.

В связи с наклоном оси вращения Луны к плоскости земной орбиты с Земли можно увидеть северный и южный край обратной стороны Луны (оптическая либрация по широте). Вместе эти либрации позволяют наблюдать около 59% лунной поверхности. Явление оптической либрации открыто Галилео Галилеем 1635.

Также существует физическая либрация, обусловленная колебанием спутника вокруг положения равновесия в связи со смещенным центром тяжести, а также в связи с действием приливных сил со стороны Земли. Эта физическая либрация имеет величину 0,02 ° по долготе с периодом 1 год и 0,04 ° по широте с периодом 6 лет.

Условия на поверхности Луны

Атмосфера Луны крайне разреженная. Когда поверхность не освещена Солнцем, содержание газов над ней не превышает 2,0 × 105 частиц / см (для Земли этот показатель составляет 2,7 × 1019 частиц / см), а после восхода Солнца увеличивается на два порядка за счет дегазации почвы. Разреженность атмосферы приводит к высокому перепаду температур на поверхности Луны (от -160 ° C до + 120 ° C), в зависимости от освещенности; при этом температура пород, залегающих на глубине 1 м, постоянная и равна -35 ° C. Учитывая практическое отсутствие атмосферы, небо на Луне всегда чёрное, даже когда Солнце находится над горизонтом, и на нем видно звезды.

Земной диск висит в небе Луны почти неподвижно. Причины небольших ежемесячных колебаний Земли по высоте над лунным горизонтом и по азимуту (примерно по 7 °) такие же, как в либраций. Угловой размер Земли при наблюдении с Луны в 3,7 раз больше, чем месячный при наблюдении с Земли, а закрывается Землей площадь небесной сферы в 13,5 раз больше, чем закрывается Луной. Степень освещенности Земли, видимая с Луны, обращенная лунным фазам, видимым на Земле: в полнолуние с Луны видно неосвещенную часть Земли, а во время новолуния в месячном небе наблюдается освещена полушарие Земли, создает примерно в 50 раз сильнее освещение, чем Луна в полнолуние на Земле: максимальная видимая звездная величина Земли на Луне составляет примерно -16m.

Название

Древние римляне называли Луну Луной (лат. Luna) от индоевропейского корня louksnā — света, зарево. Отсюда греч. λύχνος — светильник. Греки называли спутник Земли Селеной (греч. Σελήνη), древние египтяне — Ях (иях).

Месяц не самосветящееся тело, как и все планеты. Наблюдать его можно только в том, что он отражает свет Солнца. Луна всегда освещается Солнцем только с одной стороны, но земной наблюдатель в разное время видит освещенную половину под разными углами. Месяц меняет свою видимую форму, и эти изменения называют фазами. Фазы зависят от относительного расположения Земли, Луны и Солнца.

Новолуние — фаза, когда Луна находится между Землей и Солнцем. В это время он невидим для земного наблюдателя.
Полнолуние — фаза, когда Луна находится в противоположной точке орбиты, и его освещена Солнцем полушарие видимая земному наблюдателю полностью.
Промежуточные фазы — положение Луны между новолунием и полнолунием, когда земной наблюдатель видит большую или меньшую часть освещенной полушарии, их называют четвертями.

Гравитационные силы между Землей и Луной вызывают некоторые интересные эффекты. Самый известный из них — морские приливы и отливы. Гравитационное притяжение Луны сильнее на той стороне Земли, который обращено к Луне, и слабее — на противоположной стороне. Поэтому поверхность Земли, особенно океаны, вытянутая по направлению к Луне. Иными словами, на Земле возникают две выпуклости, одна из которых направлена в сторону Луны, а другая — в противоположную сторону. Этот эффект намного сильнее в океанской воде, чем в твердой коре, поэтому выпуклость воды больше. А поскольку Земля вращается намного быстрее, чем Луна перемещается по своей орбите, движение выпуклостей вокруг Земли создает два приливы в день.

Происхождение Луны

Первые теории образования Луны предполагали, что он образовался из первичной газо-пылевого облака вместе с Землей (как двойная планета). Однако главным вопросом этой теории является объяснение значительному обеднению железом и родственными им элементами. Исходя из средней плотности 3,34 г / см³ Луна содержит лишь около 5% железоникелевой фазы. Это значительно меньше, чем содержание железа в углеродных хондритах (28%), которые считаются остатками первичной протопланетного облака, и меньше, чем в составе Земли (37%) или других планет земной группы (средняя плотность Меркурия — 5,94 г / см, Венеры — 5,54 г / см³, Марса — 3,94 г / см).

Другие ученые предлагали теории, согласно которым Луна образовалась в каких-то других местах Солнечной системы, обедненных железом, и был захвачен Землей позже. Однако захват такого большого космического тела, как Луна из далекой орбиты представляется крайне маловероятным. Убедительно объяснить значительное обеднение Луны железом (по сравнению с составом первичной протопланетного облака) тоже не удается. Кроме того, месячные базальты очень похожи по составу к земным базальтов срединно-океанических хребтов. Изотопный состав кислорода в них свидетельствует о родственное происхождение Земли и Луны (и отличается от хондритов).

Поэтому время от времени возникали гипотезы об отделении Луны от Земли. В частности, такую теорию предлагал Джордж Дарвин (сын Чарльза Дарвина).

В последнее время приобрели популярность теории, согласно которым Луна образовалась в результате столкновения с протоземля другой протопланеты примерно марсианского размера. Вероятным местом ее образования могла быть одна из троянских точек Лагранжа на земной орбите. Этот планетоид назвали Тейя, в честь древнегреческого титана Тейи — матери Селены. Однако подобные теории не объясняют некоторые особенности химического состава Луны и его пород. В частности, по изотопному составу лунных пород следует, что в отличие от Земли, Луной потеряно почти весь первичный свинец, а то, что сейчас входит в состав лунных пород, имеет радиогенный происхождения (то есть, образовался в результате радиоактивного распада урана и тория). Кроме того, теория не объясняет существующее распределение момента импульса в системе Земля — Луна.

Большинство правовых вопросов освоения Луны была решена 1967:

Космическое пространство и небесные тела открыты для исследования и использования всеми государствами на основе равенства и в соответствии с международным правом.
Космическое пространство и небесные тела не подлежат национальному присвоению ни путем провозглашения на них суверенитета, ни путем использования или оккупации, ни любыми другими средствами.

Образ Луны широко используется в культуре практически всех народов мира. Луна является символом таинственности, романтичности, любви. Многочисленным случаи использования в мифологии, фольклоре, быту, художественной литературе, музыкальном и изобразительном искусстве, кино, компьютерных играх и тому подобное.