Місяць

Місяць - природний супутник Землі. Найближчий до Сонця супутник планети, так як у найближчих до Сонця планет-Меркурія і Венери супутників немає. Другий по яскравості об'єкт на земному небі після Сонця і п'ятий за величиною природний супутник планети Сонячної системи. Середня відстань між центрами Землі і Місяця - 384 467 км (0,002 57. тобто, ~ 30 діаметрів Землі).

Видима зоряна величина повного Місяця на земному небі -12,71 m. Освітленість, створювана повним Місяцем біля поверхні Землі при ясній погоді, становить 0,25 - 1 лк.

Місяць є єдиним астрономічним об'єктом крім Землі, на якому побувала людина.

Припливи і відливи

Гравітаційний вплив Місяця викликає на Землі деякі цікаві ефекти. Найбільш відомий з них - морські припливи і відливи. На протилежних сторонах Землі утворюються (у першому наближенні) дві опуклості - з боку, зверненої до Місяця, і з протилежною їй. У світовому океані цей ефект виражений набагато сильніше, ніж у твердій корі (опуклість води більше). Амплітуда припливів (різниця рівнів приливу і відливу) на відкритих просторах океану невелика і становить 30-40 см. Однак поблизу берегів внаслідок набігу припливної хвилі на тверде дно приливна хвиля збільшує висоту точно так само, як звичайні вітрові хвилі прибою. Враховуючи напрям обертання Місяця навколо Землі, можна скласти картину проходження приливної хвилі океану. Сильним припливам більше схильні східні узбережжя материків. Максимальна амплітуда припливної хвилі на Землі спостерігається у затоці Фанді в Канаді і становить 18 метрів.

Хоча для земної кулі величина сили тяжіння Сонця майже в 200 разів більше, ніж сили тяжіння Місяця, приливні сили, породжувані Місяцем, майже вдвічі більше породжуваних Сонцем. Це відбувається з-за того, що приливні сили залежать не тільки від величини гравітаційного поля, а ще і від ступеня його неоднорідності. При збільшенні відстані від джерела поля неоднорідність зменшується швидше, ніж величина самого поля. Оскільки Сонце, майже в 400 разів далі від Землі, ніж Місяць, то приливні сили, що викликаються сонячним тяжінням, виявляються слабкіше.

Магнітне поле

Вважається, що джерелом магнітного поля планет є тектонічна активність. Наприклад, у Землі поле створюється рухом розплавленого металу в ядрі, у Марса - наслідками минулої активності.

«Луна-1» в 1959 році встановила відсутність однорідного магнітного поля на Місяці. Результати досліджень вчених Массачусетського технологічного інституту підтверджують гіпотезу, що у неї було рідке ядро. Це вкладається в рамки самої популярної гіпотези походження Місяця - зіткнення Землі приблизно 4,5 мільярда років тому з космічним тілом розміром з Марс «вибило» з Землі величезний шматок розплавленої матерії, який пізніше перетворився в Місяць. Експериментально вдалося довести, що на ранньому етапі існування в Місяця було аналогічне земній магнітне поле.

Місяць - диференційоване тіло, вона має геохімічно різну кору, мантію і ядро. Оболонка внутрішнього ядра багата залізом, вона має радіус 240 км, рідке зовнішнє ядро складається переважно з рідкого заліза з радіусом приблизно 300-330 кілометрів. Навколо ядра знаходиться частково розплавлений прикордонний шар з радіусом близько 480-500 кілометрів. Ця структура, як вважають, з'явилася в результаті фракційної кристалізації з глобального океану магми незабаром після утворення Місяця 4,5 мільярда років тому. Місячна кора має в середньому товщину ~ 50 км.

Місяць - другий по щільності супутник в Сонячній системі після Іо. Однак внутрішнє ядро Місяця мало, його радіус близько 350 км; це тільки ~ 20 % від розміру Місяця, на відміну від ~ 50 % у більшості інших землеподібних тіл. Складається місячне ядро з заліза, з невеликою кількістю домішок сірки і нікелю.

Поверхню Місяця можна розділити на два типи: дуже стара гориста місцевість (місячний материк) і щодо гладкі та молоді місячні моря. Місячні моря, які становлять близько 16 % усієї поверхні Місяця, - це величезні кратери, що виникли в результаті зіткнень з небесними тілами, які пізніше були затоплені рідкою лавою. Більша частина поверхні покрита реголитом. Місячні моря, під якими місячними супутниками виявлені більш щільні, важкі породи, сконцентровані на зверненій до Землі стороні із-за впливу гравітаційного моменту при формуванні Місяця.

Більшість кратерів на зверненій до нас стороні названо по імені знаменитих людей в історії науки, таких як Тихо Браге, Коперник і Птолемей. Деталі рельєфу на зворотному боці мають більш сучасні назви типу Аполлон, Гагарін і Корольов. На зворотному боці Місяця розташована величезна западина (басейн) діаметром 2250 км і глибиною 12 км - це найбільший басейн у Сонячній системі, що з'явився в результаті зіткнення. Море Східне в західній частині видимої сторони (його можна бачити з Землі) є відмінним прикладом багатокільцевого кратера.

Також виділяють другорядні деталі місячного рельєфу - купола, хребти, борозни (від нім. Rille - борозна, жолоб) - вузькі звивисті долиноподібні пониження рельєфу.

Місячний ландшафт своєрідний і унікальний. Місяць весь покритий кратерами різного розміру - від мікроскопічних до сотень кілометрів. Довгий час вчені не могли заглянути на зворотну сторону Місяця, це стало можливо з появою космічних апаратів. Зараз вчені вже створили дуже докладні карти обох півкуль Місяця. Докладні місячні карти складають для того, щоб в найближчому майбутньому підготуватися для висадки людини на Місяць, вдалого розташування місячних баз, телескопів, транспорту, пошуку корисних копалин і т. п.

Топографія Місяця, висота поверхні щодо місячного геоїда. Видима з Землі сторона - зліва.

Кутовий діаметр Місяця дуже близький до сонячного і становить близько половини градуса. Місяць із Землі виглядає біло-жовтим, хоча відбиває лише 7 % падаючого на нього сонячного світла (приблизно як деревне вугілля). Так як Місяць не світиться сам, а лише відбиває сонячне світло, з Землі видно лише освітлена Сонцем частина місячної поверхні (в фазах Місяця, близьких до молодика, тобто до початку першої чверті і в кінці останньої чверті, при дуже вузькому серпі можна спостерігати «попелясте світло Місяця» - слабке освітлення його променями Сонця, відбитими від Землі). Місяць обертається по орбіті навколо Землі, і тим самим кут між Землею, Місяцем і Сонцем змінюється; ми спостерігаємо це явище як цикл місячних фаз. Період часу між послідовними молодиками в середньому складає 29,5 днів (709 годин) і називається синодичний місяць. Те, що тривалість синодического місяці більше, ніж сидерического, пояснюється рухом Землі навколо Сонця: коли Місяць щодо зірок робить повний оберт навколо Землі, Земля до цього часу проходить вже 1/13 частину своєї орбіти, і щоб Місяць знову опинився між Землею і Сонцем, йому потрібно додатково близько двох діб.

Явище лібрації, відкрите Галілео Галілеєм в 1635 році, дозволяє спостерігати близько 59 % місячної поверхні. Справа в тому, що навколо Землі Місяць обертається із змінною кутовою швидкістю внаслідок ексцентриситету місячної орбіти (поблизу перигею рухається швидше, поблизу апогею повільніше), в той час як обертання супутника навколо власної осі рівномірно. Це дозволяє побачити з Землі західний і східний край зворотного боку Місяця (оптична лібрація по довготі). Крім того, у зв'язку з нахилом осі обертання Місяця до площини земної орбіти з Землі можна побачити північний і південний краю зворотного боку Місяця (оптична лібрація по широті). Існує ще фізичне лібрація, обумовлена коливанням супутника навколо положення рівноваги в зв'язку зі зміщеним центром ваги, а також у зв'язку з дією приливних сил з боку Землі. Ця фізична лібрація має величину 0,02° по довготі з періодом 1 рік і 0,04° по широті з періодом 6 років.

З-за рефракції в атмосфері Землі при спостереженні Місяця низько над горизонтом спостерігається приплюснотості її диска.

Лібрація по довготі має амплітуду близько 7°54', вона пов'язана з тим, що орбіта Місяця навколо Землі не є круговиою. З цієї причини швидкість руху Місяця по орбіті непостійна, тоді як її обертання навколо своєї осі відбувається з майже постійною швидкістю. В результаті видиме земному спостерігачеві обертання Місяця нерівномірне, і спостерігач може по черзі трохи «зазирати» у відвернуту від Землі півкулю по черзі з східного і з західного краю. Період лібрації по довготі - аномалістичний Місяць.

Лібрація по широті має амплітуду близько 6°50', вона відбувається внаслідок нахилу осі обертання Місяця до площини її орбіти навколо Землі. При русі Місяця навколо Землі ми спостерігаємо то південний, то північний полюс Місяця. Період либрации по широті - драконічний Місяць.

Добова лібрація. Порівняно малі щоденні коливання амплітудою близько 57', вони пов'язані з невеликою віддаленістю Місяця від Землі і з паралаксом, який виникає при обертанні Землі. В результаті руху спостерігача разом з поверхнею Землі при її добовому обертанні для спостереження стають доступними спочатку західні області Місяця, потім східні. Період добової лібрації, природно, становить одну добу.

Фізична лібрація - невелике (амплітудою близько 2') «погойдування» Місяця, яке викликається приливними силами з боку Землі і проявляється в невеликій зміні періоду обертання Місяця навколо своєї осі. Фізична лібрація відбувається по складному закону.

На цій анімації зображено безліч змодельованих видів Місяця протягом одного місяця, як якщо б вони були зняті в один і той же час кожен день.

Час (1,255 секунди), за який світло, пущене з Землі, досягає Місяця. Малюнок виконаний в масштабі.

Наша рідна планета .Вид з місячної поверхні.

Місячне затемнення - затемнення, яке наступає, коли Місяць входить в конус тіні, що відкидається Землею. Діаметр плями тіні Землі на відстані 363 000 км (мінімальна відстань Місяця від Землі) складає близько 2,5 діаметрів Місяця, тому Місяць може бути затінена. У кожен момент затемнення ступінь покриття диска Місяця земної тінню виражається фазою затемнення Ф. Величина фази визначається відстанню від 0 центру Місяця до центру тіні. В астрономічних календарях наводяться величини Ф і 0 для різних моментів затемнення.

Коли Місяць під час затемнення повністю входить у тінь Землі, кажуть про повне місячне затемнення, коли частково - про часткове затемнення. Двома необхідними і достатніми умовами настання місячного затемнення є повня та близькість до Землі.

Дослідження Місяця 

Винахід телескопів дозволив розрізняти більш дрібні деталі рельєфу Місяця. Першу місячну карту склав Річчіолі в 1651 році, він же дав назви найбільшим кратерами. Слідом за ним займалися картографією Місяця В. Ньютон і Ст. Гершель, карта стала докладнішою, оскільки покращилася техніка спостереження.

Новим етапом дослідження Місяця стало застосування фотографії в астрономічних спостереженнях, починаючи з середини XIX століття. Це дозволило більш детально аналізувати поверхню Місяця з докладним фотографіями. Такі фотографії були зроблені, зокрема, Уорреном де ла Рю (1852) і Льюїсом Резерфордом (1865). У 1881 Жюль Янссен склав детальний «Фотографічний атлас Місяця».

З початком космічної ери кількість наших знань про Місяці значно збільшилася. Став відомий склад місячного грунту, вчені навіть отримали його зразки, складена карта зворотного боку.