Луна

ЛУНА́ — единственный естественный спутник Земли.^[1]

Луна как спутник Земли

Источник статьи: Большая российская энциклопедия^[1]

Соотношение размеров и масс Луны и Земли позволяет рассматривать совокупность этих небесных тел скорее как двойную планету, чем как родительскую планету и спутник. Масса Луны (7,35•10²² кг) относится к массе Земли как 1 к 81,3. Аналогичное отношение масс, например, Фобоса и Марса составляет 1/50000000, Ганимеда (крупнейшего в Солнечной системе спутника) и Юпитера – 1/12200. Луна, изначально лишённая атмосферы и гидросферы, сохранила на своей поверхности следы процессов, происходивших в Солнечной системе миллионы и миллиарды лет назад. Поэтому изучение поверхности Луна позволяет делать выводы об эволюции Солнечной системы.

Общая характеристика Луны

Луна движется вокруг Земли по эллиптической орбите (средний эксцентриситет 0,0549) со средней скоростью 1,023 км/с. Расстояние от Луны до Земли меняется от 356400 км до 406800 км, среднее значение равно 384401± D1 км. Скорость видимого перемещения Луны среди звёзд составляет 13°10´ 35´´ в сутки. Период вращения Луны вокруг своей оси относительно звёзд (сидерический месяц) в точности совпадает с периодом движения Луны по орбите вокруг Земли. Вследствие этого Луна постоянно обращена к Земле одним и тем же полушарием, что позволяет говорить о видимой и обратной сторонах Луны. Равномерное вращение Луны вокруг оси в сочетании с неравномерным движением по орбите (ускорение может достигать 0,272 см/с2) приводит к появлению оптического эффекта либрации по долготе (см. Либрация Луны). При различных сочетаниях взаимного положения наблюдателя, Луны и Солнца наблюдатель видит освещённой только часть лунного диска – определённую фазу Луны. Период смены фаз (от новолуния до следующего новолуния) носит название синодического месяца. Вследствие эллиптичности лунной орбиты продолжительность синодического месяца может меняться от 29,25 сут до 29,83 сут. Лунная орбита наклонена к плоскости эклиптики под углом 5°9´. Наклонение лунного экватора к эклиптике составляет 1°32´ . Такое сочетание наклонений приводит к оптической либрации по широте. Диаметр Луны составляет 3476 км (0,27 земного диаметра). Площадь поверхности Луны равна 3,8•107 км². Средняя плотность вещества Луны составляет 3340 кг/м³ (0,61 средней плотности Земли). Первая космическая скорость для Луны равна 1,68 км/с, вторая космическая скорость – 2,375 км/с.

Фотография видимой стороны Луны в фазе полнолуния, полученная с помощью наземного телескопа
Фотография западного полушария Луны, полученная космическим аппаратом «Аполлон-16».

Происхождение и эволюция Луны

Существует ряд гипотез о происхождении Луны. Наиболее распространённой на начале 21 века является модель гигантского удара. Согласно этой модели, тело размером примерно с Марс, двигаясь по касательной траектории, столкнулось с Землёй на ранней стадии её развития (но уже после этапа гравитационной дифференциации вещества). В результате удара часть вещества земной коры и верхней мантии была выброшена в виде массивного осколочного облака на околоземную орбиту. В процессе последующей аккреции из этого облака сформировался спутник Земли. Предложена также др. модель, согласно которой Луна, подобно Земле и другим планетам, образовалась из протопланетного облака. Общепринятой теории происхождения Луны на начало 21 века не существует.

В первые миллионы лет Луна, по-видимому, прошла стадию дифференциации вещества, в результате чего сформировались ядро, мантия (возможно, верхняя и нижняя) и кора Луны. Согласно данным начала 21 века, Луна имеет металлическое ядро радиусом от 220 до 450 км. Масса ядра составляет не более 2–4% от общей массы Луны, что укладывается в рамки ударной гипотезы происхождения Луны и служит её косвенным подтверждением. В соответствии с этой моделью на завершающей стадии гравитационной дифференциации вещества лунный шар обладал отвердевшей силикатной корой анортозитового состава (породообразующие минералы – алюмосиликаты), базальтовой расплавленной мантией и, вероятно, жидким металлическим ядром. Кора Луны имела небольшую толщину (60–100 км) и сравнительно легко взламывалась под внешними ударами крупных падающих тел. Впоследствии этот процесс дополнялся взламыванием коры под действием внутреннего давления расплавленной базальтовой лавы верхней мантии, а также вследствие остывания лунных недр, идущего с поверхности. В образцах горных пород Луны, доставленных на Землю космическим аппаратом «Аполлон» (США, 1969–72), был выделен особый кластер ударных брекчий возрастом 3,7–3,9 млрд. лет. Это позволяет предположить, что в тот период поверхность Луны подвергалась интенсивной бомбардировке объектами разной природы, что подтверждается также другими исследованиями. Именно в то время на поверхности Луны появились гигантские круговые впадины ударного происхождения. На последующей стадии эволюции Луны эти впадины поэтапно заполнялись лавовыми потоками из верхней мантии, образуя так называемые лунные моря. В ту же эпоху под действием приливного гравитационного влияния со стороны Земли происходило замедление осевого вращения Луны, что привело в конечном счёте к уравниванию её осевого и орбитального периодов вращения.