Как образовалась луна

Одна из сотен лун

Самая главная причина, по которой теорию мегаимпакта трудно считать удовлетворительной, — это её моральная устарелость. Эта катастрофическая модель уникального удара была создана для объяснения уникальной Луны, в 70-х годах самого массивного спутника Солнечной системы (речь идёт об относительной массе). Но за прошедшие 50 лет выяснилось, что ничего уникального в Луне нет, если не считать того, что она светит земным поэтам и влюблённым. Так, Харон, спутник Плутона, открытый в 1978 году, имеет относительную массу в 12 процентов от карликовой планеты.

С конца 80-х годов началась эпоха открытия спутников у астероидов, и сейчас их найдено почти 300 штук — с относительной массой до единицы. Изучение всего массива спутников Солнечной системы показывает, что Луна с Землёй — это лишь точка в середине распределения спутников у планет с твёрдой поверхностью. Около 15 процентов астероидов, даже самых небольших, имеют спутники, которые явно образованы не в ходе катастрофы, а с помощью регулярного, часто реализуемого механизма. Теория мегаимпакта, плотно завязанная на сильную гравитацию массивной Земли, таким механизмом явно не является. Абсолютно непонятно, почему для всего массива спутников твёрдых планет работает некатастрофический механизм, а для одной, ничем не исключительной системы — особенный сценарий мегаимпакта.

Что такое звезды?

Звезда – это особый космический объект, который может излучать свой собственный свет и тепло. Звезды проходят цикл зарождения, развития и угасания вплоть до своей гибели. Одни из них становятся гигантскими звездами на исходе своего существования такими, как Бетельгейзе, которая является красным гигантом. Другие превращаются в нейтронные звезды или пульсары, а третьи взрываются, становясь новым плацдармом для получения галактики.

В месте появления новой звезды сначала образуется облако газа, в котором соединяющиеся космические частицы, уже обладающие неким гравитационным полем. Через определенное время под воздействием таких физических процессов как сжатие энергия трансформируется в тепло. При достижении температуры, равной несколько миллионам градусов в области скопления частиц и газа появляются определенные термоядерные реакции, в частности водород превращается в гелий.

Такое зарождение будущей звезды может занять не один миллион лет.

Силы тяготения уплотняют газ и космическую пыль, что позволяет появится протозвезде. При достижении температуры в 12 миллионов градусов по Цельсию в протозвезде начинается излучение энергии и процесс сжатия останавливается.

Все звезды, как было сказано выше, проходят определенный жизненный путь. В среднем, такая звезда как Солнце, живет около десяти миллиардов лет, и нашему светилу уже пять миллиардов лет. Чем больше звезда вырабатывает энергии, тем меньше срок ее жизни. Есть одиночные звезды, а есть группы звезд, которые носят название Плеяд. Стоит сказать то, что появляются из сверхмассивных образований, состоящих из космических элементов и газа.

Луна появилась из пара?

Возможно, это еще одно подтверждение гипотезы астронома Саймона Лока из Гарвардского университета. Он выдвинул предположение о том, что столкновение между Землей и другим крупным небесным телом действительно было. В результате каждый кусочек Земли и Тейи испарился (это объясняет, почему рядом с нами из крупных объектов сейчас только Марс), причем испарившаяся порода кружила так быстро, что облако приняло новую структуру, с толстым диском, обходящим внутренний регион. Этот диск не был отделен от центральной области так, как отделены кольца Сатурна.

Каждая область этого облака образовала капли дождя из расплавленной породы. В итоге Луна выросла внутри этого пара, говорит Лок, прежде чем пар окончательно остыл и оставил после себя систему Земля — Луна. Смелое предположение, правда? Правда, не слишком вероятное. Но это интересный способ объяснить особенности нашей Луны, когда наши модели, похоже, не работают.

ФИЗИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ НА ЛУНЕ И ЕЕ РЕЛЬЕФ

1. Физические условия на Луне.

Луна — самое близкое к Земле небесное тело и потому изучена лучше всего. Ближайшие к нам планеты примерно в 100 раз дальше, чем Луна. Луна меньше Земли по диаметру вчетверо, а по массе в 81 раз. Средняя ее плотность , т. е. меньше, чем у Земли. Вероятно, у Луны нет такого плотного ядра, какое есть у Земли.

Мы видим всегда только одно полушарие Луны, на котором никогда не заметно ни облаков, ни малейшей дымки, что служило одним из доказательств отсутствия на Луне водяных паров и атмосферы. Позднее это было подтверждено прямыми измерениями на поверхности Луны. Небо на Луне даже днем было бы черное, как в безвоздушном пространстве, но окружающая Луну разреженная пылевая оболочка немного рассеивает солнечный свет.

На Луне нет атмосферы, смягчающей палящие солнечные лучи, не пропускающей к поверхности опасные для живых организмов рентгеновское и корпускулярное излучения Солнца, уменьшающей отдачу энергии ночью в мировое пространство и защищающей от космических лучей и потоков микрометеоров. Нет там ни облаков, ни воды, ни туманов, ни радуги, ни зари с рассветом. Тени резкие и черные.

С помощью автоматических станций установлено, что непрерывные удары мелких метеоритов, дробя поверхность Луны, как бы обтачивают ее и сглаживают рельеф. Мелкие осколки не превращаются в пыль, а в условиях вакуума быстро спекаются в пористый шлакоподобный слой. Происходит молекулярное сцепление пыли в подобие пемзы. Такая структура лунной коры придает ей малую теплопроводность. В результате при сильных колебаниях температуры снаружи в недрах Луны даже на небольшой глубине температура сохраняется постоянной. Огромные перепады температуры лунной поверхности от дня к ночи объясняются не только отсутствием атмосферы, но и продолжительностью лунного дня и лунной ночи, которая соответствует двум нашим неделям. Температура в подсолнечной точке Луны равна +120 °С, а в противоположной точке ночного полушария — 170 °С. Вот как изменяется температура в течение одного лунного дня!

2. Рельеф Луны.

Уже со времен Галилея начали составлять карты видимого полушария Луны. Темные пятна на поверхности Луны были названы «морями» (рис. 47). Это низменности, в которых нет ни капли воды. Дно их темное и сравнительно ровное. Большую часть поверхности Луны занимают гористые, более светлые пространства. Есть несколько горных хребтов, названных, подобно земным, Альпами, Кавказом и т. д. Высота гор достигает 9 км. Но основной формой рельефа являются кратеры. Их кольцевые валы высотой до нескольких километров окружают большие круглые впадины диаметром до 200 км, например Клавий и Шиккард. Всем крупным кратерам даны названия в честь ученых. Так, на Луне есть кратеры Тихо, Коперник и др.

Вращение спутника

Как любой спутник, Луна вращается вокруг материнской планеты. Кроме того, сопровождая Землю, она одновременно с ней оборачивается вокруг Солнца. Осевое вращение Луны, с точки зрения наблюдателя, располагающегося на Земле, незаметно. Поэтому может появиться впечатление, что вокруг оси это тело не вращается, а, наоборот, земля вращается вокруг луны, стоящей неподвижно.

Если точку наблюдения расположить вне Земли, то можно увидеть, что спутник не только двигается по отношению к планете, но и совершает вращение вокруг оси.

Закономерность осевого вращения земного спутника заключается в том, что один полный оборот по времени точно равен длительности путешествия небесного тела по орбите. Получается, что за сутки небесное тело осуществляет полный поворот вокруг своей оси.

Планета Земля с поверхности Луны. Credit: NASA SMD.

Аналогичный режим свойственен и спутникам других планет: Харон, сопровождающий планету Плутон, тоже всегда обращен к своей планете одним и тем же боком. По той же схеме вращаются и небесные тела, сопровождающие Марс, — Деймос и Фобос.

В научных кругах такое явление принято называть синхронным вращением или приливным захватом.

Такой режим обращения обусловливает тот факт, что при наблюдении с основного космического тела за спутником всегда на виду одна и та же его половина. В то же время с поверхности самого спутника основное небесное тело будет выглядеть висящим в небе без движения. С противоположной стороны такого спутника «материнское» небесное тело никогда не будет видно.

С явлением приливного захвата ученые связывают и способность вращения Луны влиять на климат Земли. В частности, описано явление большего количества атмосферных масс у того полушария планеты, которое обращено в данный период к естественному спутнику.

Однако дальнейший анализ данных, касающихся атмосферных осадков в течение предшествующих 15 лет, засвидетельствовал, что, хотя лунная гравитация и оказывает влияние на атмосферу, происходит это в меньшей степени, чем предполагалось учеными ранее.

Согласно мнению исследователей, по аналогичному механизму, под действием тех же сил происходят и морские приливы и отливы — их порождает влияние гравитационного поля Луны.

История наблюдений за спутником Земли

Первые детальные исследования Луны с помощью своей «зрительной трубы» начал проводить еще Галилео Галилей. Уже тогда, в начале XVII в., итальянскому физику, математику, философу, механику и астроному удалось разглядеть на ее поверхности гористый рельеф, низменности и кратеры.

Позже на основе полученных данных учеными Европы не раз предпринимались попытки создать наиболее полный и подробный атлас поверхности Луны. И одним из важнейших исследовательских методов в этой области стала изобретенная в 1840-х гг. фотография.

Карта поверхности спутника Земли. Credit: 1zoom.ru.

Снимки, сделанные с помощью усовершенствованной оптики, позволили зафиксировать не только мелкие детали, но и, например, загадочные вспышки на поверхности спутника Земли, объяснить которые ученым удалось лишь много лет спустя.

Новую страницу в изучении Луны открыла эпоха освоения космоса. В начале 1959 г. первый космический аппарат «Луна-1», созданный в СССР, передал данные о химическом составе окололунного пространства. А запущенной чуть позже станции «Луна-3» удалось сфотографировать основную часть обратной стороны спутника Земли. Недостающие участки 6 лет спустя запечатлел более совершенный «Зонд-2». Эти данные позволили составить первую полную карту невидимой части Луны.

Параллельно с советскими учеными свои исследования вели американцы. После того как в сентябре 1968 г. советский «Зонд-5», в котором находились живые степные черепахи, облетел Луну, первый полет вокруг спутника Земли, но уже с людьми на борту, совершил американский космический корабль «Аполлон-8».

Высадка американцев на Луну. Credit: m.news.yandex.by.

Как появилась Луна?

Когда «Аполлон» в 70-х годах прошлого века доставил образцы лунного грунта на Землю, ученые изучили их и пришли к выводу, что на Луне сильно не хватает запасов углерода и других летучих веществ. Так зародилась гипотеза о том, что Луна появилась в результате мощного столкновения между крупным объектом (Тейя) и Землей, когда она еще была зародышем.

Чтобы получить такую Луну, которая у нас есть сегодня, с ее размером, вращением и скоростью, с которой она отходит от Земли, наши лучшие компьютерные модели говорят, что с чем бы ни столкнулась Земля, это что-то должно быть размером с Марс. Что-то больше или меньше уже произвело бы систему с гораздо большим угловым моментом, чем мы наблюдаем. Снаряд побольше также выбросил бы слишком много железа на орбиту Земли и произвел бы гораздо более богатую железом Луну, чем мы наблюдаем.

Самая распространенная гипотеза говорит о том, что Луна — результат столкновения Земли и Тейи

Однако японские ученые поставили под сомнение эту теорию. Проанализировав данные со спутника, они обнаружили на Луне молекулы углекислого газа, фтора, хлора и серы, а также поток ионов углерода прямо с поверхности небесного тела. Причем мощность этого потока не постоянная — она зависит от района Луны. Астрономы пришли к выводу, что запасы углерода содержатся в мантии спутника Земли, а не только на его поверхности.

Это доказывает то, что углерод на Луне появился в самом начале ее формирования. И одновременно опровергает теорию о столкновении небесного тела с каким-то крупным космическим объектом и Землей — во время столкновения при экстремально высоких температурах углерод бы просто испарился в космос. Ученые пришли к выводу, что либо столкновение было не таким сильным и разрушительным, как считалось ранее, либо его просто не было.

Углерод неравномерно распределен на сторонах Луны

Как зародилась Луна? Основные теории о появлении небесного тела

Луна — это привычный спутник Земли, который ярко светит в ночном небе, и она еще с давних времен вызывала массу вопросов у человечества. Каждая планета нашей солнечной системы обладает собственными лунами, больше всего их у Сатурна, обладающего колоссальной силой гравитации.

Если говорить об исторической теории появления Луны, то она приковывала внимание астрономов еще в Древней Греции. Еще в далеком 1609 году Галилео Галилей обнаружил на этом спутнике кратеры и горы, а первую научную теорию появления Луны выдвинул Джордж Дарвин, который считал, что это небесное тело отделилось от Земли в результате действия центробежных сил, и оно представляло собой магматический сгусток, который затвердел в открытом космосе и стал спутником планеты благодаря гравитационному притяжению

Слипшиеся астероиды

Как возникла Луна, чудесным образом повисшая над нашими головами и до сих пор не упавшая вниз? Над этим вопросом люди задумывались тысячи лет, но только последние полвека предлагаемые теории стали научными, а не фантастическими. В 1975 году доктор наук Евгения Рускол, представитель советской школы планетологов Шмидта — Сафронова и жена Виктора Сафронова, выпустила книгу «Образование Луны», в которой была развита концепция возникновения Луны из мелких астероидов. По мнению Рускол, астероиды пролетали возле Земли, взаимно соударялись и как результат образовали плоский диск вокруг нашей планеты, похожий на кольца Сатурна. Вещество этого диска позже собралось — или аккрецировало, как говорят планетологи, —в единый комок, который и стал Луной.

У модели аккреционного образования было три серьёзных недостатка: такой диск был слишком маломассивным, чтобы объяснить образование тяжёлой Луны (1,2 процента от массы Земли); угловой момент у системы Земля — Луна оказался бы меньше наблюдаемого; химический же состав такой «аккреционной» Луны должен быть близок к метеоритному. тогда как образцы лунного грунта, привезённые американскими экспедициями «Аполлона» и советскими автоматами, показывали, что на Луне гораздо меньше железа, чем в метеоритах, и примерно настолько же мало, как в мантии Земли, откуда тяжёлое железо выплавилось и опустилось к центру планеты, образовав железное ядро.