Также является первым (и на 2010 год единственным) внеземным объектом естественного происхождения, на котором побывал человек. Среднее расстояние между центрами Земли и Луны - 384 467 км.
Лунный ландшафт своеобразен и уникален. Луна вся покрыта кратерам разного размера - от сотен километров до пары миллиметров. Долгое время учёные не могли заглянуть на обратную сторону Луны, это стало возможно с развитием технологий.
Сейчас учёные уже создали очень подробные карты обеих поверхностей Луны. Подробные лунные карты составляют для того, чтобы в ближайшем будущем подготовиться для высадки человека на Луну, удачного расположения лунных баз, телескопов, транспорта, поиска полезных ископаемых и т. п.
Название
Слово луна восходит к праславянской форме *luna < и.-е. *louksnā́ «светлая» (ж. р. прилагательного *louksnós), к этой же индоевропейской форме восходит и латинское слово lūna «луна». Греки называли спутник Земли Селеной (греч. Σελήνη), древние египтяне - Ях (Иях). На всех тюркских (кроме чувашского) языках луна будет «ай».
Движение Луны
В первом приближении можно считать, что Луна двигается по эллиптической орбите с эксцентриситетом 0,0549 и большой полуосью 384 399 км. Реальное движение Луны довольно сложно, при его расчёте необходимо учитывать множество факторов, например, сплюснутость Земли и сильное влияние Солнца, которое притягивает Луну в 2,2 раза сильнее, чем Земля. Более точно движение Луны вокруг Земли можно представить как сочетание нескольких движений:
Вращение вокруг по эллиптической орбите с периодом 27,32 сут;
прецессия (поворот плоскости) лунной орбиты с периодом 18,6 лет (см. также сарос);
поворот большой оси лунной орбиты (линии апсид) с периодом 8,8 лет;
периодическое изменение наклона лунной орбиты по отношению к эклиптике от 4°59′ до 5°19′;
периодическое изменение 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 (примерно на 4 см в год) так, что её орбита представляет собой медленно раскручивающуюся спираль. Это подтверждают измерения, проводившиеся на протяжении 25 лет.
Силой, заставляющей Луну отдаляться от Земли, является передача момента импульса вращения Земли - Луне, посредством приливного взаимодействия.
Гравитационное взаимодействие Луны и Земли не постоянно, с увеличением расстояния сила взаимодействия падает. Это приводит к тому, что с увеличением расстояния скорость удаления Луны уменьшается.
Период обращения Луны вокруг Земли относительно звёзд равен 27,32166 суток, это так называемый сидерический месяц.
Полная Луна отражает только 7 % падающего на неё солнечного света. После периодов бурной солнечной активности отдельные места лунной поверхности могут слабо светиться вследствие люминесценции. Так как Луна не светится сама, а лишь отражает солнечный свет, с Земли видна только освещённая Солнцем часть лунной поверхности.
Луна обращается по орбите вокруг Земли, и тем самым угол между Землёй, Луной и Солнцем изменяется; мы наблюдаем это явление как цикл лунных фаз. Период времени между последовательными новолуниями составляет 29,5 дней (709 часов) и называется синодический месяц.
То, что длительность синодического месяца больше, чем сидерического, объясняется движением Земли вокруг Солнца: когда Луна относительно звёзд совершает полный оборот вокруг Земли, Земля к этому времени проходит уже 1/13 часть своей орбиты, и чтобы Луна снова оказалась между Землёй и Солнцем, ей нужно дополнительно около двух суток.
Хотя Луна и вращается вокруг своей оси, она всегда обращена к Земле одной и той же стороной, то есть вращение Луны вокруг Земли и вокруг собственной оси синхронизировано. Эта синхронизация вызвана трением приливов, которые производила Земля в оболочке Луны. Согласно законам механики, Луна ориентирована в поле тяготения Земли так, что на Землю направлена большая полуось лунного эллипсоида.
Между вращением Луны вокруг собственной оси и её обращением вокруг Земли существует различие: вокруг Земли Луна вращается по закону Кеплера (неравномерно, то есть близ перигея быстрее, близ апогея медленнее). Однако вращение спутника вокруг собственной оси равномерно. Именно благодаря этому возможно взглянуть на обратную сторону Луны с запада или с востока. Такое явление колебания называется оптической либрацией по долготе.
В связи же с наклоном оси Луны относительно плоскости Земли возможно заглянуть на обратную сторону с севера или с юга. Это также оптическая либрация, но по широте. Эти либрации суммарно позволяют наблюдать около 59 % лунной поверхности. Данное явление оптической либрации было открыто Галилео Галилеем в 1635 году, когда он был осуждён Инквизицией.
Также существует физическая либрация, обусловленная колебанием спутника вокруг положения равновесия в связи со смещённым центром тяжести, а также под действием приливных сил со стороны Земли. Эти колебания составляют т. н. физическую либрацию, которая составляет 0,02° по долготе с периодом 1 год и 0,04° по широте с периодом 6 лет.
Условия на поверхности Луны
На Луне практически отсутствует атмосфера. Содержание газов у поверхности в ночное время не превышает 200000 частиц/см³ и увеличивается днём на два порядка за счёт дегазации грунта. Такая концентрация газов равноценна глубокому вакууму, поэтому днём её поверхность накаляется до +120 °C, но ночью или даже в тени она остывает до −160 °C.
Небо на Луне всегда чёрное, даже днём. Огромный диск Земли выглядит с Луны в 3,67 раз больше, чем Луна с Земли и висит в небе почти неподвижно. Фазы Земли, видимые с Луны, прямо противоположны лунным фазам на Земле. Освещение отражённым светом Земли примерно в 50 раз сильнее, чем освещение лунным светом на Земле.
Поверхность Луны покрыта так называемым реголитом - смесью тонкой пыли и скалистых обломков, образующихся в результате столкновений метеороидов с лунной поверхностью. Толщина слоя реголита бывает от долей метра до десятков метров.
Приливы и отливы
Гравитационные силы между Землёй и Луной вызывают некоторые интересные эффекты. Наиболее известный из них - морские приливы и отливы. Если бы мы взглянули на Землю со стороны, мы увидели бы две выпуклости, находящиеся на противоположных сторонах планеты.
Причём одна точка - со стороны, ближайшей к Луне, а другая - с противоположной стороны Земли, наиболее удалённой от Луны. В мировом океане этот эффект выражен намного сильнее, чем в твёрдой коре, поэтому выпуклость воды больше. Амплитуда приливов (разность уровней прилива и отлива) на открытых пространствах океана невелика и составляет 30-40 см.
Однако вблизи берегов вследствие набега приливной волны на твёрдое дно, приливная волна увеличивает высоту точно так же, как обычные ветровые волны прибоя. Учитывая направление вращения вокруг Земли, можно составить картину следования приливной волны по океану. Сильным приливам больше подвержены восточные побережья материков. Максимальная амплитуда приливной волны на Земле наблюдается в заливе Фанди в Канаде и составляет 18 метров.
Две высших точки прилива образуются вследствие того, что гравитационное поле Луны достаточно неоднородно на протяжении размеров Земли. Если разложить вектор гравитационного поля, направленный к Луне, на 2 компоненты - параллельную оси Земля-Луна и перпендикулярную ей, то можно видеть, что причиной приливов является перпендикулярная компонента. Параллельная компонента на протяжении размеров
Земли меняется мало, но перпендикулярная компонента меняет знак! Она максимальна по модулю и направлена противоположно на боковых сторонах Земли, максимально удалённых от оси Земля-Луна. Это и есть «сила тяжести прилива», создающая сток воды океана в сторону участков, находящих на оси Луна-Земля с двух сторон земного шара.
Неоднородность поля Луны возле Земли значительно выше неоднородности поля Солнца. Хотя гравитация Солнца намного больше, но его поле на протяжении размеров Земли является практически однородным, так как расстояние до Солнца в 400 раз больше, чем расстояние до Луны. Поэтому приливы возникают главным образом по причине влияния Луны. Приливообразующая сила Солнца в среднем в 2,17 раза меньше.
Геология Луны
Благодаря её размеру и составу Луну иногда относят к планетам земной группы наряду с Меркурием, Венерой, Землёй и Марсом. Поэтому, изучая геологическое строение Луны, можно многое узнать о строении и развитии Земли.
Толщина коры Луны в среднем составляет 68 км, изменяясь от 0 км под лунным морем Кризисов до 107 км в северной части кратера Королёва на обратной стороне. Под корой находится мантия и, возможно, малое ядро из сернистого железа (радиусом приблизительно 340 км и массой, составляющей 2 % массы Луны). Любопытно, что центр масс Луны располагается примерно в 2 км от геометрического центра по направлению к Земле. На той стороне, которая повёрнута к Земле, кора более тонкая.
Измерения скорости спутников «Лунар Орбитер» позволили создать гравитационную карту Луны. С её помощью были обнаружены уникальные лунные объекты, названные масконами (от англ. mass concentration) - это массы вещества повышенной плотности.
Луна не имеет магнитного поля, хотя некоторые из горных пород на её поверхности проявляют остаточный магнетизм, что указывает на возможность существования магнитного поля Луны на ранних стадиях развития.
Не имеющая ни атмосферы, ни магнитного поля, поверхность Луны подвержена непосредственному воздействию солнечного ветра. В течение 4 млрд лет водородные ионы из солнечного ветра внедрялись в реголит Луны.
Таким образом, образцы реголита, доставленные миссиями «Аполлон», оказались очень ценными для исследования солнечного ветра. Этот лунный водород также может быть когда-нибудь использован как ракетное топливо.
Поверхность Луны
Поверхность Луны можно разделить на два типа: очень старая гористая местность (лунный материк) и относительно гладкие и более молодые лунные моря. Лунные моря, которые составляют приблизительно 16 % всей поверхности Луны, - это огромные кратеры, возникшие в результате столкновений с небесными телами, которые были позже затоплены жидкой лавой. Б
ольшая часть поверхности покрыта реголитом. Лунные моря, под которыми лунными спутниками обнаружены более плотные, тяжёлые породы, сконцентрированы на обращённой к Земле стороне из-за влияния гравитационного момента при формировании Луны.
Большинство кратеров на обращённой к нам стороне названо по имени знаменитых людей в истории науки, таких как Тихо Браге, Коперник и Птолемей. Детали рельефа на обратной стороне имеют более современные названия типа Аполлон, Гагарин и Королёв.
На обратной стороне Луны расположена огромная впадина (бассейн) диаметром 2250 км и глубиной 12 км - это самый большой бассейн в Солнечной системе, появившийся в результате столкновения. Море Восточное в западной части видимой стороны (его можно видеть с Земли) является отличным примером многокольцевого кратера.
Также выделяют второстепенные детали лунного рельефа - купола, хребты, рилли (от нем. Rille - борозда, жёлоб) - узкие извилистые долиноподобные понижения рельефа.
Пещеры
Японским зондом Кагуя обнаружено отверстие в поверхности Луны, расположенное недалеко от вулканического плато Холмы Мариуса, предположительно ведущее в тоннель под поверхностью. Диаметр отверстия составляет около 65 метров, а глубина, предположительно, 80 метров.
Учёные считают, что подобные тоннели сформированы путём затвердевания потоков расплавленной породы, где в центре лава застыла. Данные процессы происходили в период вулканической активности на Луне. Подтверждением данной теории является наличие извилистых борозд на поверхности спутника.
Подобные тоннели могут послужить для колонизации, благодаря защите от солнечной радиации и замкнутости пространства, в котором проще поддерживать условия жизнеобеспечения.
Похожие отверстия имеются и на Марсе.
Происхождение луны
До того, как учёные получили образцы лунного грунта, они ничего не знали о том, когда и как образовалась Луна. Существовало три принципиально разных теории:
Луна и Земля сформировались в одно и то же время из газо-пылевого облака;
Луна образовалась в результате столкновения Земли с другим объектом;
Луна сформировалась в другом месте и впоследствии была захвачена Землёй.
Однако новая информация, полученная путём детального изучения образцов с Луны, привела к созданию теории Гигантского столкновения: 4,57 миллиарда лет назад протопланета Земля (Гея) столкнулась с протопланетой Тейя. Удар пришёлся не по центру, а под углом (почти по касательной). В результате большая часть вещества ударившегося объекта и часть вещества земной мантии были выброшены на околоземную орбиту.
Есть веские причины считать, что люди не только смогут выжить на Европе, спутнике Юпитера, но и найдут там уже существующую жизнь. Европа покрыта толстой ледяной коркой, однако многие ученые склонны считать, что под ней находится настоящий океан из жидкой воды. Кроме того, наличие твердого внутреннего ядра у Европы добавляет шансов на наличие правильной среды для поддержки жизни, будь то обычных микробов или, возможно, даже более сложных организмов.
Изучать Европу на предмет наличия условий для существования жизни и самой жизни определенно стоит. Как-никак это многократно увеличит шансы возможной колонизации этого мира. NASA хочет проверить, имеет ли вода Европы какую-то связь с ядром планеты и производится ли в результате этой реакции тепло и водород, как у нас на Земле. В свою очередь, исследование различных окислителей, которые могут присутствовать в ледяной корке планеты, укажет на уровень производимого кислорода, а также то, сколько его находится ближе к океанскому дну.
Есть предпосылки считать, что NASA займется плотным изучением Европы и попытками туда полететь где-то к 2025 году. Именно тогда мы и узнаем, верны ли те теории, которые связывают с этим ледяным спутником. Изучение на месте также может показать наличие активных вулканов под ледяной поверхностью, что, в свою очередь, тоже повысит шансы жизни на этом спутнике. Ведь благодаря этим вулканам в океане могут накапливаться важнейшие минералы.
Титан
Несмотря на то, что Титан, один из спутников Сатурна, находится во внешней границе Солнечной системы, этот мир является одним из наиболее интересных мест для человечества и, возможно, одним из кандидатов на будущую колонизацию.
Конечно же, для дыхания здесь потребуется использование специального оборудования (атмосфера непригодна для нас), однако необходимости в использовании специальных скафандров с регулируемым давлением здесь нет. Однако носить специальную защитную одежду, конечно, все же придется, так как здесь очень низкая температура, нередко опускающаяся до -179 градусов Цельсия. Сила гравитации на этом спутнике чуть ниже уровня гравитации на Луне, а значит ходить по поверхности будет относительно легко.
Придется, правда, серьезно подумать над тем, как выращивать урожай, и озаботиться вопросами искусственного освещения, так как солнечного света на Титан попадает всего от 1/300 до 1/1000 от земного уровня. Во всем виноваты плотные облака, которые, тем не менее, защищают спутник от чрезмерных уровней излучения.
На Титане нет воды, но есть целые океаны из жидкого метана. В связи с этим, некоторые ученые продолжают спорить над тем, могла бы ли в таких условиях образоваться жизнь. Как бы там ни было, на Титане есть что исследовать. Здесь имеется бесчисленное количество метановых рек и озер, большие горы. Кроме того, здесь должны быть просто потрясающие виды. Ввиду относительной близости Титана к Сатурну, планета на небе спутника (в зависимости от облачности) занимает до одной трети небосклона.
Миранда
Несмотря на то, что крупнейшим спутником Урана является Титания, Миранда, самая маленькая из пяти лун планеты, наиболее подходит для колонизации. На Миранде есть несколько очень глубоких каньонов, глубже, чем Большой каньон на Земле. Эти места могут стать идеальным местом для посадки и установки базы, которая будет защищена от внешнего воздействия суровой среды и особенно от радиоактивных частиц, производимых магнитосферой самого Урана.
На Миранде есть лед. Астрономы и исследователи подсчитали, что он составляет примерно половину состава этого спутника. Как и на Европе, есть вероятность наличия воды на спутнике, которая скрыта под ледяной шапкой. Наверняка это неизвестно, и мы этого не узнаем, пока не подберемся ближе к Миранде. Если на Миранде все же есть вода, то это говорило бы о серьезной геологической активности на спутнике, так как он находится слишком далеко от Солнца и солнечный свет не состоянии поддерживать здесь воду в жидкой форме. Геологическая активность, в свою очередь, все это бы объяснила. Несмотря на то, что это всего лишь теория (и, скорее всего, маловероятная), близкое расположение Миранды к Урану и его приливным силам может вызывать эту самую геологическую активность.
Есть ли здесь вода в жидкой форме или нет, но если мы установим на Миранде колонию, то очень низкая гравитация спутника позволит спуститься в глубокие каньоны без фатальных последствий. В общем, здесь тоже будет чем заняться и что исследовать.
Энцелад
Согласно некоторым исследователям, Энцелад, один из спутников Сатурна, может не только стать отличным местом для колонизации и наблюдения за планетой, но и является чуть ли не самым вероятным местом, которое уже поддерживает жизнь.
Энцелад покрыт льдом, однако наблюдения зондами с космоса показали геологическую активность на луне и в частности вырывающиеся с ее поверхности гейзеры. Космический аппарат «Кассини» собрал образцы и определил наличие жидкой воды, азота и органического углерода. Эти элементы, а также тот источник энергии, который выбросил их в космос, являются важными «кирпичиками жизни». Поэтому следующим шагом для ученых будет обнаружение признаков более сложных элементов и, возможно, организмов, которые могут скрываться под ледяной поверхностью Энцелада.
Исследователи считают, что лучшим местом для установки колонии будут зоны, рядом с которыми были замечены эти гейзеры, — огромные разломы на поверхности ледяной шапки южного полюса. Здесь замечена весьма необычная тепловая активность, эквивалентная работе примерно 20 угольных электростанций. Другими словами, для будущих колонистов здесь имеется подходящий источник тепла.
На Энцеладе имеется множество кратеров и разломов, только и ждущих, когда их начнут изучать. К сожалению, атмосфера спутника очень разряжена, а низкая гравитация может создать некоторые проблемы в освоении этого мира.
Харон
Космический аппарат NASA «Новые горизонты» после встречи с Плутоном отправил на Землю потрясающие изображения карликовой планеты и ее крупнейшего спутника Харона. Эти изображения вызвали жаркие споры в научном сообществе, которое теперь пытается определить: геологически активен или нет этот спутник. Оказалось, что поверхность Харона (как и Плутона) гораздо моложе, чем предполагалось ранее.
Несмотря на то, что в поверхности Харона имеются трещины, кажется, эта луна весьма эффективно избегает столкновения с астероидами, так как на ней очень мало ударных кратеров. Сами трещины и разломы очень похожи на те, которые остаются от течения раскаленной лавы. Такие же трещины были найдены на Луне и являются идеальным местом для установки колонии.
Считается, что Харон обладает очень разряженной атмосферой, что также может являться индикатором геологической активности.
Мимас
Мимас нередко называют «Звездой смерти». Вполне возможно, что под ледяной шапкой этого спутника может скрываться океан. И несмотря на общий зловещий вид этой луны, она, вероятно, действительно может подходить для поддержания жизни. Наблюдения космического зонда «Кассини» показали, что Мимас слегка раскачивается на своей орбите, что могло бы говорить о геологической активности под его поверхностью.
И хотя ученые очень осторожны в своих предположениях, других следов, которые указывали бы на геологическую активность спутника, обнаружено не было. Если на Мимасе будет обнаружен океан, то эта луна одной из первых должна быть рассмотрена в качестве наиболее подходящего кандидата для установки здесь колонии. Приблизительные расчеты указывают на то, что океан может скрываться на глубине около 24-29 километров под поверхностью.
Если необычное орбитальное поведение никак не связано с наличием жидкой воды под поверхностью этого спутника, тогда, вероятнее всего, все дело в его деформированном ядре. И винить в этом стоит сильный гравитационный пул колец Сатурна. Как бы там ни было, наиболее очевидным и самым надежным способом узнать, что же здесь происходит, является посадка на поверхность и проведение нужных замеров.
Тритон
Изображения и данные, полученные с космического аппарата «Вояджер-2» в августе 1989 года, показали, что поверхность крупнейшего спутника Нептуна, Тритона, состоит из камней и азотного льда. Кроме того, данные намекнули на то, что под поверхностью спутника может находиться жидкая вода.
Хотя Тритон обладает атмосферой, она настолько разряжена, что на поверхности спутника от нее нет никакого толка. Находиться здесь без особо защищенного скафандра — смерти подобно. Средняя температура на поверхности Тритона составляет -235 градусов Цельсия, что делает эту луну самым холодным космическим объектом в известной Вселенной.
Тем не менее для ученых Тритон очень интересен. И однажды они хотели бы туда добраться, установить базу и провести все необходимые научные наблюдения и исследования:
«Некоторые зоны поверхности Тритона отражают свет, как будто сделаны из чего-то твердого и гладкого, как металл. Считается, что данные зоны содержат пыль, азотный газ и, возможно, воду, которая просачивается сквозь поверхность и мгновенно замерзает в результате невероятно низкой температуры».
Кроме того, ученые подсчитали, что Тритон образовался примерно в то же время и из того же материала, что и Нептун, что весьма странно, учитывая размер спутника. Похоже, он сформировался где-то в другом уголке Солнечной системы, а затем был притянут гравитацией Нептуна. Более того, спутник вращается в противоположную своей планете сторону. Тритон — единственный спутник Солнечной системы, который обладает такой особенностью.
Ганимед
В отношении крупнейшего спутника Юпитера, Ганимеда, как и других космических объектов в нашей Солнечной системе, были выражены подозрения в наличие воды под поверхностью. По сравнению с другими покрытыми льдом спутниками, поверхность Ганимеда принято считать относительно тонкой и легкой для бурения.
Кроме того, Ганимед является единственным спутником в Солнечной системе, обладающим собственным магнитным полем. Благодаря этому над его полярными областями можно очень часто наблюдать северные сияния. Помимо этого, есть подозрения, что под поверхностью Ганимеда может скрываться жидкий океан. Спутник обладает разряженной атмосферой, в состав которой входит кислород. И хотя его крайне мало для поддержания той жизни, которую мы знаем, потенциал для терраформирования у спутника имеется.
В 2012 году запланировало космическую миссию к Ганимеду, а также двум другим спутникам Юпитера — Каллисто и Европе. Запуск собираются осуществить в 2022 году. Добраться до Ганимеда удастся 10 годами позже. Хотя все три спутника представляют большой интерес для ученых, считается, что Ганимед содержит наибольшее число интересных науке особенностей и потенциально пригоден для колонизации.
Каллисто
Размером примерно с планету Меркурий, вторым по размеру спутником Юпитера является Каллисто — еще одна луна, в отношении которой выражены предположения о содержании воды под ледяной поверхностью. Кроме того, спутник рассматривается как подходящий кандидат для будущей колонизации.
Поверхность Каллисто в основном состоит из кратеров и ледяных полей. Атмосфера спутника представляет собой смесь углекислого газа. Ученые уже выдвигают предположения о том, что весьма разряженная атмосфера спутника пополняется углекислым газом, вырывающимся из-под поверхности. Ранее полученные данные указывали на возможность наличия кислорода в атмосфере, однако дальнейшие наблюдения эту информацию не подтвердили.
Так как Каллисто находится на безопасной дистанции от Юпитера, излучение от планеты будет относительно низким. А отсутствие геологической активности делает среду спутника более стабильной для потенциальных колонистов. Другими словами, построить колонию здесь можно и на поверхности, а не под ней, как во многих случаях с другими спутниками.
Луна
Вот мы и подобрались к первой потенциальной колонии, которую установит человечество за пределами своей планеты. Речь, конечно же, идет о нашей Луне. Многие ученые склонны считать, что колония на нашем естественном спутнике появится уже в ближайшее десятилетие и вскоре после этого Луна станет отправной точкой для более дальних космических миссий.
Крис Маккей, астробиолог NASA, является одним из тех, кто считает, что Луна является наиболее вероятным местом для первой космической колонии людей. Маккей уверен в том, что дальнейшее освоение Луны с космической миссией после «Аполлон-17» не продолжилось исключительно из соображения стоимости этой программы. Однако нынешние технологии, разработанные для использования на Земле, также могут быть очень экономически выгодными и для использования в космосе и существенно удешевят как стоимость самих запусков, так и строительство на поверхности Луны.
Несмотря на то, что сейчас самой большой миссией для NASA является высадка человека на Марсе, Маккей уверен, что осуществить этот план удастся не раньше того момента, как на Луне появится первая лунная база, которая станет отправной точкой для дальнейших миссий к Красной планете. Не только многие государства, но и многие частные компании проявляют интерес к колонизации Луны и даже готовят соответствующие планы.
(именно так — во множественном числе) занимали ученых на протяжении нескольких веков. Астрономы XIX и первой половины XX века пытались найти компаньонов Луны. Однако раз за разом их предположения и даже убедительные доказательства оказывались ошибочными. Сегодня все со школьной скамьи знают, что единственный естественный спутник Земли — космическое тело Луна. Многие прочие кандидаты также представляют интерес для астрономов, так как являются не выдуманными, а реально существующими объектами, которым ошибочно присваивался статус постоянного спутника нашей планеты.
Болид
Многим людям, которые увлекаются изучением небесных тел, хорошо известен французский астроном Фредерик Пти. Он был директором Тулузской обсерватории в середине XIX века. Сегодня Пти известен прежде всего как сторонник теории о том, что Луна — не единственный естественный спутник Земли, а один из нескольких. По мнению астронома, на роль ее компаньонов подходили болиды (крупные и достаточно яркие метеоры). Кандидаты в спутники обращались вокруг планеты по эллиптической орбите. Наиболее известным является болид, который Пти наблюдал в 1846 году. Обобщив данные - свои и других ученых - об объекте, астроном сделал вывод, что тело вращается с периодом 2 часа 45 минут, с перигеем на расстоянии в 11,4 км и апогеем — в 3570 км.
Несмотря на то что измерения и расчеты Фредерика Пти подтверждали некоторые астрономы, его предположение вскоре было опровергнуто. В 1851 году Урбен Леверье привел доказательства ошибочности теории тулузского ученого.
Новые предположения
Пти был не единственным астрономом, пытавшимся опровергнуть принятое мнение о том, сколько естественных спутников у Земли. Его соратником в этом деле был ученый из Гамбурга, доктор Георг Вальтемат. В 1898 году он заявил об открытии системы небольших спутников. Один из них, по расчетам ученого, располагался на расстоянии чуть более миллиона километров от Земли и совершал один оборот за 119 дней. Диаметр гипотетического спутника составлял 700 км.
Вальтемат ожидал, что вторая Луна пройдет по солнечному диску в феврале 1898 года, и это станет доказательством правоты исследователя. Спутник действительно был замечен астрономами-любителями в Германии. Однако ни один из профессионалов, наблюдавших в тот день за Солнцем, не заметил ничего похожего.
Очередная попытка
Вальтемат не оставил своих поисков. В июле того же года он написал статью о еще одном кандидате на роль лунного компаньона. с диаметром в 746 км обращалось, согласно расчетам автора теории, на расстоянии, немного превышающем 400 тысяч километров от нашей планеты. Однако эти данные также не получили подтверждения. Гипотетические естественные спутники Земли Вальтемата не смогли получить статус реально существующих объектов.
Мистика
Особенностью спутника, «открытого» Вальтематом, была невозможность наблюдать его ни в какие другие моменты, кроме времени прохождения по диску Солнца. Объект практически не отражал свет, а потому был малозаметным. В 1918 году астролог Уолтер Горнольд объявил о повторном открытии спутника Вальтемата. Он подтвердил его «темную» природу и назвал Лилит (так, согласно Каббале, звалась первая жена Адама). Астролог настаивал, что вторая Луна сравнима по массе с первой.
В научном мире эти заявления вызвали лишь улыбку. Настолько массивное тело не осталось бы незамеченным, поскольку его присутствие оказало бы существенное воздействие на Луну, что отразилось бы на ее движении.
Политика
Естественный спутник Земли (Луна) или Марс и Венера, ближайшие ее соседи, всегда в умах людей связывались с какими-то тайнами. В прошедшем веке нередко эти космические объекты мыслились обиталищами инопланетных цивилизаций или военными базами недружественных государств. На фоне таких предположений более реальными казались гипотезы об искусственных спутниках, запущенных на орбиту в атмосфере строгой секретности.
В в середине прошлого столетия, ходили слухи о двух подобных объектах. Через некоторое время в СМИ стали появляться сообщения об их природном происхождении. Ажиотаж вокруг новых спутников утих в 1959 году, когда астроном Клайд Томбо (ученый, открывший Плутон) после длительного изучения пространства вокруг Земли объявил об отсутствии каких бы то ни было объектов ярче 12-14 звездной величины.
Мониторинг околоземного пространства
В наши дни мало кто не знает, как называется естественный Земля. Луна сегодня признана единственной и неповторимой. Однако астрономы постоянно наблюдают за космическим пространством поблизости от нашей планеты. Цель такого исследования - не поиск новых спутников, но защита от возможных столкновений, их предсказание, обеспечение безопасности работы станций. Клайд Томбо был как раз одним из первых, кто занялся подобным изучением.
Сегодня поиск космических тел в околоземном пространстве — цель сразу нескольких крупных проектов. Пока новые естественные спутники Земли в процессе исследований обнаружены не были.
Квазиспутники
Конечно, Луна - не единственный объект поблизости от нашей планеты. Исследования последних лет поставили массу информации подобного рода. Существуют астероиды, находящиеся в орбитальном резонансе с Землей 1:1. В СМИ и научно-популярной литературе их нередко обозначают как «вторые Луны». Главным отличием таких объектов является тот факт, что они вращаются не вокруг Земли, а вокруг Солнца.
Хороший пример подобного космического тела — астероид (3753) Круитни. Он во время движения пересекает Венеры и Марса. Орбита астероида сильно вытянута, но, к сожалению, он никогда не подходит настолько близко к нашей планете, чтобы быть доступным для наблюдения через слабую аппаратуру. Увидеть Круитни можно только при помощи достаточно мощного телескопа.
Троянцы
Существует еще одна группа объектов, которые иногда обозначаются как естественные спутники Земли, но таковыми не являются. Это так называемые троянцы — астероиды, движущиеся по той же орбите, что и наша планета, но опережающие или догоняющие ее. На сегодняшний день подтверждено существование только одного такого тела. Это астероид 2010 ТК7. Он опережает Землю на 60º. 2010 ТК7 — это небольшой (300 м в диаметре) и довольно тусклый объект. Его обнаружение усилило интерес ученых к поискам троянцев в окрестностях Земли.
Оптический эффект
Вопрос «сколько естественных спутников у Земли» иногда, хотя и крайне редко, возникает просто при взгляде на ночное небо. При определенном стечении обстоятельств, одновременном присутствии нескольких факторов над головой можно наблюдать явление, называемое ложной луной. Для этого полное (или почти полное) ночное светило должно быть достаточно ярким. Вокруг него возникает гало. Лунные лучи преломляются в кристалликах льда перисто-слоистых облаков и с двух сторон от спутника образуются яркие светящиеся точки. Неискушенный наблюдатель на какие-то мгновения может поверить, что там, где естественный спутник Земли (Луна) или Марс и другие планеты бороздят пространство, появились новые реально существующие космические объекты. Однако довольно быстро иллюзия развеется. Ложная луна, или парселена, больше все же похожа на игру света, чем и является в действительности.
Двойная система
Луна, как ближайший космический объект к Земле, всегда находится в центре многих исследовательских проектов. Конечно, о ней известно далеко не все. Много споров по-прежнему, например, вызывает теория происхождения. Однако ее смело можно назвать одним из самых изученных объектов космоса, а также маркером, отличительным знаком нашего дома во Вселенной. Последний факт хорошо иллюстрируется одним из вариантов флага нашей планеты, где изображен естественный спутник Земли.
Самое интересное, что в свете относительно недавних исследований статус Луны не такой уж однозначный. По мнению астрономов, два самых изученных объекта — это двойная планета. Естественный спутник Земли и наш космический дом вращаются вокруг одного центра масс. Располагается он не в центре Земли, а на расстоянии почти 5 тысяч километров от него. В пользу такой гипотезы говорят и довольно внушительные (и их соотношение с размером Земли) по сравнению с другими спутниками. Пример похожей системы — это Плутон и Харон, вращающиеся вокруг одного центра масс и всегда повернутые одной и той же стороной друг к другу.
Итак, сегодня всем понятно, как называется естественный спутник Земли и что он только один. Поиски его компаньонов оставили заметный след в истории астрономии и подтвердили известный факт: человеку всегда мало того, что он имеет. Впрочем, именно благодаря этой особенности произошли многие открытия прошлого века.
Наука
В нашей Солнечной системе имеется огромное количество различных космических тел, среди которых 200 крупных спутников, вращающихся вокруг основных планет, карликовых планет и даже вокруг астероидов. Многие из этих спутников обладают любопытными особенностями. В этой статье вы сможете познакомиться с 10 самыми интересными спутниками нашей звездной системы и узнать об их особенностях.
1) Нереида, спутник Нептуна
Нереида был открыт в 1949 году Джерардом Койпером. Это третий по размерам спутник Нептуна. Он имеет самую эксцентрическую орбиту из всех спутников Солнечной системы. Из-за этого расстояние между планетой и ее спутником сильно варьируется. Спутник может подлететь к Нептуну самое близкое на 1,4 миллионов километров. Дальше всего он может удалиться на расстояние 9,6 миллионов километров. Чтобы сделать один оборот вокруг Нептуна, учитывая такое далекое расстояние от него, Нереиде требуется 360 земных суток.
2) Мимас, спутник Сатурна
Этот небольшой спутник был открыт в 1789 году Уильямом Гершелем. Средний диаметр этого объекта составляет около 400 километров. Мимас примечателен тем, что на его поверхности имеется гигантский кратер Гершель диаметром около 130 километров и глубиной 10 километров. Гершель не самый крупный кратер спутников Солнечной системы, однако он очень необычный. Кратер покрывает одну треть поверхности Мимаса и делает его похожим на станцию Звезда смерти из "Звездных воин".
3) Япет, спутник Сатурна
Обнаруженный в 1671 году Джованни Кассини , спутник Сатурна Япет был признан одним из самых странных спутников Солнечной системы. Диаметр Япета составляет в среднем 1460 километров. Отличительной особенностью этого спутника является то, что он имеет участки разного цвета, которые по-разному отражают свет. Одна половина планеты черная как уголь, когда как другая половина исключительно светлая и яркая. Из-за этого мы можем наблюдать спутник, только когда он появляется по одну сторону от планеты. На Япете также имеется горный хребет – экваториальное горное кольцо, которое достигает в высоту около 10 километров и опоясывает объект по его экватору. Ученые выдвинули 2 гипотезы, объясняющие появление этих гор. По одной версии кольцо сформировалось в начале существования спутника, когда Япет вращался намного быстрее, чем сейчас. Другие ученые полагают, что горная цепь образовалась из материала другого спутника, который принадлежал самому Япету, но разбился, а его обломки осели на экваторе Япета.
4) Дактиль, спутник астероида Ида
Обнаруженный в 1995 году с помощью космического корабля Галилей , спутник астероида Ида – Дактиль - имеет около километра в диаметре. Этот спутник примечателен тем, что он оказался первым обнаруженным спутником, вращающимся вокруг астероида. Ученые пока точно не могут сказать о происхождении этого спутника и не знают, является ли он частью родного астероида, либо был когда-то захвачен этим астероидом. Дактиль доказывает существование спутников у астероидов. После этого ученые заметили еще два десятка подобных спутников у разных других астероидов Солнечной системы.
5) Европа, спутник Юпитера
Европа был обнаружен Галилео Галилеем в январе 1610 года. Он совсем немного меньше нашей Луны. Поверхность Европы поразительна, она изрезана темными пересекающимися линиями. Ученые предполагают, что линии представляют собой трещины и разломы ледяного панциря Европы. Возможно, трещины образовались из-за влияния Юпитера и остальных вращающихся вокруг планеты спутников. Под толстым слоем корки льда на Европе, возможно, находится океан жидкой соленой воды, который и делает спутник особенным. В отличие от Земли, считается, что на Европе очень глубокий океан, поэтому он покрывает весь спутник полностью. Так как Европа расположен довольно далеко от Солнца, его океан замерз, образуя кору толщиной около 100 километров. Возможно, из-за внутренней более высокой температуры вода под коркой льда может оставаться жидкой.
6) Энцелад, спутник Сатурна
Энцелад является шестым по величине спутником Сатурна. Он не самый крупный, однако имеет ряд любопытных особенностей. Энцелад открыл в 1789 году Уильям Гершель . Он является самым ярким космическим телом Солнечной системы и отражает 100 процентов солнечного света от своей поверхности. Этот факт делает его одним из самых холодных мест, температура на поверхности спутника около минус 200 градусов Цельсия. Как видно на снимке, на этом спутнике имеется какое-то количество ударных кратеров, однако есть и довольно гладкие области, которые указывают на то, что в геологически недалеком прошлом поверхность спутника выровнялась. На южном полюсе спутника имеются крупные темные разломы, которые также говорят о недавней геологической активности. Из этих разломов выпускаются тонны материала, из которого состоит кольцо Сатурна E.
7) Ио, спутник Юпитера
Ио был обнаружен в январе 1610 тем же Галилео Галилеем. Он немного больше нашей Луны. Ио является самым вулканически активным местом Солнечной системы. Спутник покрыт множеством вулканов, которые выпускают струи веществ на расстояние около 300 километров над поверхностью. Обычно объект такого размера должен был бы прекратить вулканическую деятельность еще очень давно, но из-за орбитальных резонансов Ио с Юпитером, Европой и Ганимедом, в недрах спутника происходит приливной разогрев. Если опустить подробности, можно сказать, что повышенная вулканическая активность спутника связана с расположенными поблизости космическими телами и составом его внутренних характеристик. Приливной разогрев заставляет большую часть лежащего под поверхностью вещества оставаться в жидкостном состоянии, что постоянно меняет поверхность спутника.
8) Титан, спутник Сатурна
Титан - единственный спутник помимо нашей Луны, на поверхности которого приземлился космический аппарат. Он был открыт в 1655 году Христианом Гюйгенсом. Титан является вторым по величине спутником в Солнечной системе. Он покрыт плотной туманной атмосферой, состоящей в основном из метана, азота и этана. Этот спутник известен тем, что на нем имеется атмосфера, похожая на атмосферу планеты. Также это единственное место в Солнечной системе, где, как доказали ученые, на поверхности имеется жидкость, хотя эта жидкость далеко не вода, а метан.
9) Тритон, спутник Нептуна
Тритон был открыт в октябре 1846 года астрономом Уильямом Ласселом, через 17 дней после открытия самого Нептуна. Это самый крупный из спутников планеты Нептун. Тритон отличается тем, что является единственным крупным спутником в Солнечной системе, который вращается вокруг планеты в направлении, обратном вращению самой планеты. Это наводит на мысль, что Тритон – захваченный Нептуном спутник, потому что все естественные спутники в Солнечной системе вращаются в ту же сторону, что и их планеты. Единственное, что ученые пока не могут прийти к единому мнению по поводу того, каким образом Нептун захватил такое крупное тело на свою орбиту. Тритон является одним из самых холодных мест в Солнечной системе. Когда "Вояджер-2" полетал мимо него в 1989 году, он обнаружил, что температура Тритона оставляет минус 235 градусов Цельсия, то есть она близка к абсолютному нулю. "Вояджер-2" также помог обнаружить на Тритоне активные гейзеры, поэтому Тритон считается одним из немногих геологически активных спутников в Солнечной системе.
10) Ганимед, спутник Юпитера
Обнаруженный в 1610 году Галилео Галилеем , Ганимед является самым крупным спутником в Солнечной системе. Он больше планеты Меркурий, а также его размер составляет около трех четверных Марса. Он настолько большой, что его можно было бы считать планетой, если бы он вращался не вокруг Юпитера, а вокруг Солнца. Примечательной особенностью этого спутника является то, что он единственный спутник в нашей системе, который имеет свое собственное магнитное поле. У него расплавленное железное ядро, благодаря которому и возникает магнитное поле. В 1996 году космический телескоп Хаббл обнаружил тонкий слой кислорода вокруг спутника, однако он настолько тонкий, что не может поддерживать жизнь.
Спутники и планеты Солнечной системы
Естественные спутники планет играют колоссальную роль в жизни этих космических объектов. Более того, даже мы люди способны на своей шкуре ощутить влияние единственного естественного спутника нашей планеты – Луны.
Естественные спутники планет Солнечной системы с давних времен вызывали живой интерес у астрономов. По сегодняшний день ученые занимаются их изучением. Что же представляют собой эти космические объекты?
Естественные спутники планет – это космические тела естественного происхождения, которые вращаются вокруг планет. Наиболее интересными для нас представляются естественные спутники планет Солнечной системы, так как они находятся в непосредственной близости от нас.
В Солнечной системе всего две планеты не имеют естественных спутников. Это Венера и Меркурий. Хотя предполагается, что ранее у Меркурия естественные спутники были, однако данная планета в процессе своей эволюции их лишилась. Что касается остальных планет Солнечной системы, то каждая из них имеет как минимум один естественный спутник. Самый известный из них – Луна, которая является верным космическим попутчиком нашей планеты. Марс имеет , Юпитер – , Сатурн – , Уран – , Нептун – . В числе этих спутников мы можем обнаружить, как весьма непримечательные объекты, состоящие в основном из камня, так и весьма интересные экземпляры, которые заслуживают отдельного внимания, и о которых мы будем говорить ниже.
Классификация спутников
Ученые разделяют спутники планет на два вида: спутники искусственного происхождения и естественного. Спутники искусственного происхождения или, как их еще называют, искусственные спутники – это космические аппараты, созданные людьми, которые позволяют наблюдать за планетой, около которой они вращаются, а также другими астрономическими объектами из космоса. Обычно искусственные спутники используются для наблюдения за погодой, радиотрансляции, изменениями рельефа поверхности планеты, а также в военных целях.
МКС — самый крупный искуственный спутник Земли
Следует отметить, что спутники искусственного происхождения есть не только у Земли, как считают многие люди. Более десятка искусственных спутников, созданных человечеством, вращается вокруг двух ближайших к нам планет – Венеры и Марса. Они позволяют наблюдать за климатическими условиями, изменением рельефа, а также получать прочую актуальную информацию касательно наших космических соседей.
Ганимед — крупнейший спутник в Солнечной системе
Вторая категория спутников – естественные спутники планет, представляет для нас огромный интерес в этой статье. Естественные спутники отличаются от искусственных тем, что они были созданы не человеком, а самой природой. Считается, что большинство спутников Солнечной системы – это астероиды, которые были захвачены гравитационными силами планет этой системы. Впоследствии астероиды приняли шарообразную форму и в результате стали вращаться вокруг планеты, которая их захватила, в качестве постоянного компаньона. Существует также теория, которая говорит о том, что естественные спутники планет – это осколки самих этих планет, которые по тем или иным причинам откололись от самой планеты в процессе ее формирования. Кстати, согласно этой теории так возник естественный спутник Земли – Луна. Данную теорию подтверждает химический анализ состава Луны. Он показал, что химический состав спутника практически не отличается от химического состава нашей планеты, где присутствуют те же химические соединения, что и на Луне.
Интересные факты о самых интересных спутниках
Одним из интереснейших естественных спутников планет Солнечной системы является – естественный спутник . Харон, в сравнении с Плутоном, настолько огромен, что многие астрономы называют эти два космических объекта не иначе, как двойной карликовой планетой. Планета Плутон всего в два раза больше своего естественного спутника.
Живой интерес астрономов вызывает естественный спутник – . Большинство естественных спутников планет Солнечной системы состоят в основном изо льда, камня или обеих этих составляющих, в результате чего у них отсутствует атмосфера. Однако у Титана эта есть, причем достаточно плотная, а также озера из жидких углеводородов.
Еще один естественный спутник, который дает надежду ученым на обнаружение внеземных форм жизни, является спутник Юпитера – . Считается, что под толстым слоем льда, который покрывает спутник, находится океан, внутри которого действуют термальные источники – точно такие же, как и на Земле. Поскольку некоторые глубоководные формы жизни на Земле существуют благодаря этим источникам, то считается, что схожие формы жизни могут существовать и на Титане.
У планеты Юпитер есть еще один интересный естественный спутник – . Ио – это единственный спутник планеты Солнечной системы, на котором ученые-астрофизики впервые обнаружили действующие вулканы. Именно по этой причине он представляет особый интерес для исследователей космоса.
Исследования естественных спутников
Исследования естественных спутников планет Солнечной системы интересовали умы ученых-астрономов с давних времен. С момента изобретения первого телескопа люди активно изучали эти небесные объекты. Прорыв развития цивилизации позволили не только открыть колоссальное количество спутников различных планет Солнечной системы, но и ступить человеку на главный, ближайший к нам, спутник Земли – Луну. 21 июля 1969 года американский астронавт Нил Армстронг вместе с командой космического корабля «Аполлон-11» впервые ступил на поверхность Луны, что вызвало ликование в сердцах тогдашнего человечества и до сих пор считается одним из самых важных и значительных событий в освоении космоса.
Помимо Луны, ученые активно занимаются исследованием других естественных спутников планет Солнечной системы. Для этого астрономы используют не только методы визуального и радиолокационного наблюдения, но и задействуют современные космические аппараты, а также искусственные спутники. К примеру, космический аппарат « » впервые передал на Землю снимки нескольких крупнейших спутников Юпитера: , . В частности, именно благодаря этим снимкам ученые смогли зафиксировать наличие вулканов на спутнике Ио, и океана на Европе.
На сегодняшний день всемирное сообщество исследователей космоса продолжает активно заниматься исследованием естественных спутников планет Солнечной системы. Помимо различных государственных программ существуют также частные проекты, направленные на изучение этих космических объектов. В частности всемирно известная американская компания «Google» сейчас ведет разработку туристического лунохода, на котором многие желающие могли бы совершить прогулку по Луне.
