Луна — естественный спутник Земли¶

Луна — единственный естественный спутник Земли и ближайшее к планете небесное тело. Является пятым по величине спутником в Солнечной системе и вторым по яркости объектом земного неба после Солнца. Среднее расстояние от Земли до Луны составляет около 384 400 километров. Луна находится в гравитационной связи с Землёй и совершает вокруг неё полный оборот за 27,3 суток (сидерический месяц).

¶Физические характеристики

Луна представляет собой каменное тело шарообразной формы с диаметром 3474 километра, что составляет примерно четверть диаметра Земли. Масса Луны в 81 раз меньше массы Земли, а ускорение свободного падения на её поверхности — около 1,62 м/с², то есть в 6 раз слабее земного. Вторая космическая скорость на Луне равна 2,38 км/с.

Поверхность Луны покрыта реголитом — слоем раздробленных пород толщиной от нескольких метров до десятков метров. Из-за отсутствия плотной атмосферы поверхность подвержена резким перепадам температур: от +127 °C на освещённой стороне до −173 °C на ночной. Атмосфера Луны крайне разрежена и представляет собой экзосферу с давлением около 10⁻¹⁰ Па.

¶Происхождение

Наиболее признанной научной гипотезой происхождения Луны является теория гигантского столкновения. Согласно ей, около 4,5 миллиарда лет назад протопланета Тейя размером с Марс столкнулась с ранней Землёй. Выброшенное при ударе вещество сформировало аккреционный диск, из которого впоследствии образовалась Луна. Эта теория объясняет сходство изотопного состава земных и лунных пород, а также небольшое железное ядро спутника.

Альтернативные гипотезы — захват готового тела или совместное формирование из протопланетного облака — рассматриваются, но хуже согласуются с наблюдательными данными.

¶Орбита и вращение

Луна обращается вокруг Земли по эллиптической орбите с эксцентриситетом 0,0549. Ближайшая точка орбиты (перигей) находится на расстоянии 363 104 километра, наиболее удалённая (апогей) — 405 696 километров. Период обращения составляет 27,3217 суток.

Луна всегда обращена к Земле одной стороной — это явление называется приливным захватом. Период её осевого вращения равен периоду обращения вокруг Земли. Однако вследствие либрации — колебаний оси — с Земли можно наблюдать около 59 % лунной поверхности. Обратная сторона Луны была впервые сфотографирована советской станцией «Луна-3» в 1959 году.

Орбита Луны наклонена к плоскости эклиптики на 5,1 градуса, что объясняет отсутствие затмений каждый месяц. Затмения происходят, когда Солнце, Земля и Луна выстраиваются в линию.

¶Рельеф и геология

Поверхность Луны делится на два основных типа ландшафта: светлые возвышенные материковые области и тёмные низменные равнины — моря. Моря занимают около 17 % поверхности и представляют собой базальтовые лавовые поля, образовавшиеся в результате вулканической активности 3–4 миллиарда лет назад. Названия морей присвоены в XVII веке астрономами: Море Дождей, Море Спокойствия, Океан Бурь.

Материковые области сложены анортозитами — древними породами возрастом до 4,4 миллиарда лет. Поверхность Луны покрыта многочисленными ударными кратерами. Крупнейший из них — бассейн Южный полюс — Эйткен диаметром около 2500 километров и глубиной до 13 километров. Хорошо различимый с Земли кратер Тихо имеет диаметр 85 километров и систему светлых лучей.

Луна не обладает глобальным магнитным полем, однако в отдельных материковых областях обнаружена остаточная намагниченность. Ядро Луны малое, частично расплавленное, радиусом около 350 километров.

¶Фазы Луны

Смена фаз Луны обусловлена изменением взаимного расположения Земли, Луны и Солнца. Выделяют четыре основные фазы: новолуние, первая четверть, полнолуние и последняя четверть. Полный цикл смены фаз — синодический месяц — длится 29,53 суток, что дольше сидерического из-за движения Земли по орбите.

В новолуние Луна находится между Землёй и Солнцем и не видна; в полнолуние — обращена к Земле полностью освещённой стороной. Промежуточные состояния называются растущей и убывающей Луной. Календарный месяц исторически связан с синодическим периодом Луны.

¶Приливы и влияние на Землю

Гравитационное воздействие Луны является основной причиной морских приливов и отливов. Приливные силы вызывают деформацию водной оболочки Земли, создавая два приливных «горба» — на стороне, обращённой к Луне, и на противоположной. Солнце также участвует в формировании приливов, усиливая их в сизигии (новолуние и полнолуние) и ослабляя в квадратуре.

Приливное взаимодействие приводит к постепенному замедлению вращения Земли (удлинение суток на 1,8 миллисекунды за столетие) и удалению Луны от Земли примерно на 3,8 сантиметра в год. Луна стабилизирует наклон земной оси, что обеспечивает относительное постоянство климатических зон на планете.

¶Исследование Луны

Луна — единственное внеземное тело, на котором побывал человек. Первым искусственным аппаратом, достигшим Луны, стала советская станция «Луна-2» в 1959 году. В том же году «Луна-3» передала снимки обратной стороны. Мягкая посадка впервые была осуществлена станцией «Луна-9» в 1966 году.

Программа «Аполлон» США позволила осуществить шесть успешных высадок астронавтов в 1969–1972 годах. Первым человеком на Луне стал Нил Армстронг 20 июля 1969 года. В ходе миссий было доставлено на Землю 382 килограмма лунных пород.

Советская программа «Луна» включала автоматические станции, доставившие образцы грунта, и луноходы «Луноход-1» и «Луноход-2». В XXI веке исследование Луны возобновилось: китайские аппараты серии «Чанъэ», индийская станция «Чандраян-3», а также автоматические станции США, Японии и других стран. В 2019 году китайский аппарат «Чанъэ-4» впервые совершил посадку на обратной стороне Луны.

¶Освоение и перспективы

Луна рассматривается как плацдарм для дальнейшего освоения космоса. В 2020-х годах реализуются международные программы по созданию окололунной орбитальной станции Gateway и возвращению человека на поверхность Луны в рамках программы Artemis. На спутнике обнаружены запасы водяного льда в постоянно затенённых кратерах полярных областей, что важно для потенциального жизнеобеспечения будущих баз.

Правовой статус Луны регулируется Договором о принципах деятельности государств по исследованию и использованию космического пространства 1967 года, согласно которому Луна не подлежит национальному присвоению и должна использоваться в мирных целях.