Изучение внутреннего строения Луны


Как узнать внутреннее строение другой планеты?

Мы уже выяснили, что простейшим способом узнать, что внутри у планеты, является её “прозвон” с помощью сейсмических волн. Однако, если вызвать рукотворные сейсмические колебания на Земле, а затем их измерить – проще простого, благо, наша планета всегда у нас “под ногами”, то как поступить при изучении далеких планет или их спутников, той же нашей Луны?

Как можно догадаться – здесь дела обстоят не лучшим образом, в самом деле, нельзя же просто “бомбить” планеты, а затем регистрировать скорость распространения сейсмоволн. Хотя бы по той причине, что для регистрации этих самых сейсмоволнволн нужны сейсмографы, которые также нужно доставить на поверхность планеты, что не всегда можно сделать быстро и без проблемно.

Как узнать что у Луны внутри? Уронить на неё часть ракеты Сатурн-5 и послушать, что произойдет!

В отношении Луны, расположенной в относительной близости от Земли, нам несказанно повезло. Даже “бомбу” везти не пришлось – в качестве неё были использованы отработанные системы космических носителей. Американские исследователи для этой цели применяли лун­ный модуль или третью ступень ракеты носителя «Сатурн-5», падение которых строго регулировалось.

Лунный модуль сбра­сывался на поверхность Луны с высоты около 100 км в определенном пункте с учетом положения заранее установ­ленного сейсмографа. Изучение лунных сейсмограмм показа­ло, что это небесное тело так же, как и Земля, состоит из нескольких оболочек.

§ 118. Система Земля—Луна

Глава 15. Солнечная система

Видимое движение Луны. Луна — ближайшее к Земле небесное тело и ее естественный спутник. Луна делает один оборот вокруг Земли за 27,3 сут. и с таким же периодом вращается вокруг своей оси, поэтому с Земли видно только одно ее полушарие. Обратную сторону Луны впервые удалось увидеть только 7 октября 1959 г., когда советская автоматическая станция «Луна-3» облетела Луну и сфотографировала ее обратную сторону, передав снимки на Землю.

Видимое перемещение Луны происходит неравномерно, потому что Луна движется в пространстве по эллиптической орбите, в одном из фокусов которой находится центр Земли. Большая полуось лунной орбиты а = 384 400 км = = 60,ЗR⊕ (R⊕ — радиус Земли), эксцентриситет е = 0,055.

Луна, подобно Земле, представляет собой темный непрозрачный шар, светящий отраженным солнечным светом. Солнце всегда освещает примерно половину этого шара, другая половина остается темной. Но так как к Земле обыкновенно бывают обращены и часть светлого видимого полушария, и часть неосвещенного, то Луна большую часть времени кажется нам неполной. Различают четыре основные фазы Луны: новолуние, первая четверть, полнолуние и последняя четверть.

На рисунке 15.8 показаны положения Луны относительно Земли и Солнца для различных фаз.

Интервал времени между двумя последовательными новолуниями, равный 29,5 сут., получил название синодический месяц (период). Синодический месяц лежит в основе лунного календаря.

Солнечные и лунные затмения. Периодически Луна частично или полностью заслоняет Солнце — такое явление называется солнечным затмением, оно может произойти во время новолуний. Когда Луна попадает в тень Земли, наступает лунное затмение, которое может наступить во время полнолуний. Вследствие наклона лунной орбиты к эклиптике эти явления происходят не каждый месяц, а значительно реже. На протяжении календарного года происходят от 2 до 5 солнечных затмений и от 0 до 3 лунных затмений.

Еще древние вавилоняне заметили, что все затмения повторяются в том же порядке примерно через 18 лет и 11 дней. Этот период у древних вавилонян назывался циклом Сароса (в переводе с египетского арос

— повторение), им пользовались для предсказаний затмений.

Приливные явления. Под действием лунного притяжения водная оболочка Земли принимает слегка вытянутую в сторону Луны (и противоположную сторону) форму. Там, где Луна выше всего над горизонтом и где ниже всего под горизонтом, будет прилив. На восходе и заходе Луны будут наблюдаться отливы (рис. 15.9). Действительно, ближайшая к Луне точка А будет испытывать большее притяжение к Луне, чем центр Земли Е и точка С (эти силы отмечены синим цветом). Разница сил между точками А и Е называется приливной силой (отмечена черной стрелкой), и она направлена от центра Земли к Луне. В точке В приливная сила направлена в противоположную сторону от Луны, а в точках С и D приливная сила направлена к центру Земли. Таким образом, вода под действием приливной силы будет оттекать из С и D (отлив) и собираться в А и В (прилив).

Во время приливов уровень воды плавно нарастает, достигая наибольшего значения, а затем постепенно снижается до низшего уровня. Вследствие вращения Земли приливные выступы образуются в каждый следующий момент уже в новых точках земной поверхности. Максимумы подъемов воды чередуются через определенные промежутки времени, близкие к 12 ч 26 мин. Таким образом, в каждом месте океанского берега за 24 ч 52 мин бывают два прилива и два отлива. Максимальные приливы бывают, когда Луна находится выше всего над горизонтом и ниже всего под горизонтом. Из-за движения Луны вокруг Земли Луна проходит выше всего над горизонтом как раз через 24 ч 52 мин. Это указывает на взаимосвязь между Луной и приливами. Действительно, явление приливов вызывается притяжением Луны.

Солнце, как и Луна, также вызывает приливы. Несмотря на большую удаленность от Земли, но благодаря большой массе Солнца приливы, которые оно вызывает, всего в 2,5 раза меньше лунных.

Во время полнолуний и новолуний лунные и солнечные приливы складываются и наблюдаются самые большие приливы. Напротив, когда Луна в первой или последней четверти, во время лунного прилива будет солнечный отлив; действие Солнца вычитается из действия Луны, и приливы бывают существенно меньшими.

Луна движется вокруг Земли по эллиптической орбите. Смена лунных фаз определяется изменением вида освещенной стороны Луны. Движением Луны вокруг Земли объясняются лунные и солнечные затмения. Явление приливов и отливов обусловлено притяжением Луны и большими размерами Земли.

Внутреннее строение Луны

Литосфера Луны (внешняя сфера Луны)

Спутник Земли — Луна также имеет сходное с ней строе­ние. Изучение ее глубин с помощью лунотрясений и при из­мерении физических полей показало, что она в целом одно­роднее Земли.

Особенностью глубинной структуры Луны является ее разделение примерно пополам на “жесткую” хо­лодную внешнюю сферу и “пластичную” разогретую внутрен­нюю область, залегающую на глубинах 800—1000 км. Меж­ду внешней и внутренней оболочками выделяется переход­ная зона. Внешняя оболочка по аналогии с Землей названа литосферой.

Внутреннее строение Луны принципиально почти не отличается от земного.

Литосфера Луны очень жестка и до такой сте­пени добротна, что вызванные в ней сейсмические сигналы фиксируются длительное время. Скачок в скорости прохож­дения сейсмических волн устанавливается на разделе коры Луны и ее мантии и объясняется изменением состава горных пород.

Мощность коры варьирует в широких пределах от 150 км на ее обратной стороне до 40 км на полюсах. В Море Дождей расчетная мощность составляет 60 км.

Луна — спутник Земли (исследование поверхности, влияние на Землю)

Ближайшее к Земле небесное тело. Луна — второе после Солнца яркое небесное тело, которое мы видим на небе. Это единственный естественный спутник нашей планеты. Нам кажется, что он почти такого же размера, как Солнце. В действи­тельности Луна намного меньше. Объяснение тут простое: она расположена в 400 раз ближе к Земле, чем Солнце. Луна не излучает собственного света. Она кажется светящейся, поскольку отражает по­добно зеркалу солнечные лучи. Из всех небесных тел Луна наиболее исследована.

Рис. 92. Видимая с Земли сторона Луны

Луна — естественный спутник Земли. Она светит отражённым светом Солнца.

Как и Земля, Луна имеет шарообраз­ную форму. Она также вращается во­круг своей оси, но значительно медлен­нее. Поэтому сутки на Луне составляют 710 часов (почти 30 земных суток). Наш спутник движется также вокруг Земли. Один оборот Луна совершает за 27 суток 8 часов.

Интересно, что Луна всегда обращена к Земле одной стороной (рис. 92). Вто­рая сторона землянам никогда не видна. Невидимую сторону нашего спутника люди увидели только в 1959 г. на сним­ках. Они были сделаны автоматическим аппаратом, запущенным на Луну.

Человек на Луне

Исследование поверхности Луны. Поверхность нашего спутника можно рассмотреть в телескоп. Она напоминает каменистую пустыню. На Луне есть горы и кратеры — чашеобразные углубления. Но нет воздуха, поэтому нет и жизни.

Луна — пока единственное, кроме Земли, не­бесное тело, на которое ступала нога человека. Космонавты, которые высаживались на Луну, и автоматические станции проводили исследования и доставили на Землю образцы лунного грунта.

Как Луна влияет на Землю. Сила притяжения Луны и в меньшей степени Солнца вызывает либо поднятие уровня воды в морях и океанах, либо его опускание. Это явление называется приливами и отливами. Вода то наступает на берег и перемещается далеко на сушу, то отступает от берега, обнажая дно (рис. 95). Приливы и отливы, как день и ночь, происходят на нашей планете как по расписанию — дважды в сутки (каждые 6 часов). Материал с сайта //iEssay.ru

Рис. 95. Прилив и отлив

Луна вызывает в морях и океанах приливы (поднятия уровня воды) и отливы (опускания уровня воды).

Замечено, что Луна оказывает влияние и на человека. В период от новолуния до полнолуния человек активнее, энергичнее. А в период от полной Луны до последней её фазы активность умень­шается, появляется усталость. В дни полнолуния некоторые люди становятся раздражительными, конфликтными.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском ↑↑↑

Как Луна нам помогает

Большинство ученых полагает, что за стабильность земного вращения (и, соответственно, климата) мы должны благодарить Луну — именно благодаря ей хаотические колебания угла наклона Земле не грозят. Гипотетическое отсутствие у Земли крупного спутника создало бы условия для очень сильных колебаний угла между экватором и орбитой, что сделало бы климат на Земле непригодным для жизни.

Благотворная роль Луны этим не ограничилась, способствуя появлению жизни: она вызывала приливы, способствовавшие аэрации морей. Возможно, даже сама жизнь впервые зародилась в приливной зоне! Движение Луны по небу влияет на жизненные циклы многих организмов — ярким примером служат мечехвосты (морские членистоногие, отдаленно родственные ракам и крабам), которые метают икру только при определенной фазе Луны.

Она, несомненно, повлияла и на историю человечества. Как идеальный небесный хронометр, спутник Земли значительно ускорил появление первых календарей. Наблюдения за Луной (самым близким небесным телом) сыграли огромную роль в развитии астрономии. Из них античные ученые сделали вывод о шарообразности планет, а движение Луны и его связь с морскими приливами позволили в XVII веке сформулировать законы всемирного тяготения.

Позднее наблюдения за Луной способствовали развитию науки о планетах — ведь ни одна другая планета (кроме Земли) не была исследована столь подробно! Впрочем, по мере накопления знаний о Луне вставал ряд вопросов. Самой большой тайной оставалось происхождение Луны — гипотез возникновения ночного светила было выдвинуто множество, но ни одна из них не могла объяснить все факты. Каковы основные особенности нашего спутника, которые вызывали такие сложности у ученых?

Перечислим основные из них:

  • средняя плотность Луны намного меньше средней плотности Земли, так как у Луны очень маленькое ядро (если у Земли оно около 30% массы планеты, то у Луны — не больше 2—3%);
  • на Луне повышено содержание тяжелых элементов (торий, уран, титан);
  • а вот соотношение изотопов кислорода в земной и лунной коре практически одинаково (а ведь у разных планет и метеоритов из разных уголков Солнечной системы оно весьма сильно различается);
  • лунная кора намного толще земной, что предположительно свидетельствует о том, что все слагающее ее вещество было когда-то расплавлено (а вот Земля, как считается, полностью расплавленной никогда не была);
  • наконец, плоскость орбиты Луны не совпадает с экваториальной плоскостью Земли.

Читать: Как образовалась и из чего состоит Луна?

Среди многочисленных предположений о механизме происхождения нашего спутника три гипотезы в разное время снискали наибольшую популярность среди ученых. Расскажем и о них.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 4 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: