Джим Брейтот - 101 ключевая идея: Астрономия

См. также статью "Кратеры".

ЛУНА 2: ЛИБРАЦИЯ

Луна всегда обращена к Земле одной и той же стороной, поскольку она вращается вокруг своей оси со средней скоростью своего вращения по орбите вокруг Земли. Для земного наблюдателя Луна движется в восточном направлении через созвездия около плоскости эклиптики, медленно поворачиваясь против часовой стрелки вокруг своей оси, так что к Земле всегда обращена лишь одна ее сторона. Однако мы можем видеть более половины лунной поверхности, так как иногда определенная ее часть "вокруг краев" и над "полюсами" может быть видна. Эти эффекты известны под соответственными названиями либрация по широте и либрация по долготе.

Либрация по долготе достигает в максимуме ± 7°45́ и происходит потому, что орбита Луны эллиптическая, а не круговая и расстояние от нее до Земли изменяется в пределах от 360 000 км до 406 000 км. Скорость движения Луны по ее орбите тоже незначительно изменяется: она наиболее велика, когда Луна находится ближе всего к Земле, и наименее велика при наибольшем отдалении. Поскольку скорость вращения Луны вокруг ее оси не меняется, а скорость ее орбитального вращения изменяется в незначительных пределах, отдельные участки другой стороны Луны иногда становятся видимыми с Земли.

Когда Луна движется быстрее среднего, мы видим часть ее обычно невидимой поверхности у западного края лунного диска, когда Луна движется медленнее среднего, мы видим часть ее обычно невидимой поверхности у восточного края лунного диска.

Либрация по широте возникает потому, что орбита Луны наклонена под углом почти в 7° по отношению к земной орбите (к эклиптике). Когда Луна находится в высочайшей точке своей орбиты (то есть наиболее отдаленной над плоскостью земной орбиты), мы можем заглянуть под ее южный полюс и увидеть часть поверхности с другой стороны. Когда Луна находится в низшей точке своей орбиты (то есть наиболее отдаленной под плоскостью земной орбиты), мы можем заглянуть через ее северный полюс и увидеть часть поверхности с другой стороны. Либрация по широте в максимуме достигает ±6°41.

См. также статью "Небесная сфера 2".

ЛУНА 3: КОСМИЧЕСКИЕ МИССИИ

Лунная поверхность — среда, враждебная для человека, поскольку там нет атмосферы, защищающей от частиц высоких энергий и ультрафиолетового солнечного излучения. Температура на экваторе меняется от 130 °C в середине дня до около -180 °C ночью, поэтому объекты, расположенные на поверхности у лунного экватора, подвержены гораздо большим температурным колебаниям, чем на Земле. В полярных регионах температурные колебания значительно меньше, так как Солнце стоит ниже над горизонтом, чем на экваторе. В глубине кратеров около полюсов не исключается присутствие льда, который может стать источником воды для будущих колоний землян на Луне.

Космические миссии на Луну стали возможны лишь в результате успешного сооружения многоступенчатых ракет, таких, как мощная ракета-носитель "Сатурн", которая унесла в космос астронавтов "Аполлона".

Вот перечень главных космических миссий к Луне.

В 1959 году зонд "Луна-2" рухнул в Море Спокойствия, а зонд "Луна-3" обогнул Луну и послал на Землю первые фотографии ее обратной стороны; в 1966 году аппарат "Луна — 13" совершил первую успешную мягкую посадку на Луне, а в 1970 году спускаемый аппарат "Луна-16" доставил на Землю первые образцы лунных пород.

В 1 960-х годах американские орбитальные зоны и спускаемые аппараты провели детальную фотосъемку значительной части лунной поверхности.

Состоялось несколько полетов в конце 1960-х — начале 1970-х годов; самым известным был исторический полет "Аполлона11" в 1969 году, доставившего на Луну Нейла Армстронга (а также Эдвина Олдрина и Майкла Коллинза), который стал первым человеком, ступившим на ее поверхность;[15] сейсмометры, оставленные на Луне "Аполлоном" и другими космическими аппаратами, зарегистрировали "лунотрясения", которые оказались гораздо менее мощными, чем землетрясения; кроме того, на поверхности некоторых лунных регионов с Земли наблюдались выбросы газа.

Автоматический зонд "Клементина" в 1994 году определил присутствие льда на южном полюсе Луны, а "Лунный изыскатель" в 1998 году подтвердил присутствие больших количеств льда у лунных полюсов.

См. также статью "Кратеры!".

ЛУННЫЕ ЗАТМЕНИЯ

Солнечные и лунные затмения происходят, когда Земля, Солнце и Луна находятся на одной линии. Когда Луна находится точно напротив Солнца по отношению к Земле, можно наблюдать лунное затмение, так как Луна проходит через земную тень. При полном лунном затмении Луна не исчезает совершенно, так как часть солнечных лучей преломляется в земной атмосфере и попадает в область тени. Поскольку этот эффект максимален для красной части спектра, лунный диск при полном затмении может приобрести тускло-красный или медный оттенок. Незадолго перед полным затмением или сразу же после него на крае лунного диска могут появиться яркие точки, вызванные преломлением солнечного света на краях кратеров и других выступающих элементов лунной поверхности.

См. также статьи "Кратеры!", "Солнечные затмения".

Лунное затмение не происходит каждое полнолуние. Причина заключается в том, что лунная орбита наклонена на 5° по отношению к земной. В большинстве случаев во время полнолуния Луна проходит над земной тенью или под ней. Две точки, в которых орбита Луны пересекается с плоскостью земной орбиты, называются узлами. Для того чтобы произошло солнечное или лунное затмение, Луна должна находиться в одной из этих двух точек, а сами точки должны находиться на линии, соединяющей Землю и Солнце.

МАРС 1: НАБЛЮДЕНИЯ С ЗЕМЛИ

Марс — ближайшая (за исключением Венеры) к Земле планета Солнечной системы. Его орбита расположена за орбитой Земли, и он совершает полный оборот вокруг Солнца каждые 1,88 года на среднем расстоянии 1,52 астрономической единицы от Солнца. Его диаметр составляет немногим более половины земного, а день на Марсе продолжается на 37 минут дольше, чем на Земле. Ось вращения Марса наклонена примерно на 25° по отношению к оси его орбиты и очень медленно изменяет свое направление. Сила тяготения на поверхности Марса составляет 0,38 земной, а скорость убегания — 5,0 км/с, что меньше половины скорости убегания на поверхности Земли.

Марс находится в противостоянии с Землей каждые 2 года и 50 дней. Благодаря характерному рыже-красному оттенку его легко различить в ночном небе, так как он постепенно движется через созвездия эклиптики. Его возвратное (ретроградное) движение в течение примерно одного месяца, когда Земля догоняет и перегоняет его незадолго до и после противостояния, можно легко проследить на фоне звезд. При наблюдении в телескоп в канун противостояния Марс виден как красноватый диск с темными пятнами и белыми полярными шапками. Размер полярных шапок на Марсе изменяется в соответствии со сменой времен года из-за наклона оси вращения планеты. Поскольку Марс имеет эллиптическую орбиту, его расстояние от Солнца изменяется в пределах от 1,38 астрономической единицы до 1,66 астрономической единицы, а расстояние от Земли в период противостояния изменяется от 0,38 астрономической единицы до 0,66 астрономической единицы. Марс лучше всего наблюдать, когда он находится в противостоянии при наименьшем расстоянии от Земли. Такое наиболее благоприятное расположение планет происходит каждые 14–15 лет в августе или сентябре.

У Марса есть два спутника, Фобос и Деймос,[16] которые считаются захваченными астероидами. Фобос совершает оборот вокруг Марса каждые 7 часов 39 минут на высоте примерно 6000 км, Деймос вращается вокруг планеты на высоте около 20 000 км с периодом 30 дней.

См. также статьи "Планеты", "Орбиты планет".

МАРС 2: НАБЛЮДЕНИЯ С КОСМИЧЕСКИХ ЗОНДОВ

Космические зонды, отправленные на Марс, такие, как "Маринер-9" в 1971 году и "Марс Глобал Сарвейор" в 1997 году, показали, что марсианская поверхность усеяна камнями, густо покрыта кратерами и имеет большие пустыни, где возникают пыльные бури, охватывающие обширные регионы планеты. Теперь известно, что красноватый оттенок Марса, некогда объяснявшийся особенностями состава марсианской атмосферы, вызван цветом минералов на его поверхности. Орбитальные космические зонды провели детальную фотосъемку гор, каньонов, вулканов, долин, хребтов и сухих речных русел. Гору Олимп — вулкан диаметром 600 км у основания и высотой 23 км — можно наблюдать с Земли с помощью достаточно мощного телескопа. Сейчас считается, что полярные шапки Марса состоят из твердого углекислого газа и обычного льда. Северная полярная шапка уменьшается в весеннее время, что подразумевает таяние углекислого льда; обычный лед не тает при такой низкой температуре. Высохшие речные русла явно свидетельствуют о том, что вода на Марсе некогда существовала в жидком состоянии.