Луна

Луна представляет собой очень слегка разносторонний эллипсоид из-за приливного растяжения, а ее длинная ось смещена на 30 ° относительно Земли из-за гравитационных аномалий от ударных бассейнов. Его форма более удлиненная, чем можно объяснить нынешними приливными силами. Эта «ископаемая выпуклость» указывает на то, что Луна затвердела, когда она вращалась на половине своего нынешнего расстояния до Земли, и что теперь она слишком холодная, чтобы ее форма могла приспособиться к ее орбите. ^[56]

Внутренняя структура

Луна - дифференцированное тело, которое изначально находилось в гидростатическом равновесии, но с тех пор вышло из этого состояния. ^[58] Он имеет геохимически отличную кору , мантию и ядро . Луна имеет твердое богатое железом внутреннее ядро ​​с радиусом, возможно, всего 240 километров (150 миль) и жидкое внешнее ядро, в основном сделанное из жидкого железа, с радиусом примерно 300 километров (190 миль). Вокруг ядра находится частично расплавленный пограничный слой с радиусом около 500 километров (310 миль). ^{[59] [60]} Считается, что эта структура возникла в результате частичной кристаллизации глобального магматического океана вскоре после образования Луны 4,5 миллиарда лет назад. ^[61]

Кристаллизация этого магматического океана создала бы мафическую мантию в результате осаждения и опускания минералов оливина , клинопироксена и ортопироксена ; после того, как примерно три четверти магматического океана кристаллизовалось, минералы плагиоклаза с более низкой плотностью могли образоваться и плавать в корке наверху. ^[62] Конечные жидкости для кристаллизации изначально располагались между корой и мантией с большим содержанием несовместимых и выделяющих тепло элементов. ^{[1] В} соответствии с этой точкой зрения, геохимическое картирование, сделанное с орбиты, предполагает, что кора в основном состоит из анортозита . ^[14] Луна рок образцы наводнения лав, вспыхнувшие на поверхность частичного плавления в мантии подтверждает мафит мантию композиции, которая является более богатым железом , чем у Земли. ^[1] Кора в среднем имеет толщину около 50 километров (31 миль). ^[1]

Луна - второй по плотности спутник в Солнечной системе после Ио . ^[63] Однако внутреннее ядро ​​Луны невелико, с радиусом около 350 километров (220 миль) или меньше, ^[1] около 20% радиуса Луны. Его состав не совсем понятен, но, вероятно, это металлическое железо, легированное небольшим количеством серы и никеля; анализ изменяющегося во времени вращения Луны показывает, что она, по крайней мере, частично расплавлена. ^[64] Давление в лунном ядре оценивается как5  ГПа . ^[65]

Магнитное поле

Луны имеют внешнее магнитное поле , в общем , менее чем 0,2 нанотела , ^[66] или менее стотысячный , что Земли . В настоящее время Луна не имеет глобального диполярного магнитного поля, а только намагниченность земной коры, вероятно, приобретенная на раннем этапе ее истории, когда динамо-машина еще работала. ^{[67] [68]} Однако в начале своей истории, 4 миллиарда лет назад, его сила магнитного поля была, вероятно, близка к сегодняшней Земле. ^[66] Это раннее динамо-поле, по-видимому, истекло около миллиарда лет назад, после того, как ядро ​​Луны полностью кристаллизовалось. ^[66] Теоретически часть остаточной намагниченности может возникать из-за переходных магнитных полей, генерируемых во время сильных ударов в результате расширения плазменных облаков. Эти облака образуются при сильных ударах в окружающем магнитном поле. Об этом свидетельствует расположение крупнейших намагниченностей земной коры вблизи антиподов гигантских ударных бассейнов. ^[69]

Геология поверхности

Топография Луны

Топография Луны была измерена с лазерной альтиметрией и стерео анализа изображения . ^[70] Его наиболее обширная топографическая особенность - гигантский бассейн Южного полюса-Эйткена на дальней стороне , около 2 240 км (1390 миль) в диаметре, самый большой кратер на Луне и второй по величине подтвержденный ударный кратер в Солнечной системе . ^{[71] [72]} На глубине 13 км (8,1 мили) его дно является самой низкой точкой на поверхности Луны. ^{[71] [73]} Наивысшие отметки поверхности Луны расположены непосредственно на северо-востоке, что могло быть усилено наклонным воздействием формации бассейна Южный полюс - Эйткен. ^[74] Другие крупные ударные бассейны , такие как Дожди , Ясность , Кризисы , Smythii и Orientale обладают регионально низкими возвышениями и повышенными диски. ^[71] Дальняя сторона лунной поверхности в среднем примерно на 1,9 км (1,2 мили) выше, чем ближняя сторона. ^[1]

Обнаружение обрывистых обрывов позволяет предположить, что Луна сократилась примерно на 90 метров (300 футов) за последний миллиард лет. ^[75] Подобные особенности усадки существуют на Меркурии . Mare Frigoris, бассейн около северного полюса, долгое время считавшийся геологически мертвым, потрескался и сдвинулся. Поскольку на Луне нет тектонических плит, ее тектоническая активность медленная, и по мере того, как она теряет тепло, появляются трещины. ^[76]

Вулканические особенности

Темные и относительно невыразительные лунные равнины, ясно видимые невооруженным глазом, называются мариа ( латинское слово «моря»; особая кобыла ), поскольку когда-то считалось, что они заполнены водой; ^[77] теперь они известны как обширные застывшие бассейны древней базальтовой лавы. Хотя лунные базальты похожи на земные базальты, они содержат больше железа и не содержат минералов, измененных водой. ^[78] Большинство этих отложений лавы извергались или текли во впадины, связанные с ударными бассейнами . Несколько геологических провинций, содержащих щитовые вулканы и вулканические купола, находятся на ближней стороне «марии». ^[79]

Почти все моря находятся на обратной стороне Луны и покрывают 31% поверхности обратной стороны ^[80] по сравнению с 2% обратной стороны. ^[81] Это, вероятно, связано с концентрацией выделяющих тепло элементов под корой на ближней стороне, что привело бы к нагреву, частичному плавлению, подъему на поверхность и извержению нижележащей мантии. ^{[62] [82] [83]} Большинство морских базальтов Луны извергались в течение имбрийского периода, 3,0–3,5 миллиарда лет назад, хотя возраст некоторых образцов, датированных радиометрическим методом, составляет 4,2 миллиарда лет. ^[84] По состоянию на 2003 год исследования по подсчету кратеров самых молодых извержений показали, что они образовались не ранее 1,2 миллиарда лет назад. ^[85]

В 2006 году исследование Ины , крошечной впадины в Lacus Felicitatis , обнаружило зазубренные, относительно непыльные элементы, которым из-за отсутствия эрозии в результате падения обломков оказалось всего 2 миллиона лет. ^[86] Лунотрясения и выбросы газа также указывают на продолжающуюся лунную активность. ^[86] Свидетельства недавнего лунного вулканизма были обнаружены на 70 кобылых пятнах неправильной формы , возраст некоторых менее 50 миллионов лет. Это повышает вероятность гораздо более теплой мантии Луны, чем считалось ранее, по крайней мере, на ближней стороне, где глубокая кора существенно теплее из-за большей концентрации радиоактивных элементов. ^{[87] [88] [89] [90]} Были обнаружены доказательства базальтового вулканизма возрастом 2–10 миллионов лет в кратере Лоуэлл, ^{[91] [92]} внутри Восточного бассейна. Некоторая комбинация изначально более горячей мантии и местного обогащения теплопроизводящими элементами в мантии могла быть причиной длительной активности на дальней стороне Восточного бассейна. ^{[93] [94]}

Более светлые области Луны называются terrae или, чаще, высокогорьями , потому что они выше, чем большинство морей. Они были радиометрически датированы образованием 4,4 миллиарда лет назад и могут представлять собой кумуляты плагиоклаза в океане лунной магмы. ^{[84] [85]} В отличие от Земли, считается, что никакие крупные лунные горы не образовались в результате тектонических событий. ^[95]

Концентрация марии на ближней стороне, вероятно, отражает существенно более толстую кору высокогорья Дальней стороны, которая могла образоваться в результате медленного удара второй луны Земли через несколько десятков миллионов лет после образования Луны. ^{[96] [97] С} другой стороны, это может быть следствием асимметричного приливного нагрева, когда Луна была намного ближе к Земле. ^[98]

Кратеры от удара

Одним из основного геологического процесса , который влияет поверхность Луны является влияние кратеров , ^[99] с кратерами , образующихся при астероидах и кометы сталкиваются с поверхностью Луны. По оценкам, на ближней стороне Луны примерно 300 000 кратеров шириной более 1 км. ^[100] селенохронологическая шкала основана на самых известных ударных событий, в том числе Нектара , Дождей , и Orientale ; структуры, характеризующиеся множеством колец поднятого материала, диаметром от сотен до тысяч километров и связанные с широким перроном изверженных отложений, которые образуют региональный стратиграфический горизонт . ^[101] Отсутствие атмосферы, погоды и недавних геологических процессов означает, что многие из этих кратеров хорошо сохранились. Хотя окончательно датированы только несколько многокольцевых бассейнов , они полезны для определения относительного возраста. Поскольку ударные кратеры накапливаются почти с постоянной скоростью, для оценки возраста поверхности можно использовать подсчет количества кратеров на единицу площади. ^[101] Радиометрический возраст расплавленных при ударах горных пород, собранных во время миссий «Аполлон», составляет от 3,8 до 4,1 миллиарда лет: это было использовано, чтобы предложить период поздних тяжелых бомбардировок с усиленными ударами. ^[102]

Поверх лунной коры покрыт сильно измельченный (разбитый на все более мелкие частицы) и ударный поверхностный слой, называемый реголитом , образованный в результате ударных процессов. Более тонкий реголит, лунный грунт из стекла диоксида кремния , имеет текстуру, напоминающую снег, и запах, напоминающий отработанный порох . ^[103] Реголит более старых поверхностей обычно толще, чем более молодых поверхностей: он варьируется по толщине от 10–20 км (6,2–12,4 мили) в высокогорьях и 3-5 км (1,9–3,1 мили) в морях. ^[104] Под тонкоизмельченным слоем реголита находится мегареголит , слой сильно трещиноватой коренной породы толщиной в несколько километров. ^[105]

Изображения с высоким разрешением, полученные с космического корабля Lunar Reconnaissance Orbiter в 2010-х годах, показывают, что современная скорость образования кратеров значительно выше, чем предполагалось ранее. Считается, что вторичный кратерный процесс, вызванный дистальным выбросом, приводит к взбиванию верхних двух сантиметров реголита в масштабе времени 81000 лет. ^{[106] [107]} Эта скорость в 100 раз выше, чем скорость, рассчитанная на основе моделей, основанных исключительно на прямых ударах микрометеоритов. ^[108]

Гравитационное поле

Гравитационное поле Луны было измерено с помощью отслеживания доплеровского сдвига радиосигналов , излучаемых орбитальных космических аппаратов. Основными особенностями лунной гравитации являются масконы , большие положительные гравитационные аномалии, связанные с некоторыми из гигантских ударных бассейнов, частично вызванные плотными морскими потоками базальтовой лавы, которые заполняют эти бассейны. ^{[109] [110]} Аномалии сильно влияют на орбиту космических кораблей вокруг Луны. Есть несколько загадок: потоки лавы сами по себе не могут объяснить всю гравитационную сигнатуру, и существуют некоторые масконы, которые не связаны с морским вулканизмом. ^[111]

Лунные водовороты

Лунные водовороты - это загадочные детали, обнаруженные на поверхности Луны. Они характеризуются высоким альбедо, выглядят оптически незрелыми (то есть оптическими характеристиками относительно молодого реголита) и часто имеют извилистую форму. Их форма часто подчеркивается областями с низким альбедо, которые вьются между яркими завитками. Они расположены в местах с повышенными поверхностными магнитными полями, и многие из них расположены в противоположных точках сильных ударов. Хорошо известные водовороты включают в себя функцию Reiner Gamma и Mare Ingenii . Предполагается, что это области, которые были частично защищены от солнечного ветра , что привело к более медленному космическому выветриванию . ^[112]

Наличие воды

Жидкая вода не может удерживаться на поверхности Луны. Под воздействием солнечного излучения вода быстро разлагается в результате процесса, известного как фотодиссоциация, и теряется в космосе. Однако с 1960-х годов ученые выдвинули гипотезу, что водяной лед может образовываться при столкновении с кометами или, возможно, образовываться в результате реакции богатых кислородом лунных горных пород и водорода из солнечного ветра , оставляя следы воды, которые могут сохраняться в холоде, постоянно затененном. кратеры на обоих полюсах Луны. ^{[113] [114]} Компьютерное моделирование предполагает, что до 14 000 км ² (5 400 квадратных миль) поверхности могут находиться в постоянной тени. ^[115] Наличие на Луне пригодного для использования количества воды - важный фактор в превращении лунного жилья в экономически эффективный план; альтернатива транспортировке воды с Земли была бы непомерно дорогостоящей. ^[116]

Спустя годы на поверхности Луны были обнаружены следы воды. ^[117] В 1994 году эксперимент с бистатическим радаром, проведенный на космическом корабле « Клементина» , указал на существование небольших замороженных карманов с водой вблизи поверхности. Однако более поздние радиолокационные наблюдения Аресибо предполагают, что эти находки могут быть скорее породами, выброшенными из молодых ударных кратеров. ^[118] В 1998 году нейтронный спектрометр на космическом корабле Lunar Prospector показал, что высокие концентрации водорода присутствуют на первом метре глубины в реголите вблизи полярных регионов. ^[119] Бусинки вулканической лавы, доставленные на Землю на борту «Аполлона-15», показали небольшое количество воды внутри них. ^[120]

Космический аппарат Chandrayaan-1 2008 года с тех пор подтвердил существование поверхностного водяного льда с помощью бортовой программы Moon Mineralogy Mapper . Спектрометр наблюдал линии поглощения, общие для гидроксила , в отраженном солнечном свете, что свидетельствует о наличии большого количества водяного льда на поверхности Луны. Космический аппарат показал, что концентрации могут достигать 1000  ppm . ^[121] Используя спектры отражения картографа, непрямое освещение областей в тени подтвердило наличие водяного льда в пределах 20 ° широты обоих полюсов в 2018 году. ^[122] В 2009 году LCROSS направил ударный элемент массой 2300 кг (5100 фунтов) в постоянно затененный полярный кратер. , и обнаружил не менее 100 кг (220 фунтов) воды в шлейфе выброшенного материала. ^{[123] [124]} Другое исследование данных LCROSS показало, что количество обнаруженной воды было ближе к 155 ± 12 кг (342 ± 26 фунтов). ^[125]

В мае 2011 года сообщалось о 615–1410 ppm воды во включениях расплава в лунном образце 74220 ^[126], знаменитом высокотитановом «оранжевом стеклянном грунте» вулканического происхождения, собранном во время миссии Apollo 17 в 1972 году. извержения на Луне примерно 3,7 миллиарда лет назад. Эта концентрация сопоставима с концентрацией магмы в верхней мантии Земли . Несмотря на значительный селенологический интерес, это объявление мало утешает потенциальных лунных колонистов - образец образовался на много километров под поверхностью, а включения настолько труднодоступны, что потребовалось 39 лет, чтобы найти их в таком состоянии. -арт ионный микрозонд.

Анализ результатов Лунного минералогического картографа (M3) впервые выявил в августе 2018 года «окончательные доказательства» наличия водяного льда на поверхности Луны. ^{[127] [128]} Данные показали отчетливые отражающие признаки водяного льда, в отличие от пыли и других отражающих веществ. ^[129] Ледяные отложения были обнаружены на северном и южном полюсах, хотя их больше на юге, где вода задерживается в постоянно затененных кратерах и трещинах, что позволяет ей оставаться в виде льда на поверхности, поскольку они защищены от воды. солнце. ^{[127] [129]}

В октябре 2020 года астрономы сообщили об обнаружении молекулярной воды на освещенной солнцем поверхности Луны несколькими независимыми космическими аппаратами, включая Стратосферную обсерваторию инфракрасной астрономии (SOFIA). ^{[130] [131] [132] [133]}

Состояние поверхности

Поверхность Луны представляет собой экстремальную среду с температурами от 140 ° C до−171 ° C , атмосферное давление 10 ⁻¹⁰  Па и высокий уровень ионизирующего излучения Солнца и космических лучей . Считается, что открытые поверхности космических кораблей вряд ли будут содержать бактериальные следы после всего лишь одного лунного витка. ^[134] Поверхностная гравитация Луны составляет приблизительно 1,625 м / с ² , что составляет около 16,6% от земной поверхности или 0,166 ɡ . ^[4]

Атмосфера

Атмосфера Луны настолько разрежена, что почти вакуум , с общей массой менее 10 тонн (9,8 длинных тонн; 11 коротких тонн). ^[137] Поверхностное давление этой небольшой массы составляет около 3 × 10 ^-15  атм (0,3  нПа ); он меняется в зависимости от лунного дня. Его источники включают газовыделение и распыление в результате бомбардировки лунного грунта ионами солнечного ветра. ^{[14] [138]} Обнаруженные элементы включают натрий и калий , образующиеся при распылении (также обнаруженные в атмосферах Меркурия и Ио ); гелий-4 и неон ^[139] из солнечного ветра; а также аргон-40 , радон-222 и полоний-210 , дегазированные после их образования в результате радиоактивного распада в коре и мантии. ^{[140] [141]} Отсутствие таких нейтральных частиц (атомов или молекул), как кислород , азот , углерод , водород и магний , присутствующих в реголите , не изучено. ^[140] Водяной пар был обнаружен Chandrayaan-1, и было обнаружено, что он изменяется в зависимости от широты с максимумом ~ 60–70 градусов; возможно, он образуется в результате сублимации водяного льда в реголите. ^[142] Эти газы либо возвращаются в реголит из-за гравитации Луны, либо теряются в космосе либо из-за давления солнечного излучения, либо, если они ионизированы, уносятся магнитным полем солнечного ветра. ^[140]

Исследования образцов лунной магмы, извлеченных с помощью миссий Аполлон, показывают, что когда-то Луна обладала относительно толстой атмосферой в течение 70 миллионов лет между 3 и 4 миллиардами лет назад. Эта атмосфера, образовавшаяся из газов, выброшенных в результате извержений вулканов на Луне, была вдвое толще атмосферы современного Марса . В конце концов, древняя лунная атмосфера была унесена солнечными ветрами и рассеяна в космосе. ^[143]

Пыль

Вокруг Луны существует постоянное облако пыли на Луне, которое создается небольшими частицами комет. По оценкам, каждые 24 часа на поверхность Луны падает 5 тонн кометных частиц, что приводит к выбросу частиц пыли. Пыль остается над Луной примерно 10 минут, 5 минут поднимается и 5 минут падает. В среднем над Луной находится 120 килограммов пыли, поднимающейся на высоту до 100 километров над поверхностью. Подсчет пыли, проведенный LADEE 's Lunar Dust EXperiment (LDEX), показал, что количество частиц достигает пика во время метеорных потоков Геминид , Квадрантид , Северных Таурид и Омикрон Центавриды , когда Земля и Луна проходят сквозь обломки комет. Лунное пылевое облако асимметрично, оно более плотное вблизи границы между дневной и ночной сторонами Луны. ^{[144] [145]}

Лунное расстояние

Мгновенное расстояние Земля-Луна или расстояние до Луны - это расстояние от центра Земли до центра Луны. Лунное расстояние (LD или ${\ textstyle \ Delta _ {\ oplus L}}$), или характеристическое расстояние Земля-Луна, является единицей измерения в астрономии . С технической точки зрения, это большая полуось геоцентрической лунной орбиты . Расстояние до Луны составляет примерно 400 000 км , что составляет четверть миллиона миль или 1,28 световой секунды . Это примерно в тридцать раз больше диаметра Земли .

• 

  Масштабная модель системы Земля – Луна: размеры и расстояния указаны в масштабе.

Минимальное, среднее и максимальное расстояние от Луны до Земли с ее угловым диаметром, если смотреть с поверхности Земли, в масштабе

Орбита

Система Земля – Луна (схема)

Из-за приливной блокировки вращение Луны вокруг собственной оси синхронно с периодом ее обращения вокруг Земли. Луна совершает полный оборот вокруг Земли относительно неподвижных звезд примерно раз в 27,3 дня, ^[g] ее звездный период . Однако, поскольку Земля движется по своей орбите вокруг Солнца в одно и то же время, Луне требуется немного больше времени, чтобы показать ту же фазу для Земли, что составляет около 29,5 дней; ^[h] его синодический период . ^{[80] [146]}

В отличие от большинства спутников других планет, Луна вращается ближе к плоскости эклиптики, чем к плоскости экватора планеты . Орбита Луны слегка нарушается Солнцем и Землей множеством мелких, сложных и взаимодействующих способов. Например, плоскость орбиты Луны постепенно поворачивается каждые 18,61  года ^[147], что влияет на другие аспекты движения Луны. Эти последующие эффекты математически описываются законами Кассини . ^[148]

Наклон оси Луны относительно эклиптики составляет всего 1,5427 ° ^{[8] [149], что} намного меньше, чем 23,44 ° Земли. Из-за этого солнечное освещение Луны намного меньше меняется в зависимости от сезона, а топографические детали играют решающую роль в сезонных эффектах. ^[150] Из изображений, сделанных Клементиной в 1994 году, кажется, что четыре горных района на краю кратера Пири на северном полюсе Луны могут оставаться освещенными в течение всего лунного дня , создавая пики вечного света . На Южном полюсе таких регионов нет. Точно так же есть места, которые остаются в постоянной тени на дне многих полярных кратеров ^[115], и эти « кратеры вечной тьмы » чрезвычайно холодны: Lunar Reconnaissance Orbiter измерил самые низкие летние температуры в кратерах на южном полюсе - 35 К. (-238 ° C; -397 ° F) ^[151] и всего 26 K (-247 ° C; -413 ° F) близко к зимнему солнцестоянию в северном полярном кратере Эрмит . Это самая низкая температура в Солнечной системе, когда-либо измеренная с помощью космического корабля, даже холоднее, чем на поверхности Плутона . ^[150] Сообщается о средних температурах поверхности Луны, но температуры в разных областях будут сильно различаться в зависимости от того, находятся ли они в солнечном свете или в тени. ^[152]

Относительный размер

Спутник DSCOVR видит Луну, проходящую перед Землей

Луна - исключительно большой естественный спутник по сравнению с Землей: ее диаметр составляет более четверти, а масса - 1/81 массы Земли. ^[80] Это самая большая луна в Солнечной системе по сравнению с размером ее планеты, ^[i] хотя Харон больше по сравнению с карликовой планетой Плутон, его масса составляет 1/9 массы Плутона. ^{[j] [153]} Барицентр Земли и Луны , их общий центр масс, расположен на 1700 км (1100 миль) (около четверти радиуса Земли) под поверхностью Земли.

Земля обращается вокруг барицентра Земля-Луна один раз в звездный месяц со скоростью 1/81 от скорости Луны, или около 12,5 метров (41 фут) в секунду. Это движение накладывается на гораздо большее вращение Земли вокруг Солнца со скоростью около 30 километров (19 миль) в секунду.

Площадь поверхности Луны немного меньше площади Северной и Южной Америки вместе взятых.

Появление с Земли

Синхронное вращение Луны , как она вращается результаты Земные в нем всегда держать почти то же самое лицо , обращенное к планете. Однако из-за эффекта либрации около 59% поверхности Луны можно увидеть с Земли. Сторона Луны, обращенная к Земле, называется ближней стороной , а противоположная - обратной стороной . Дальнюю сторону часто неточно называют «темной стороной», но на самом деле она освещается так же часто, как и ближняя сторона: раз в 29,5 земных суток. В новолуние ближняя сторона темная. ^[154]

Изначально Луна вращалась с большей скоростью, но в начале своей истории ее вращение замедлилось и стало приливно заблокированным в этой ориентации в результате фрикционных эффектов, связанных с приливными деформациями, вызванными Землей. ^[155] Со временем энергия вращения Луны вокруг своей оси рассеивалась в виде тепла, пока не прекратилось вращение Луны относительно Земли. В 2016 году планетологи, используя данные, собранные в ходе миссии NASA Lunar Prospector в 1998-99 годах , обнаружили две богатые водородом области (скорее всего, бывший водяной лед) на противоположных сторонах Луны. Предполагается, что эти пятна были полюсами Луны миллиарды лет назад, прежде чем она была приливно привязана к Земле. ^[156]

У Луны исключительно низкое альбедо , поэтому ее коэффициент отражения немного выше, чем у изношенного асфальта . Несмотря на это, это самый яркий объект на небе после Солнца . ^{[80] [k]} Это частично связано с увеличением яркости всплеска оппозиции ; Луна в четвертьфазы ярче всего на одну десятую, а не вдвое ярче, как при полной луне . ^[157] Кроме того, постоянство цвета в зрительной системе изменяет отношения между цветами объекта и его окружения, и поскольку окружающее небо сравнительно темное, залитая солнцем Луна воспринимается как яркий объект. Края полной луны , кажется , так ярко , как в центре, без потемнения к краю , из-за отражательные свойства от лунного грунта , которые retroreflects светящихся больше к Солнцу , чем в других направлениях. Луна действительно кажется больше, когда приближается к горизонту, но это чисто психологический эффект, известный как иллюзия Луны , впервые описанный в 7 веке до нашей эры. ^[158] Угловой диаметр полной Луны на небе составляет около 0,52 ° (в среднем), что примерно соответствует видимому размеру Солнца (см. § Затмения ).

Наивысшая высота Луны в момент кульминации зависит от ее фазы и времени года. Полнолуние является самым высоким в небе зимой (для каждого полушария). Ориентация полумесяца Луны также зависит от широты места наблюдения; наблюдатель в тропиках может увидеть полумесяц в форме улыбки . ^[159] Луна видна в течение двух недель каждые 27,3 дня на Северном и Южном полюсах . Зоопланктон в Арктике использует лунный свет, когда Солнце месяцами находится за горизонтом . ^[160]

Расстояние между Луной и Землей варьируется от примерно 356,400 км (221500 миль) до 406,700 км (252700 миль) в перигее (ближайший) и апогее (дальний), соответственно. 14 ноября 2016 года в полной фазе он был ближе к Земле, чем был с 1948 года, на 14% ближе, чем его самое дальнее положение в апогее. ^[161] Сообщается как « суперлуна », эта ближайшая точка совпала в течение часа после полнолуния, и она была на 30% ярче, чем на самом большом расстоянии, потому что ее угловой диаметр на 14% больше и${\ displaystyle \ scriptstyle 1.14 ^ {2} \ приблизительно 1,30}$. ^{[162] [163] [164]} На более низких уровнях человеческое восприятие пониженной яркости в процентах определяется следующей формулой: ^{[165] [166]}

${\ displaystyle {\ text {воспринимаемое уменьшение}} \% = 100 \ times {\ sqrt {{\ text {фактическое уменьшение}} \% \ over 100}}}$

Когда фактическое снижение составляет 1,00 / 1,30 или около 0,770, воспринимаемое снижение составляет около 0,877 или 1,00 / 1,14. Это дает максимальное воспринимаемое увеличение на 14% между лунами апогея и перигея одной и той же фазы. ^[167]

Существуют исторические разногласия по поводу того, меняются ли элементы на поверхности Луны с течением времени. Сегодня многие из этих утверждений считаются иллюзорными и связаны с наблюдениями при различных условиях освещения, плохим астрономическим зрением или неадекватными рисунками. Тем не менее, газовыделение действительно иногда происходит и может быть причиной небольшого процента зарегистрированных лунных переходных явлений . Недавно было высказано предположение, что область лунной поверхности диаметром примерно 3 км (1,9 мили) была изменена в результате выброса газа около миллиона лет назад. ^{[168] [169]}

На внешний вид Луны, как и Солнца, может влиять атмосфера Земли . Обычными оптическими эффектами являются гало-кольцо 22 ° , образующееся, когда свет Луны преломляется через ледяные кристаллы высоких перисто-слоистых облаков, и меньшие корональные кольца, когда Луна видна через тонкие облака. ^[170]

Освещенная область видимой сферы (степень освещенности) определяется выражением ${\ Displaystyle (1- \ соз е) / 2 = \ грех ^ {2} (е / 2)}$, где ${\ displaystyle e}$- удлинение (т.е. угол между Луной, наблюдателем на Земле и Солнцем).

Затмения

Затмения происходят только тогда, когда Солнце, Земля и Луна находятся на прямой линии (называемой « сизигией »). Солнечные затмения происходят в новолуние , когда Луна находится между Солнцем и Землей. Напротив, лунные затмения происходят в полнолуние, когда Земля находится между Солнцем и Луной. Кажущийся размер Луны примерно такой же, как у Солнца, причем оба они рассматриваются с шириной почти полградуса. Солнце намного больше Луны, но это значительно большее расстояние, что дает ему такой же видимый размер, как гораздо более близкая и гораздо меньшая Луна с точки зрения Земли. Изменения видимого размера из-за некруглых орбит также почти одинаковы, хотя и происходят в разных циклах. Это делает возможными как полные (когда Луна кажется больше Солнца), так и кольцевые (когда Луна кажется меньше Солнца) солнечные затмения. ^[172] При полном затмении Луна полностью покрывает диск Солнца, и солнечная корона становится видимой невооруженным глазом . Поскольку расстояние между Луной и Землей очень медленно увеличивается со временем ^[173], угловой диаметр Луны уменьшается. Кроме того, по мере того, как он превращается в красного гиганта , размер Солнца и его видимый диаметр в небе медленно увеличиваются. ^[l] Комбинация этих двух изменений означает, что сотни миллионов лет назад Луна всегда полностью закрывала Солнце во время солнечных затмений, и кольцевые затмения были невозможны. Точно так же через сотни миллионов лет в будущем Луна больше не будет полностью покрывать Солнце, и полные солнечные затмения не произойдут. ^[174]

Поскольку орбита Луны вокруг Земли наклонена примерно на 5,145 ° (5 ° 9 ') к орбите Земли вокруг Солнца , затмения не происходят при каждом полнолунии и новолунии. Чтобы произошло затмение, Луна должна находиться около пересечения двух орбитальных плоскостей. ^[175] Периодичность и повторяемость затмений Солнца Луной и Луны Землей описывается саросом , период которого составляет приблизительно 18 лет. ^[176]

Поскольку Луна непрерывно закрывает обзор круглой области неба шириной в полградуса, ^{[m] [177]} связанный с этим феномен затмения возникает, когда яркая звезда или планета проходит за Луной и затемняется: скрывается из поля зрения. Таким образом, солнечное затмение - это затмение Солнца. Поскольку Луна сравнительно близка к Земле, затмения отдельных звезд не видны ни повсюду на планете, ни в одно и то же время. Из-за прецессии лунной орбиты каждый год закрываются разные звезды. ^[178]

Приливные эффекты

Либрации Луны через один лунный месяц. Также видно небольшое изменение визуального размера Луны с Земли.

Гравитационное притяжение масс друг к другу убывает обратно пропорционально квадрату расстояния этих масс друг от друга. В результате, немного большее притяжение Луны к ближайшей к Луне стороне Земли по сравнению с частью Земли напротив Луны приводит к возникновению приливных сил . Приливные силы влияют как на земную кору, так и на океаны.

Наиболее очевидный эффект приливных сил - это появление двух выпуклостей в океанах Земли: одно на стороне, обращенной к Луне, а другое - на противоположной стороне. Это приводит к повышению уровня моря, называемому океанскими приливами . ^[173] Когда Земля вращается вокруг своей оси, одна из океанических выпуклостей (прилив) удерживается на месте «под» Луной, в то время как другой такой прилив является противоположным. В результате примерно за 24 часа происходит два прилива и два отлива. ^[173] Поскольку Луна вращается вокруг Земли в том же направлении, что и Земля, приливы происходят примерно каждые 12 часов 25 минут; 25 минут - это время, когда Луна обращается вокруг Земли. Солнце оказывает такое же приливное воздействие на Землю, но его силы притяжения составляют всего 40% от сил Луны; Взаимодействие Солнца и Луны отвечает за весенние и непрямые приливы . ^[173] Если бы Земля была водным миром (миром без континентов), она произвела бы прилив длиной всего один метр, и этот прилив был бы очень предсказуем, но океанские приливы сильно изменяются другими эффектами: трением воды вращению Земли через дно океана, инерции движения воды, мелководным бассейнам океана у суши, всплескам воды между различными бассейнами океана. ^[179] В результате, время приливов в большинстве точек на Земле является результатом наблюдений, которые, кстати, объясняются теорией.

В то время как гравитация вызывает ускорение и движение жидких океанов Земли, гравитационная связь между Луной и твердым телом Земли в основном упругая и пластичная. Результатом является дальнейшее приливное воздействие Луны на Землю, которое вызывает выпуклость твердой части Земли, ближайшей к Луне. Задержки приливов и отливов как в океане, так и в твердых телах вызывают вращающий момент, противоположный вращению Земли. Это «истощает» угловой момент и кинетическую энергию вращения из вращения Земли, замедляя вращение Земли. ^{[173] [180]} Этот угловой момент, потерянный Землей, передается Луне в процессе (известном как приливное ускорение ), который поднимает Луну на более высокую орбиту и приводит к ее более низкой орбитальной скорости вокруг Земли. Таким образом, расстояние между Землей и Луной увеличивается , а вращение Земли замедляется. ^[180] Измерения от лазерных отражателей, оставленных во время миссий Аполлона ( эксперименты по определению расстояния до Луны), показали, что расстояние до Луны увеличивается на 38 мм (1,5 дюйма) в год (примерно с такой скоростью, с которой растут человеческие ногти). ^{[181] [182] [183]} Атомные часы также показывают, что земные сутки удлиняются примерно на 17  микросекунд каждый год, ^{[184] [185] [186]} медленно увеличивая скорость корректировки UTC на дополнительные секунды . Это приливное сопротивление будет продолжаться до тех пор, пока вращение Земли и орбитальный период Луны не совпадут, создавая взаимную приливную блокировку между ними и подвешивая Луну на одном меридиане (в настоящее время так обстоит дело с Плутоном и его спутником Хароном). Однако Солнце станет красным гигантом, поглотившим систему Земля-Луна задолго до этого явления. ^{[187] [188]}

Аналогичным образом на поверхности Луны наблюдаются приливы амплитудой около 10 см (4 дюйма) в течение 27 дней с тремя составляющими: фиксированный из-за Земли, потому что они находятся в синхронном вращении , и переменный прилив из-за эксцентриситета орбиты и наклона. , и небольшой изменяющийся компонент от Солнца. ^[180] Индуцированная Землей переменная составляющая возникает из-за изменения расстояния и либрации в результате эксцентриситета и наклона Луны (если бы орбита Луны была идеально круговой и не наклонной, были бы только солнечные приливы). ^[180] Освобождение также изменяет угол обзора Луны, позволяя со временем видеть с Земли около 59% ее поверхности. ^[80] Кумулятивные эффекты стресса, создаваемого этими приливными силами, вызывают лунотрясения . Лунотрясения гораздо реже и слабее землетрясений, хотя лунные землетрясения могут длиться до часа - значительно дольше, чем землетрясения - из-за рассеяния сейсмических колебаний в сухой фрагментированной верхней коре. Существование лунотрясений было неожиданным открытием сейсмометров, установленных на Луне астронавтами " Аполлона" с 1969 по 1972 год. ^[189]

Согласно последним исследованиям, ученые предполагают, что влияние Луны на Землю может способствовать поддержанию магнитного поля Земли . ^[190]

Перед космическим полетом

Карта Луны Иоганна Гевелия из его Selenographia (1647 г.), первая карта, включающая зоны либрации.

Одним из наиболее ранних обнаруженных возможных изображений Луны является наскальная резьба « Ортостат 47» возрастом 5000 лет в городе Ноут , Ирландия. ^{[191] [192]}

Понимание циклов Луны была раннее развитие астрономии: в 5 веке до н.э. , вавилонские астрономы записали на 18-летний Сарос цикл из лунных затмений , ^[193] и индийские астрономы описывали ежемесячное удлинение Луны. ^[194] китайский астроном Ши Шэнь (эт. 4 - го века до н.э.) дал указания для предсказания солнечных и лунных затмений. ^{[195] ( p411 )} Позже стали понятны физическая форма Луны и причина лунного света . Древнегреческий философ Анаксагор (д. 428 г. до н.э.) считал , что Солнце и Луна были и гигантские сферические камни, и что последний отражает свет первого. ^{[196] [195] ( p227 )} Хотя китайцы династии Хань считали, что Луна является энергией, приравненной к ци , их теория «радиационного влияния» также признавала, что свет Луны был просто отражением Солнца, и Цзин Фанг (78–37 до н.э.) отметил сферичность Луны. ^{[195] ( pp413–414 )} Во 2 веке нашей эры Люциан написал роман «Правдивая история» , в котором герои путешествуют на Луну и встречаются с ее обитателями. В 499 году нашей эры индийский астроном Арьябхата упомянул в своей книге «Арьябхатия», что отраженный солнечный свет является причиной сияния Луны. ^[197] Астроном и физик Альхазен (965–1039) обнаружил, что солнечный свет не отражался от Луны, как зеркало, но что свет испускался из каждой части освещенной солнцем поверхности Луны во всех направлениях. ^[198] Шэнь Го (1031–1095) из династии Сун создал аллегорию, приравнивающую растущую и убывающую луну к круглому световому шару из серебра, который, если его залить белым порошком и посмотреть сбоку, будет казаться полумесяц. ^{[195] ( стр. 415–416 )}

Наброски Луны Галилея из книги Сидерея Нунция

В описании Вселенной Аристотелем (384–322 до н.э.) Луна обозначила границу между сферами изменчивых элементов (земля, вода, воздух и огонь) и бессмертными звездами эфира , влиятельной философией, которая будет доминировать. на века. ^[199] Тем не менее, в до н.э. 2 , Селевк из Селевкии правильно предположил , что приливы были обусловлены притяжением Луны, и что их высота зависит от положения относительно Луны к Солнцу . ^[200] В том же веке Аристарх вычислил размер и расстояние Луны от Земли, получив значение расстояния примерно в двадцать раз больше радиуса Земли . Эти цифры были значительно улучшены Птолемеем (90–168 гг. Н.э.): его значения среднего расстояния, в 59 раз превышающего радиус Земли, и диаметра 0,292 диаметра Земли были близки к правильным значениям примерно 60 и 0,273 соответственно. ^[201] Архимед (287–212 до н.э.) спроектировал планетарий, который мог рассчитывать движения Луны и других объектов Солнечной системы. ^[202]

В средние века , до изобретения телескопа, Луна все больше воспринималась как сфера, хотя многие считали ее «идеально гладкой». ^[203]

В 1609 году Галилео Галилей использовал один из первых телескопов для рисования Луны для своей книги Sidereus Nuncius и пришел к выводу, что она не была гладкой, но имела горы и кратеры. Томас Харриот сделал, но не опубликовал такие рисунки несколькими месяцами ранее. Затем последовало телескопическое картирование Луны: позже, в 17 веке, усилия Джованни Баттиста Риччоли и Франческо Мария Гримальди привели к созданию системы именования лунных объектов, которая используется сегодня. Чем точнее 1834-1836 Маппа Selenographica из Wilhelm пива и Иоганн Генрих Mädler , и сопутствующее 1837 книги Der Mond , в первую -тригонометрически точного изучения лунной поверхности, включены высоты более тысячи гор, и ввел изучение Луны с точностью, возможной в земной географии. ^[204] Лунные кратеры, впервые отмеченные Галилеем, считались вулканическими до предположения 1870-х годов Ричарда Проктора о том, что они образовались в результате столкновений. ^[80] Эта точка зрения получила поддержку в 1892 году благодаря экспериментам геолога Гроува Карла Гилберта и сравнительным исследованиям с 1920 по 1940-е гг. ^{[205], которые} привели к развитию стратиграфии Луны , которая к 1950-м годам становилась новой и растущей отраслью. из астрогеологии . ^[80]

1959–1970-е годы

Между первым приход человека с роботизированной советской Luna программой в 1958 году, в 1970 - е года с последними представительствами экипажа США Apollo посадок и последней Луной миссии в 1976 годе холодной войны -inspired космической гонки между СССР и США привела к рост интереса к исследованию Луны . После того, как пусковые установки получили необходимые возможности, эти страны отправили необитаемые зонды как на пролет, так и на удар / посадку.

Советские миссии

Космические аппараты советской программы « Луна » были первыми, кто выполнил ряд задач: после трех безымянных неудачных миссий в 1958 году ^[206] первым созданным человеком объектом, который избежал гравитации Земли и пролетел вблизи Луны, была Луна-1 ; Первым искусственным объектом, столкнувшимся с лунной поверхностью, была Луна 2 , а первые фотографии обычно закрытой обратной стороны Луны были сделаны Луной 3 в 1959 году.

Первый космический аппарат для выполнения успешной лунной мягкой посадки был Луна 9 и первый необитаемый автомобиль на орбиту Луна была Луной 10 , как в 1966 году ^[80] Рок и почвенных образцах были доставлены на Землю три Luna возвращение образца миссий ( Luna 16 в 1970 году, Луна 20 в 1972 году и Луна 24 в 1976 году), что в сумме вернуло 0,3 кг. ^[207] Два новаторских робота- вездехода приземлились на Луну в 1970 и 1973 годах в рамках советской программы Лунохода .

Луна 24 была последней советской миссией на Луну.

Миссии США

В конце 1950-х годов, в разгар холодной войны, армия Соединенных Штатов провела секретное технико-экономическое обоснование, в котором предлагалось строительство укомплектованного военного форпоста на Луне под названием Project Horizon с потенциалом для выполнения широкого спектра миссий, от научных исследований до ядерная бомбардировка Земли. Исследование включало возможность проведения ядерных испытаний на Луне. ^{[208] [209]} Военно-воздушные силы, которые в то время конкурировали с армией за ведущую роль в космической программе, разработали свой собственный аналогичный план под названием Lunex . ^{[210] [211] [208]} Однако оба эти предложения в конечном итоге были отклонены, поскольку космическая программа была в значительной степени передана от военных гражданскому агентству НАСА. ^[211]

После того, как в 1961 году президент Джон Кеннеди взял на себя обязательство осуществить пилотируемую посадку на Луну до конца десятилетия, Соединенные Штаты под руководством НАСА запустили серию беспилотных зондов для изучения лунной поверхности в рамках подготовки к полетам человека: Лаборатория Реактивного «s программа Ranger произвела первый крупный план; программа Lunar Orbiter создала карты всей Луны; программа Surveyor приземлился свой первый космический корабль через четыре месяца после того, как Луна 9 . Параллельно разрабатывалась программа «Аполлон» с экипажем; После серии испытаний космического корабля «Аполлон» на околоземной орбите без экипажа и экипажа и в результате возможной посадки советского человека на Луну в 1968 году « Аполлон-8» совершил первый полет человека на лунную орбиту. Последующая высадка первых людей на Луну в 1969 году многими рассматривается как кульминация космической гонки. ^[212]

Нил Армстронг стал первым человеком, ступившим на Луну в качестве командира американской миссии « Аполлон-11 », впервые ступив на Луну в 02:56 UTC 21 июля 1969 года. ^[213] Приблизительно 500 миллионов человек во всем мире смотрели передачу через Apollo телекамера , крупнейшая телевизионная аудитория в прямом эфире в то время. ^{[214] [215]} В ходе миссий «Аполлон» с 11 по 17 (кроме « Аполлона-13» , который прервал запланированную посадку на Луну) было удалено 380,05 кг (837,87 фунта) лунных камней и почвы в 2196 отдельных образцах. ^[216] Посадка и возвращение на Луну в Америке стало возможным благодаря значительным технологическим достижениям в начале 1960-х годов в таких областях, как химия абляции , разработка программного обеспечения и технология возвращения в атмосферу , а также благодаря высококвалифицированному управлению огромными техническими задачами. ^{[217] [218]}

Пакеты научных приборов устанавливались на поверхность Луны во время всех посадок Аполлона. Долговечные приборные станции , включая датчики теплового потока, сейсмометры и магнитометры , были установлены на площадках посадки Аполлона 12 , 14 , 15 , 16 и 17 . Прямая передача данных на Землю завершилась в конце 1977 г. из-за бюджетных соображений, ^{[219] [220],} но поскольку решетки ретрорефлекторов с угловым кубом для лазерной локации на станциях являются пассивными инструментами, они все еще используются. Определение расстояния до станций обычно выполняется с наземных станций с точностью до нескольких сантиметров, и данные этого эксперимента используются для установления ограничений на размер ядра Луны. ^[221]

1970-е - настоящее время

В 1970-х годах, после лунной гонки, фокус астронавтических исследований сместился, поскольку такие зонды, как Pioneer 10 и программа Voyager, были отправлены во внешние области Солнечной системы . Последовали годы почти лунной тишины, прерванной только началом интернационализации космоса и Луны, например, благодаря переговорам по Лунному договору .

С 1990-х годов многие другие страны стали участвовать в непосредственном исследовании Луны. В 1990 году Япония стала третьей страной, которая вывела космический корабль на лунную орбиту со своим космическим кораблем Hiten . Космический корабль выпустил на лунную орбиту зонд меньшего размера, Hagoromo , но передатчик вышел из строя, что помешало дальнейшему научному использованию миссии. ^[222] В 1994 году США отправили на лунную орбиту космический корабль « Клементина», созданный совместно Министерством обороны и НАСА . Эта миссия получила первую почти глобальную топографическую карту Луны и первые глобальные мультиспектральные изображения лунной поверхности. ^[223] За этим последовала миссия Lunar Prospector в 1998 году , инструменты которой показали наличие избыточного водорода на полюсах Луны, что, вероятно, было вызвано наличием водяного льда в нескольких верхних метрах реголита внутри постоянно затененные кратеры. ^[224]

Европейский космический аппарат SMART-1 , второй космический аппарат с ионным двигателем , находился на лунной орбите с 15 ноября 2004 г. до падения на Луну 3 сентября 2006 г. и произвел первое подробное исследование химических элементов на поверхности Луны. ^[225]

Амбициозная китайская программа исследования Луны началась с Chang'e 1 , который успешно вращался вокруг Луны с 5 ноября 2007 года до его контролируемого столкновения с Луной 1 марта 2009 года. ^[226] Она получила полную карту изображения Луны. Chang'e 2 , начиная с октября 2010 года, достиг Луны быстрее, нанес на карту Луну с более высоким разрешением в течение восьми месяцев, затем покинул лунную орбиту для длительного пребывания в лагранжевой точке L2 Земля-Солнце , прежде чем, наконец, выполнить Облет астероида 4179 Тутатис 13 декабря 2012 года, а затем его полет в глубокий космос. 14 декабря 2013 года « Чанъэ-3» высадил на поверхность Луны лунный аппарат , который, в свою очередь, развернул луноход по имени Юту (китайский: 玉兔; буквально «Нефритовый кролик»). Это была первая мягкая посадка на Луну после Луны 24 в 1976 году и первая миссия лунохода после Лунохода-2 в 1973 году. Еще одна миссия марсохода ( Chang'e 4 ) была запущена в 2019 году, став первым космическим кораблем, совершившим посадку на далеком расстоянии от Луны. боковая сторона. Китай намерен вслед за этим подготовить пробную миссию по возвращению ( Chang'e 5 ) в 2020 году. ^[227]

Между 4 октября 2007 и 10 июня 2009 года Японского агентства аэрокосмических исследований «s Кагуя (Selene) миссии, лунный орбитальный аппарат оснащен видео высокой четкости камерой, и два маленьких спутника радиопередатчик, полученные данные лунные геофизиков и взял первый фильмы высокой четкости из-за пределов околоземной орбиты. ^{[228] [229]} Первая лунная миссия Индии, Чандраяан-1 , находилась на орбите с 8 ноября 2008 г. до потери контакта 27 августа 2009 г., создав химическую, минералогическую и фотогеологическую карту лунной поверхности с высоким разрешением и подтвердив наличие молекул воды в лунном грунте . ^[230] Индийская организация космических исследований планируется запуск Чандраян-2 в 2013 году, который включал бы русский роботизированной луноход. ^{[231] [232]} Однако неудача российской миссии « Фобос-Грунт » задержала этот проект, и он был запущен 22 июля 2019 года. Посадочный модуль Vikram попытался приземлиться в районе южного полюса Луны 6 сентября, но потерял сигнал в 2,1 км (1,3 мили). Что произошло после этого, неизвестно.

18 июня 2009 г. США совместно запустили лунный разведывательный орбитальный аппарат (LRO) и ударный и последующий наблюдательный орбитальный аппарат LCROSS ; LCROSS завершил свою миссию, осуществив запланированное и широко наблюдаемое столкновение в кратере Кабеус 9 октября 2009 года ^{[233], в} то время как LRO в настоящее время работает, получая точную лунную альтиметрию и изображения с высоким разрешением. В ноябре 2011 года LRO прошел над большим ярким кратером Аристарх . НАСА опубликовало фотографии кратера 25 декабря 2011 года. ^[234]

Два космических корабля NASA GRAIL начали вращаться вокруг Луны около 1 января 2012 года ^[235] с миссией, чтобы узнать больше о внутренней структуре Луны. Зонд НАСА LADEE , разработанный для изучения лунной экзосферы , вышел на орбиту 6 октября 2013 года.

Будущее

Предстоящие лунные миссии включают в себя российский « Луна-Глоб» : беспилотный посадочный модуль с набором сейсмометров и орбитальный аппарат, основанный на неудавшейся марсианской миссии « Фобос-Грунт ». ^[236] Исследования Луны, финансируемые из частных источников, были поддержаны объявленной 13 сентября 2007 года премией Google Lunar X Prize , которая предлагает 20 миллионов долларов США каждому, кто может посадить роботизированный вездеход на Луну и соответствовать другим указанным критериям. ^[237]

НАСА начало планировать возобновление полетов людей после призыва президента США Джорджа Буша 14 января 2004 года к полету человека на Луну к 2019 году и строительству лунной базы к 2024 году. ^[238] Программа Constellation была профинансирована и строительство и испытания , начатые на пилотируемых космических аппаратов и ракет - носителей , ^[239] и проектные исследования для лунной базы. ^[240] Однако эта программа была отменена в 2010 году и в конечном итоге была заменена программой Артемиды, поддерживаемой Дональдом Трампом , которая планирует вернуть людей на Луну к 2025 году. ^[241] Индия также выразила надежду на отправку людей на Луну. к 2020 г. ^[242]

28 февраля 2018 года SpaceX , Vodafone , Nokia и Audi объявили о сотрудничестве по установке сети беспроводной связи 4G на Луне с целью потоковой передачи видеоматериалов с поверхности на Землю. ^[243]

Недавние сообщения также указывают на намерение НАСА отправить женщину-астронавта на Луну в рамках своей запланированной миссии на середину 2020-х годов. ^[244]

Планируемые коммерческие миссии

В 2007 году фонд X Prize Foundation вместе с Google учредил премию Google Lunar X Prize для поощрения коммерческих усилий на Луну. Приз в размере 20 миллионов долларов должен был быть присужден первому частному предприятию, совершившему полет на Луну с помощью роботизированного посадочного модуля к концу марта 2018 года, с дополнительными призами в размере 10 миллионов долларов за дальнейшие вехи. ^{[245] [246]} По состоянию на август 2016 года в соревнованиях участвовали 16 команд. ^[247] В январе 2018 года фонд объявил, что приз останется невостребованным, поскольку ни одна из команд-финалистов не сможет предпринять попытку запуска к установленному сроку. ^[248]

В августе 2016 года правительство США предоставило американскому стартапу Moon Express разрешение на посадку на Луну. ^[249] Это был первый случай, когда частному предприятию было предоставлено право сделать это. Это решение рассматривается как прецедент, помогающий определить нормативные стандарты для будущей коммерческой деятельности в дальнем космосе. Раньше деятельность частных компаний была ограничена на Земле или вокруг Земли. ^[249]

29 ноября 2018 года НАСА объявило, что девять коммерческих компаний будут соревноваться за получение контракта на отправку небольших полезных нагрузок на Луну в так называемых коммерческих Lunar Payload Services . По словам администратора НАСА Джима Бриденстайна , «мы создаем внутренние американские возможности, чтобы возвращаться и возвращаться на поверхность Луны». ^[250]

Человеческое воздействие

Помимо следов человеческой деятельности на Луне, здесь были некоторые предполагаемые постоянные инсталляции, такие как произведение искусства Лунного музея , послания доброй воли Аполлона-11 , шесть лунных табличек , мемориал павшим астронавтам и другие артефакты.

Инфраструктура

Долгосрочные миссии продолжают быть активными: некоторые орбитальные аппараты, такие как запущенный в 2009 году Lunar Reconnaissance Orbiter, наблюдающий за Луной для будущих миссий, а также некоторые лендеры, такие как запущенный в 2013 году Chang'e 3 с его лунным ультрафиолетовым телескопом, все еще работающий. ^[251]

Есть несколько миссий различных агентств и компаний, запланированных для обеспечения длительного присутствия человека на Луне, при этом Лунные врата являются наиболее продвинутым проектом в настоящее время в рамках программы Artemis .

Астрономия с Луны

На протяжении многих лет Луна считалась отличным местом для размещения телескопов. ^[252] Это относительно недалеко; астрономическое видение - не проблема; некоторые кратеры около полюсов постоянно темные и холодные, и поэтому особенно полезны для инфракрасных телескопов ; а радиотелескопы на дальней стороне будут защищены от радиопереговоров Земли. ^[253] лунный грунт , хотя это создает проблему для каких - либо подвижных частей телескопов , может быть смешана с углеродными нанотрубками и эпоксидами и использовал в строительстве зеркал до 50 метров в диаметре. ^[254] Лунный зенитный телескоп можно дешево сделать с использованием ионной жидкости . ^[255]

В апреле 1972 года миссия « Аполлон-16 » записала различные астрономические фотографии и спектры в ультрафиолете с помощью камеры / спектрографа в дальнем ультрафиолете . ^[256]

Жизнь на Луне

Люди оставались на Луне несколько дней, например, во время Аполлона-17 . ^[257] Одной из особых проблем повседневной жизни астронавтов во время их пребывания на поверхности является лунная пыль, прилипшая к их скафандрам и переносимая в их жилища. Впоследствии астронавты попробовали и понюхали пыль, назвав ее «ароматом Аполлона». ^[258] Это загрязнение представляет опасность, поскольку мелкая лунная пыль может вызвать проблемы со здоровьем . ^[258]

В 2019 году по крайней мере одно семя растения проросло в ходе эксперимента, которое было перенесено вместе с другими маленькими живыми существами с Земли на спускаемый аппарат Chang'e 4 в его лунной микроэкосистеме . ^[259]

Хотя аппараты « Луна» разбросали вымпелы Советского Союза на Луне, а американские флаги были символически установлены на местах приземления астронавтами «Аполлона» , ни одна страна не претендует на владение какой-либо частью поверхности Луны. ^[260] Россия, Китай, Индия и США являются участниками Договора по космосу 1967 года , ^[261] который определяет Луну и все космическое пространство как « провинцию всего человечества ». ^[260] Этот договор также ограничивает использование Луны в мирных целях, явно запрещая военные объекты и оружие массового уничтожения . ^[262] Соглашение о Луне 1979 года было создано, чтобы ограничить эксплуатацию ресурсов Луны какой-либо отдельной страной, но по состоянию на январь 2020 года оно было подписано и ратифицировано только 18 странами, ^[263] ни одна из которых не занимается самостоятельным запуском. освоение космоса человеком . Хотя несколько человек заявили о Луне полностью или частично, ни одна из них не считается заслуживающей доверия. ^{[264] [265] [266]}

В 2020 году президент США Дональд Трамп подписал указ под названием «Поощрение международной поддержки восстановления и использования космических ресурсов». В приказе подчеркивается, что «Соединенные Штаты не рассматривают космическое пространство как« всеобщее достояние » » и называет Соглашение о Луне «неудачной попыткой ограничить свободное предпринимательство». ^{[267] [268]}

Декларация прав Луны ^[269] была создана группа «адвокатов, космических археологов и заинтересованных граждан» в 2021 году, опираясь на прецедентах в правах природы движения и концепции правосубъектности не-человеческих лиц в космос. ^[270]

Координация

В свете будущего развития Луны были созданы несколько международных и космических агентств :

• Международная рабочая группа по исследованию Луны (ILEWG)
• Ассоциация Лунной Деревни (MVA)
• Международная координационная группа по исследованию космоса (ISECG)

Луна, Луна, из 1550 издания Гвидо Бонатти «s Liber Astronomiae

Мифология

Солнце и Луна с лицами (гравюра на дереве 1493 г.)

Контраст между более яркими высокогорьями и более темными морями создает узоры, видимые в разных культурах, например, Человек на Луне , кролик и буйвол. Во многих доисторических и древних культурах Луна олицетворялась как божество или другое сверхъестественное явление, и астрологические взгляды на Луну продолжают распространяться.

В протоиндоевропейской религии Луна олицетворялась как мужской бог * Meh 1 not . ^[271] Древние шумеры считали , что Луна бог Нанна , ^{[272] [273]} , который был отцом Инанна , богиня планеты Венера , ^{[272] [273]} и Уту , бог Солнца ^{[272] [273]} Нанна была позже известна как Син, ^{[273] [272]} и была особенно связана с магией и колдовством. ^[272] В греко-римской мифологии Солнце и Луна представлены мужчиной и женщиной соответственно ( Гелиос / Сол и Селена / Луна ); ^[271] это развитие уникально для восточного Средиземноморья ^[271], и следы более раннего мужского бога луны в греческой традиции сохранились в образе Менелая . ^[271]

В месопотамской иконографии полумесяц был основным символом Нанна-Син. ^[273] В древнегреческом искусстве богиня Луны Селена изображалась с полумесяцем на головном уборе, напоминающим рога. ^{[274] [275]} Расположение звезды и полумесяца также восходит к бронзовому веку, представляя либо Солнце и Луну, либо Луну и планету Венера, вместе. Он стал представлять богиню Артемиду или Гекату , а благодаря покровительству Гекаты стал использоваться как символ Византии .

Иконографическая традиция изображения Солнца и Луны с лицами сложилась в период позднего средневековья.

Расщепление Луны ( арабский : انشقاق القمر ) это чудо связано с Мухаммадом . ^[276] Песня под названием «Moon Anthem» была выпущена по случаю высадки индийского Chandrayan-II на Луну. ^[277]

Календарь

Регулярные фазы Луны делают их удобным хронометром, а периоды ее роста и убывания составляют основу многих самых старых календарей. Некоторые полагают, что счетные палочки , кости с зазубринами, датируемые 20–30 000 лет назад, отмечают фазы Луны. ^{[278] [279] [280]} ~ 30-дневный месяц является приближением лунного цикла . Английское существительное месяц и родственные ему слова в других германских языках происходят от протогерманского * mǣnṓth- , который связан с вышеупомянутым протогерманским * mnōn , что указывает на использование лунного календаря среди германских народов ( германский календарь ) до к принятию солнечного календаря . ^[281] PIE корень из луны , * Мех ₁ NÖT , происходит от PIE словесного корня * Мех ₁ - «измерить», «indicat [ я ] функциональную концепцию Луны, т.е. маркерного месяца» ( ср . английские слова measure и menstrual ), ^{[282] [283] [284]} и повторяют важность Луны для многих древних культур в измерении времени (см. латинские mensis и древнегреческие μείς ( meis ) или μήν (mēn), что означает «месяц»). "). ^{[285] [286] [287] [288]} Большинство исторических календарей являются лунно-солнечными . Исламский календарь 7-го века является примером чисто лунного календаря , в котором месяцы традиционно определяются визуальным наблюдением хилала или самого раннего полумесяца над горизонтом. ^[289]

Лунный эффект

Лунный эффект - это предполагаемая недоказанная корреляция между конкретными стадиями лунного цикла длиной примерно 29,5 дней и поведением и физиологическими изменениями у живых существ на Земле, включая людей.

Луна долгое время особенно ассоциировалась с безумием и иррациональностью; слова безумие и безумие (популярное сокращение псих ) произошли от латинского названия Луны, Луны . Философы Аристотель и Плиний Старший утверждали, что полнолуние вызывает безумие у восприимчивых людей, полагая, что на мозг, который в основном состоит из воды, должна влиять Луна и ее власть над приливами, но гравитация Луны слишком мала, чтобы повлиять на что-либо. один человек. ^[290] Даже сегодня люди, которые верят в лунный эффект, утверждают, что количество случаев госпитализации в психиатрические больницы, дорожно-транспортных происшествий, убийств или самоубийств увеличивается во время полнолуния, но десятки исследований опровергают эти утверждения. ^{[290] [291] [292] [293] [294]}

Цитаты

• Изображения и видео НАСА о Луне
• Альбомы изображений и видеороликов с высоким разрешением от Шона Дорана, основанные на данных LROC , на Flickr и YouTube
• Видео (04:56) - Луна в 4K (НАСА, апрель 2018 г.) на YouTube
• Видео (04:47) - Луна в 3D (НАСА, июль 2018 г.) на YouTube

Картографические ресурсы

• Единая геологическая карта Луны - Геологическая служба США
• Moon Trek - интегрированный картографический браузер наборов данных и карт Луны.
• Луна на Google Maps , трехмерное изображение Луны, похожее на Google Earth
• «Сводный лунный атлас» . Лунно-планетный институт . Проверено 26 февраля 2012 года .
• Географический справочник планетарной номенклатуры (USGS) Список названий функций.
• "Клементина Лунный браузер изображений" . ВМС США . 15 октября 2003 . Проверено 12 апреля 2007 года .
• Глобусы с возможностью масштабирования в 3D:
  • «Гугл Луна» . 2007 . Проверено 12 апреля 2007 года .
  • «Луна» . World Wind Central . НАСА. 2007 . Проверено 12 апреля 2007 года .
• Эшлиман Р. "Лунные карты" . Планетарная картография и графика . Проверено 12 апреля 2007 года . Карты и панорамы мест посадки Аполлона
• Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) Кагуя (Селена) изображения
• Карта лунной поверхности Земли (4497 x 3150 пикселей)
• Большое изображение области северного полюса Луны. Архивировано 23 августа 2016 года с помощью Wayback Machine.
• Большое изображение области южного полюса Луны (1000x1000px)

Инструменты наблюдения

• "НАСА SKYCAL - Календарь событий неба" . НАСА. Архивировано из оригинального 20 -го августа 2007 года . Проверено 27 августа 2007 года .
• «Найдите восход, закат и фазу луны для местоположения» . 2008 . Проверено 18 февраля 2008 года .
• "Лунный дозор HMNAO" . 2005 . Проверено 24 мая 2009 года . Посмотрите, когда появится следующий новый полумесяц в любом месте.

Общий

• Лунное убежище ( строительство лунной базы с помощью 3D-печати )