Условия на поверхности

Орбита

С древних времён люди пытались описать и объяснить движение Луны. Со временем появлялись всё более точные теории.

Основой современных расчётов является теория Брауна. Созданная на рубеже XIX—XX веков, она описывала движение Луны с точностью измерительных приборов того времени. При этом в расчёте использовалось более 1400 членов (коэффициентов и аргументов при тригонометрических функциях).

Современная наука может рассчитывать движение Луны и проверять эти расчёты с ещё большей точностью. Методами лазерной локации расстояние до Луны измеряется с ошибкой в несколько сантиметров^[9]. Такую точность имеют не только измерения, но и теоретические предсказания положения Луны; для таких расчётов используются выражения с десятками тысяч членов и не существует предела их количества, если потребуется ещё более высокая точность.

В первом приближении можно считать, что Луна движется по эллиптической орбите с эксцентриситетом 0,0549 и большой полуосью 384 399 км. Реальное движение Луны довольно сложное, 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^[10]:

· обращение вокруг Земли по эллиптической орбите с периодом 27,32166 суток, это так называемый сидерический месяц (то есть движение измерено относительно звёзд);

· поворот плоскости лунной орбиты: её узлы (точки пересечения орбиты с эклиптикой) смещаются на запад, делая полный оборот за 18,6 лет. Это движение является прецессионным;

· поворот большой оси лунной орбиты (линии апсид) с периодом 8,8 лет (происходит в противоположном направлении, чем указанное выше движение узлов, то есть долгота перигея увеличивается);

· периодическое изменение наклона лунной орбиты по отношению к эклиптике от 4°59′ до 5°19′;

· периодическое изменение размеров лунной орбиты: перигея от 356,41 до 369,96 тыс. км, апогея от 404,18 до 406,74 тыс. км;

· постепенное удаление Луны от Земли вследствие приливного ускорения (примерно на 4 см в год), таким образом, её орбита представляет собой медленно раскручивающуюся спираль.

Общее строение

Луна состоит из коры, верхней мантии (астеносферы), средней мантии, нижней мантии и ядра. Атмосфера практически отсутствует. Поверхность Луны покрыта реголитом — смесью тонкой пыли и скалистых обломков, образующихся в результате столкновений метеоритов с лунной поверхностью. Ударно-взрывные процессы, сопровождающие метеоритную бомбардировку, способствуют взрыхлению и перемешиванию грунта, одновременно спекая и уплотняя частицы грунта. Толщина слоя реголита составляет от долей метра до десятков метров.

Толщина коры Луны меняется от 0 до 105 км. По данным со спутников гравитационной разведки GRAIL, толщина лунной коры больше на том полушарии, которое обращено к Земле

 

Условия на поверхности

 

Цветные снимки Луны на разных высотах над горизонтом, полученные бортовой цифровой камерой космического корабля «Колумбия» 26 января 2003 года.

Атмосфера Луны крайне разрежена. Когда поверхность не освещена Солнцем, содержание газов над ней не превышает 2,0·10⁵ частиц/см³ (для Земли этот показатель составляет 2,7·10¹⁹ частиц/см³), а после восхода Солнца увеличивается на два порядка за счёт дегазации грунта. Разрежённость атмосферы приводит к высокому перепаду температур на поверхности Луны (от −173 °C ночью до +127 °C в подсолнечной точке), в зависимости от освещённости; при этом температура пород, залегающих на глубине 1 м, постоянна и равна −35 °C. Ввиду практического отсутствия атмосферы небо на Луне всегда чёрное, со звёздами, даже когда Солнце находится над горизонтом. Однако на дневных фотографиях звёзды не видны, так как для их отображения потребовалась бы такая экспозиция, при которой освещённые Солнцем объекты были бы пересвечены.

Около 3,5 млрд лет назад, во время масштабных излияний лавы, лунная атмосфера была плотнее. Расчёты показывают, что высвобождавшиеся из лавы летучие вещества (CO, S, Н₂O) могли образовать атмосферу с давлением 0,01 земного. Время её рассеяния оценивают в 70 млн лет

«На Луне. Восходит Земля.» Почтовая марка СССР, 1967 г.

Земной диск висит в небе Луны почти неподвижно. Причины небольших ежемесячных колебаний Земли по высоте над лунным горизонтом и по азимуту (примерно по 7°) такие же, как у либраций. Угловой размер Земли при наблюдении с Луны в 3,7 раз больше, чем лунный при наблюдении с Земли, а закрываемая Землёй площадь небесной сферы в 13,5 раз больше, чем закрываемая Луной. Степень освещённости Земли, видимая с Луны, обратна лунным фазам, видимым на Земле: в полнолуние c Луны видна неосвещённая часть Земли, и наоборот. Освещение отражённым светом Земли примерно в 41 раз сильнее, чем освещение лунным светом на Земле

Лунная поверхность характеризуется низкой отражательной способностью и отражает всего 5—18 % солнечного света; цветовые различия на Луне крайне малы. Её поверхность имеет коричневато-серую или черновато-бурую окраску (данные 1970 года)^].

Наилучшие на 2017 год колориметрические изображения поверхности Луны были получены широкоугольной, мультиспектральной камерой WAC космического аппарата LRO с использованием фильтров в трёх цветовых каналах: 689 нм (красный), 415 нм (зелёный) и 321 нм (голубой) (описание карты). На цветоделительных изображениях буроватый оттенок имеют: центральная часть Моря Ясности, восточная часть Моря Дождей, Море Холода, плато Аристарх. Синий оттенок имеют: Море Спокойствия, периферийная часть Моря Ясности, северная часть Моря Изобилия, западная часть Моря Дождей, западная и южная части Океана Бурь. Все эти цветовые особенности отдельных районов Луны подтвердились в дальнейшем. Глаз практически не различает цветовые особенности отдельных деталей поверхности. Применение обычной цветной фотографии также не дает должного эффекта — лунная поверхность выглядит однотонной. В XXI-м веке цвета лунной поверхности легко регистрируются даже любительской цифровой фотокамерой.

Уменьшение альбедо поверхности в коротковолновой части спектра приводит к тому, что визуально Луна кажется слегка желтоватой.

 

2

Влияние Луны на Землю заметно в нескольких природных явлениях. Самое впечатляющее из них — это солнечное затмение. Сейчас достаточно трудно представить ту бурю эмоций, которую вызывал этот феномен в древности. Затмение объяснялось гибелью или временным исчезновением светила по вине злых божеств. Люди верили, что если не совершить определенных ритуальных действий, они могут больше никогда не увидеть солнечный свет. Сегодня механизм феномена изучен достаточно хорошо. Луна, проходя между Солнцем и Землей, преграждает путь свету. Часть планеты попадает в тень, и ее жители могут наблюдать более или менее полное затмение. Интересно, что не всякий спутник смог бы проделать такое. Для того чтобы мы могли периодически любоваться полным затмением, должны соблюдаться определенные пропорции. Будь у Луны другой диаметр, или располагайся она чуть дальше от нас, и с Земли можно было наблюдать лишь частичные затмения дневного светила. Впрочем, есть все основания полагать, что в далеком будущем реализуется один из этих сценариев. Земля и Луна: взаимное притяжение Спутник, по данным ученых, удаляется от планеты каждый год почти на 4 см, то есть со временем исчезнет возможность увидеть полное затмение. Однако до этого момента еще очень далеко. В чем же причина лунного «побега»? Она кроется в особенностях взаимодействия ночного светила и нашей планеты. Влияние Луны на земные процессы в первую очередь проявляются в приливах и отливах. Этот феномен — результат действия сил гравитационного притяжения. Причем приливы возникают не только на Земле. Наша планета таким же образом воздействует на спутник. Физическая измена - это самое ужасное, что может быть? Особенности женской внешности и поведения, что манят мужчин 9 жизненных уроков Пауло Коэльо Механизм Достаточно близкое расположение делает влияние Луны на Землю таким заметным. Естественно, сильнее притягивается та часть планеты, к которой ближе подошел спутник. Если бы Земля не вращалась вокруг оси, возникшая приливная волна двигалась с востока на запад, располагаясь точно под ночным светилом. Характерная периодичность приливов и отливов возникает из-за неравномерного воздействия то на одни, то на другие участки планеты. Вращение Земли приводит к тому, что приливная волна движется с запада на восток и несколько опережает движение спутника. Вся толща воды, бегущей чуть впереди ночного светила, в свою очередь воздействует на него. В результате Луна ускоряется, изменяется ее орбита. Это и является причиной удаления спутника от нашей планеты. Некоторые особенности явления Еще до нашей эры было известно, что «дыхание» океана вызывает Луна. Приливы и отливы, однако, особо тщательному изучению подверглись гораздо позже. Сегодня хорошо известно, что явление имеет определенную периодичность. Полную воду (момент, когда прилив достигает максимума) отделяет от малой воды (самый низкий уровень) примерно 6 часов и 12,5 минут. После прохождения точки минимума снова начинает нарастать приливная волна. В течение суток или чуть больше, таким образом, возникает два прилива и отлива. Было замечено, что амплитуда приливной волны непостоянная. На нее оказывают влияние фазы Луны. Своего наибольшего значения амплитуда достигает в полнолуние и новолуние. Наименьшее значение возникает в первой и последней четверти. Продолжительность дня Приливная волна порождает не только специфическое движение океанских вод. Влияние Луны на земные процессы на этом не заканчивается. Образующаяся приливная волна постоянно встречается с материками. В результате вращения планеты и ее взаимодействия со спутником возникает сила, противоположно направленная движению земной тверди. Следствием этого становится замедление вращения Земли вокруг оси. Как известно, именно продолжительность одного оборота и является эталоном длительности суток. С замедлением вращения планеты увеличивается продолжительность дня. Она растет достаточно медленно, но каждые несколько лет Международная служба вращения Земли вынуждена несколько изменять эталон, с которым сверяются все часы. Как костюм на Хэллоуин может спасти вас 10 цитат, после прочтения которых хочется жить и действовать Искусство общения: вас обидели? Ответьте, как Будда! Будущее Земля и Луна воздействуют друг на друга уже около 4,5 миллиарда лет, то есть со дня своего появления (по версии ряда ученых, спутник и планета сформировались одновременно). Весь этот период, как и сейчас, ночное светило удалялось от Земли, а наша планета замедляла свое вращение. Однако полной остановки, как и окончательного исчезновения не предвидится. Замедление планеты будет продолжаться до тех пор, пока ее вращение не синхронизируется с движением Луны. В этом случае наша планета повернется к спутнику одной стороной и так и «застынет». Приливные волны, которые вызывает на Луне Земля, уже давно привели к подобному эффекту: ночное светило всегда смотрит на планету «одним глазом». К слову, на Луне нет океанов, но есть приливные волны: они образуются в коре. Такие же процессы протекают и на нашей планете. Волны в коре малозаметны по сравнению с движением в океане, и эффект от них незначительный. Сопутствующие изменения Когда наша планета синхронизирует свое движение со спутником, влияние Луны на Землю будет несколько иным. Приливные волны по-прежнему будут зарождаться, однако они перестанут обгонять ночное светило. Волна будет располагаться точно под «зависшей» Луной и неотступно следовать за ней. Тогда же прекратится увеличение расстояния между двумя космическими объектами. Астрология Кроме физического воздействия, Луне приписывается способность влиять на судьбы людей и государств. Подобные верования имеют очень глубокие корни, и отношение к ним — дело личное. Однако существует ряд исследований, косвенно подтверждающих такое воздействие ночного светила. Например, в средствах массовой информации упоминалось о данных аналитиков одного из австралийских банков. На основе самостоятельно проведенного исследования они утверждают факт заметного влияния фаз Луны на изменение индексов мировых финансовых рынков. А вот влияние Луны на рыбу в процессе специального исследования подтверждено не было. Впрочем, подобные научные изыскания требуют тщательной проверки. Мы с трудом можем представить себе наш мир без Луны. В нем точно не было бы приливов и отливов, а может, и самой жизни. По одной из версий возникновение ее на Земле стало возможным в том числе и благодаря специфическому воздействию Луны, приводящему к замедлению вращения планеты. Изучение влияния спутника на Землю помогает понять законы Вселенной. Взаимодействия, характерные для системы «Земля — Луна», не являются специфическими. Подобным образом складываются отношения всех планет и их спутников. Образец будущего, которое, возможно, ждет Землю и ее компаньона — это система Плутон — Харон. Они уже давно синхронизировали свое движение. И тот и другой постоянно обращены к своему «коллеге» одной и той же стороной. Подобное ждет и Землю с Луной, но при условии, что остальные факторы, влияющие на систему, будут неизменными, однако это в условиях непредсказуемого космоса маловероятно.

Сегодня перспективные источники получения энергии занимают умы не только экологов и ученых, но и бизнесменов, инженеров и инвесторов. Альтернативные источники энергии (приливы и отливы, солнце, ветер) представляют интерес вследствие выгодности и относительно низкой угрозы экологической безопасности. В 2010 году нетрадиционные источники обеспечения энергией составляли около 5% от общей потребляемой человечеством. Почти 2% (от общемирового значения) вырабатывалось именно приливными электростанциями. Что приводит к разрушению себя и других Физическая измена - это самое ужасное, что может быть? 10 цитат, после прочтения которых хочется жить и действовать Как работают приливные электростанции Энергия приливов и отливов интересует человечество в первую очередь своей неисчерпаемостью. Первые попытки использовать ее во благо предпринимались еще с десятого века, когда начали создавать небольшие плотины с водными резервуарами, а позднее и зерновые мельницы. Подобные прообразы современных приливных электростанций до сих пор применяются в народном хозяйстве. С открытием электричества механические “электростанции” сменились на более привычные современному человеку. Сегодня энергия морских приливов и отливов вращает лопасти огромных турбин, преобразуясь в электрическую энергию. Таким образом, используется тот же принцип, что и несколько веков назад, только несколько модифицированный под современные условия и возросшие потребности. Что показывает 1500-летняя мозаика, обнаруженная в Израиле? Вопросы для потенциального парня или девушки В чем польза объятий? Проблемы использования энергии приливов и отливов Строительство приливных электростанций — весьма затратное мероприятие. Кроме того, с финансовой точки зрения выгодно строительство крупных ПЭС, что совершенно нецелесообразно для отдаленных или малонаселенных регионов. К другим проблемам относят следующие: колебания мощности приливной электростанции, что связано с изменением высоты приливов (меняется и энергия приливов и отливов) каждые две недели; несовпадение привычного периода солнечных суток со временем возникновения приливов; сдвиг между оптимальным временем генерации энергии и потреблением; в некоторых случаях необходимы дополнительные источники энергии поблизости к приливной электростанции. Также существует мнение, что активная эксплуатация приливных электростанций приведет к экологическим проблемам, ранее не знакомым человечеству — торможению вращения Земли. Последнее не подтверждается авторитетными источниками в научных кругах. Работа большого количества ПЭС будет увеличивать продолжительность суток на величину, в девять раз меньшую, чем энергия приливов и отливов (естественное приливное торможение). Преимущества строительства приливных электростанций На фоне катастроф и аварий, которые случаются на атомных электростанциях редко, но оставляют память о себе надолго, альтернативные источники энергии выглядят безопасной альтернативой. И хоть трудностей при строительстве приливных электростанций достаточно, преимуществ также немало: 15 кошек, которые выглядят как популярные персонажи Как подружиться со своей кошкой О чем нужно помнить в трудную минуту Экологичность. В случае с ПЭС вероятность техногенной катастрофы с последующим заражением обширных территорий сводится практически к нулю. Нет и вредных выбросов в атмосферу от сжигания топлива. Надежность. Приливные электростанции устойчиво работают как в стандартном режиме, так и на пиковых нагрузках. Низкая стоимость энергии. По сравнению с электростанциями других типов, ПЭС отличается низкой себестоимостью энергии, что подтвердили реальные результаты эксплуатации. Высокий коэффициент полезного действия. Эффективность преобразования естественной энергии в пригодную к использованию достигает 80%, тогда как ветряные электростанции дают до 30% КПД, а солнечная энергия — в среднем 5-15%, но в некоторых случаях удалось зафиксировать и 35% эффективность. Ля-Ранс: первая приливная электростанция Отчетной точкой распространения приливных электростанций стал 1967 год, когда была введена в эксплуатацию "Ля-Ранс" — первая ПЭС, расположенная во Франции, в исторической области Бретань. Использование энергии приливов и отливов тут было обусловлено значительными приливами, достигающими тринадцати с половиной метров при обычной высоте в восемь метров. Мощность ПЭС "Ля-Ранс" — 240 МВт, а себестоимость одной единицы энергии (кВт\ч) в полтора раза ниже обычной для электростанций Франции. Плотина электростанции выполняет не только функции по обеспечению бесперебойной работы энергетического объекта, но и является мостом, по которому проходит дорога, соединяющая города Динар и Св. Мало. Кроме того, "Ля-Ранс" является популярным туристическим объектом, который привлекает во Францию до двухсот тысяч путешественников. ПЭС в Южной Корее: самая мощная электростанция Сихвинская ПЭС — еще один выдающийся объект альтернативной энергетики, который расположен на северо-западном побережье в Южной Корее в искусственном заливе. Электростанция была введена в эксплуатацию в 2011 году и быстро оттеснила на вторую позицию по мощности первую ПЭС в мире. Что говорит о вас форма лица? 8 вещей, которые могут сделать вас несчастным Искусство общения: вас обидели? Ответьте, как Будда! Непосредственно строительству электростанции предшествовала необходимость создания резервуара пресной воды. Позже качество воды стало ухудшаться, и в 1997 году (после подтверждения догадок и разработки решений морским научно-исследовательским институтом) было принято решение сделать отверстие в дамбе. Это дало возможность использовать энергию приливов и отливов. Строительство ПЭС было начато в 2003 году, а запуск планировался в 2009. Вследствие задержек в ходе строительных работ электростанция была запущена в 2011. Приливные электростанции в других странах мира Страны, использующие энергию приливов и отливов, не ограничиваются прогрессивной Францией и технологичной Южной Кореей. Приливные электростанции эксплуатируются в: Великобритании; Норвегии; Канаде; Китае; Индии; Соединенных Штатах Америки. Еще некоторые государства планируют строительство таких сооружений. Приливные электростанции в России В России энергия приливов и отливов используется с 1968 года в рамках эксплуатации экспериментальной ПЭС на Кислой Губе в Баренцевом море (на фото). Во времена СССР были разработаны проекты строительства еще трех приливных электростанций (одна в Белом море и две - в Охотском). О сегодняшнем статусе обоих объектов ничего не известно, тогда как Мезенская ПЭС, проектируемая в Архангельской области, имеет шанс стать самой мощной приливной электростанцией в мире. Также на этапе проектирования находится Северная ПЭС на Кольском полуострове. Планы по дальнейшему использованию Энергия приливов и отливов признана мировым сообществом перспективным источником, так что в настоящее время активно ведется разработка проектов нескольких ПЭС в разных странах мира. Так, в ближайшее время планируется строительство приливных электростанций в Южной Корее, Шотландии, Индийском штате Гуджарат, Нью-Йорке и городе Суонси в Великобритании. Рациональное использование такого ресурса позволит значительно сократить долю энергии, получаемой традиционным путем, в сторону более экологичного, надежного и безопасного решения.