Будущее
Луна – один из основных
претендентов на основание человеческой колонии. Ее рассматривают в качестве
перевалочной базы на пути от Земли к другим космическим объектам. С ее
поверхности из-за слабой силы притяжения и разряженной атмосферы гораздо проще
стартовать межпланетным кораблям, а в подповерхностных слоях есть большие
залежи полезных ископаемых, рассматриваемых как топливный ресурс. Роскосмос
планирует запустить миссию по освоению лунной поверхности в период с 2021 по
2040 годы.
Отдаленное будущее Луны как спутника нашей планеты не так радужно. За счет приливного ускорения она ежегодно удаляется от Земли на 0,38 см. Это замедляет вращение голубой планеты, удлиняя сутки на ней. Однако, после постепенного и длительного процесса удаления, спутник начнет достаточно быстро возвращаться обратно, сблизившись с Землей на минимально возможное расстояние в 12 тыс. км. Гравитационные силы разорвут его на мельчайшие фрагменты, которые образуют вокруг Земли целую кольцевую систему, схожую с кольцами других планет Солнечной системы.
Лунное затмение
Одно из самых занимательных астрономических явлений — лунное затмение. Когда Солнце, Земля и Луна выстраиваются в одну линию, поверхность Луны покрывается тенью Земли. Затмение Луны может быть полным, когда поверхность космического объекта затеняется Землей целиком, частичным (в этом случае конус земной тени покрывает спутник частично) и полутеневым: во время него Луна проходит только через полутень, расположенную вокруг теневого конуса. Часто во время затмений небесное тело приобретает красный оттенок. Такое явление называют «кровавая Луна». В наши дни даты лунных затмений высчитывают с высокой точностью на много лет вперед.
В современном мире Луна остается объектом активных исследований. Многие ученые прогнозируют возможность колонизации спутника Земли, которая помогла бы разрешить многие проблемы нашей перегруженной планеты. Россия, США и другие страны продолжают создавать программы изучения и освоения лунной поверхности. Частные компании разрабатывают проекты организации космического туризма как области, чрезвычайно привлекательной для потенциальных путешественников.
monk
20
Основатель и руководитель проекта XC-Life. Давно увлекаюсь космической фантастикой и космическими играми. Если вам также интересен космос и космическая фантастика, приглашаю присоединиться к нашему сообществу.
Комментарии: 51Публикации: 264Регистрация: 27-04-2018
Исследование лунного состава
21 июля 1969 года Нил Армстронг и Базз Олдрин стали первыми людьми, которые ступили на поверхность другого мира. Они ходили по поверхности Луны 2 часа 36 минут и 40 секунд, и только последние полчаса они провели за решением одной из самых важных научных задач — добыче лунного вещества чтобы определить химический состав поверхности Луны.
Используя базовые геологические инструменты, Базз Олдрин вкопал две трубки в лунную поверхность для сбора самых знаменитых в истории проб породы. К тому времени, как они закончили копать и черпать образцы, были собраны 22 килограмма лунных сокровищ. После того как при помощи системы шкивов бесценный научный груз был поднят на борт, они закрыли люк и легли спать. Пока два астронавта спали вместе с драгоценными лунными породами, Соединенные Штаты могли уже обоснованно утверждать, что одержали самую большую и, возможно, самую славную победу в своей истории. В этот момент определение химического состава поверхности Луны стало вполне реальным практически.
Тем не менее, существует один не слишком известный факт: когда лунный модуль «Аполлон-11» отдыхал на спутнике, советский космический корабль плыл по лунной орбите. Беспилотный аппарат «Луна-15» был третьей попыткой Советского Союза высадиться на Луне и собрать образцы лунных пород. Запущенный за три дня до «Аполлона-11», «Луна-15» была последней попыткой одержать верх в научной гонке и вернуться из другого мира с образцами горных пород. И хотя «Луна-15» успешно начала свой спуск на Луну она, к сожалению, вскоре после этого врезалась в её поверхность. И только «Аполлон-11» вернулся с Луны с породами, которые по сегодняшний день изучаются в хорошо защищенной лаборатории лунных образцов в Хьюстоне (штат Техас).
Советский Союз не прекратил программу и первым советским автоматическим аппаратом, доставившим лунное вещество для определения химического состава поверхности Луны (после Аполлона-11, Аполлона-12) стала «Луна-16» (12—24 сентября 1970 года).
«Луна-16»
В основном состоят из общих породообразующих элементов: кислорода, кремния, магния, железа, кальция и алюминия.
И на поверхности Луны нет абсолютно ничего такого, чего не удалось найти здесь, на Земле.
После успешной миссии «Аполлона-11» и «Луны-16» непилотируемые космические аппараты опускались на Марс и Венеру, забрасывались с парашютом в атмосферу Юпитера, «приземлялись» на спутнике Сатурна Титане, а также посетили астероиды Эрос, Итокава, комету Темпеля, осуществили посадку на комету 67P (Чурюмова -Герасименко).
В результате этих мероприятий космического состава мы знаем из чего состоит Луна и небесные тела в целом.
Состав
Та небольшая атмосфера, которую имеет Луна, состоит из некоторых необычных газов, включая натрий и калий , которых нет в атмосферах Земли, Марса или Венеры . На уровне моря на Земле каждый кубический сантиметр атмосферы содержит примерно 10 19 молекул; для сравнения, лунная атмосфера содержит менее 10 6 молекул в том же объеме. На Земле это считается очень хорошим вакуумом. Фактически, плотность атмосферы у поверхности Луны сравнима с плотностью некоторых самых отдаленных краев атмосферы Земли, где вращается Международная космическая станция .
Элементы натрия и калий были обнаружены в атмосфере Луны с помощью земных спектроскопических методов , а изотопы радона-222 и полония-210 были определены на основе данных, полученных с помощью спектрометра альфа-частиц Lunar Prospector . Аргон-40 , гелий-4 , кислород и / или метан ( CH 4), азот ( N2) и / или оксид углерода ( CO ) и диоксид углерода ( CO2)) были обнаружены наземными детекторами, установленными астронавтами » Аполлона» .
Средние дневные содержания элементов, которые, как известно, присутствуют в лунной атмосфере, в атомах на кубический сантиметр, следующие:
- Аргон : 20 000–100 000
- Гелий : 5 000–30 000
- Неон : до 20 000
- Натрий : 70
- Калий : 17
- Водород : менее 17
Это дает примерно 80 000 атомов на кубический сантиметр, что незначительно превышает количество, которое, как предполагается, существует в атмосфере Меркурия . Хотя это намного превышает плотность солнечного ветра, которая обычно составляет всего несколько протонов на кубический сантиметр, это фактически вакуум по сравнению с атмосферой Земли.
На Луне также может быть тонкая «атмосфера» электростатически левитирующей пыли. Подробнее см. .
Ссылки
Внутренняя структура • Гравитация • Топография • Магнитное поле • Атмосфера
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое «Атмосфера Луны» в других словарях:
Атмосфера Венеры — Структура облаков в атмосфере Венеры, сфотографированная зондом «Пионер Венера 1» в 1979 г. Характерная форма облаков в виде буквы V вызвана сильными ветрами вблизи экватора … Википедия
Атмосфера — Эта статья о газовой оболочке планет. О внешней оболочке звёзд см. Звёздная атмосфера; о других значения термина см. Атмосфера (значения) … Википедия
атмосфера — ы, ж. atmosphère f., н. лат. atmosphaera <гр. 1. физ., метеор. Воздушная оболочка земли, воздух. Сл. 18. В атмосфере, или в воздухе, которой нас .. окружает и которым мы дышем. Карамзин 11 111. Разсеивание света атмосферою. Астр. Лаланда 415.… … Исторический словарь галлицизмов русского языка
АТМОСФЕРА — газовая оболочка, окружающая небесное тело. Ее характеристики зависят от размера, массы, температуры, скорости вращения и химического состава данного небесного тела, а также определяются историей его формирования начиная с момента зарождения.… … Энциклопедия Кольера
Колонизация Луны — Колонизация Луны заселение Луны человеком, являющееся как предметом фантастических произведений, так и реальных планов по строительству на Луне обитаемых баз. … Википедия
Происхождение Луны — По современным данным во многих отношениях Луна весьма отличается от Земли, в первую очередь, химическим составом: практически нет воды (хотя в приполярных областях обнаружены заметные запасы льда), малое содержание летучих элементов и… … Википедия
Обратная сторона Луны — У этого термина существуют и другие значения, см. Обратная сторона Луны (значения). Обратная сторона Луны часть лунной поверхности, кот … Википедия
Фазы Луны — Фазы Луны … Википедия
Фазы луны — Севастопольский проспект в Москве сразу после захода Солнца. Вдалеке можно разглядеть тонкий серп молодого месяца, который показывает своей выгнутой стороной на Солнце, которое уже скрылось за горизонтом. Через короткое время под горизонт уйдёт и … Википедия
Фазы луны. — Севастопольский проспект в Москве сразу после захода Солнца. Вдалеке можно разглядеть тонкий серп молодого месяца, который показывает своей выгнутой стороной на Солнце, которое уже скрылось за горизонтом. Через короткое время под горизонт уйдёт и … Википедия
Фотосфера – атмосфера Солнца
Фотосфера – атмосфера Солнца начинается на 200-300 км глубже видимого края солнечного края. Эти самые глубокие слои атмосферы называют фотосферой. Поскольку их толщина составляет не более одной трехтысячной доли солнечного радиуса, фотосферу иногда условно называют поверхностью Солнца.
Фотосфера – солнечная атмосфера. Именно её мы, собственно, и видим с Земли
Плотность газов в фотосфере примерно такая же, как в земной стратосфере, и в сотни раз меньше, чем у поверхности Земли. Температура фотосферы уменьшается от 8000 К на глубине 300 км до 4000 К в самых верхних слоях.
Солнечная поверхность, наблюдаемая в телескоп в видимом диапазоне длин волн, представляется совокупностью ярких площадок, окружённых относительно тёмными тонкими промежутками. Это – солнечные гранулы, их размеры различны и составляют в среднем 700 км, “время жизни” (появление и угасание гранулы) примерно 8 мин. Гранулы разделяются тёмными промежутками шириной около 300 км.
Температура же того среднего слоя, излучение которого мы воспринимаем, около 6000 К. При таких условиях почти все молекулы газа распадаются на отдельные атомы. Лишь в самых верхних слоях фотосферы сохранятся относительно немного простейших молекул и радикалов типа H2, OH, CH.
Особую роль в солнечной атмосфере играет не встречающийся в земной природе отрицательный ион водорода, который представляет собой протон с двумя электронами. Это необычное соединение возникает в тонком внешнем, наиболее холодном слое фотосферы при “налипании” на нейтральные атомы водорода отрицательно заряженных свободных электронов, которые поставляются легко ионизуемыми атомами кальция, натрия, магния, железа и других металлов.
При возникновении отрицательные ионы водорода излучают большую часть видимого света. Этот же свет ионы жадно поглощают, из-за чего непрозрачность атмосферы с глубиной быстро растет. Поэтому видимый край Солнца и кажется нам очень резким.
Почти все наши знания о Солнце основаны на изучении его спектра – узенькой разноцветной полоски, имеющей ту же природу, что и радуга. Впервые, поставив призму на пути солнечного луча, такую полоску получил Ньютон и воскликнул: “Спектрум!” (лат. spectrum – “видение”). Позже в спектре Солнца заметили темные линии и сочли их границами цветов.
В телескоп с большим увеличением можно наблюдать тонкие детали фотосферы: вся она кажется усыпанной мелкими яркими зернышками – гранулами, разделенными сетью узких темных дорожек. Грануляция является результатом перемешивания всплывающих более теплых потоков газа и опускающихся более холодных.
Разность температур между ними в наружных слоях сравнительно невелика (200-300 К), но глубже, в конвективной зоне, она больше, и перемешивание происходит значительно интенсивнее. Конвекция во внешних слоях Солнца играет огромную роль, определяя общую структуру атмосферы. В конечном счете именно конвекция в результате сложного взаимодействия с солнечными магнитными полями является причиной всех многообразных проявлений солнечной активности. Магнитные поля участвуют во всех процессах на Солнце.
Временами в небольшой области солнечной атмосферы возникают концентрированные магнитные поля, в несколько тысяч раз более сильные, чем на Земле. Ионизованная плазма – хороший проводник, она не может перемещаться поперек линий магнитной индукции сильного магнитного поля. Поэтому в таких местах перемешивание и подъем горячих газов снизу тормозится, и возникает темная область – солнечное пятно. На фоне ослепительной фотосферы оно кажется совсем черным, хотя в действительности яркость его слабее только в десять.
С течением времени величина и форма пятен сильно меняются. Возникнув в виде едва заметной точки – поры, пятно постепенно увеличивает свои размеры до нескольких десятков тысяч километров. Крупные пятна, как правило, состоят из темной части (ядра) и менее темной – полутени, структура которой придает пятну вид вихря. Пятна бывают окружены более яркими участками фотосферы, называемыми факелами или факельными полями.
Фотосфера постепенно переходит в более разреженные внешние слои солнечной атмосферы – хромосферу и солнечную корону.
Что случилось с атмосферой Луны
Причина тонкой газовой оболочки — сравнительно низкая гравитация спутника. Из-за нее большинство молекул газов рассеиваются в космическом пространстве. Но так было не всегда.
По одной из гипотез, около 3,5 млрд лет назад у Луны на протяжении 70 млн лет была собственная атмосфера, плотность которой втрое превышала сегодняшнюю марсианскую. В это время на нашем спутнике был пик активности лунных вулканов, вместе с лавой выбрасывалось столько газов, что их хватало не только для замещения улетевших в космос молекул, но и для увеличения их количества.
Причиной, почему эта атмосфера не сохранилась, явилось затухание активной вулканической деятельности: все больше пыли оседало на поверхность и все меньше газов выбрасывалось в окололунное пространство. Когда количества новых молекул газов стало не хватать для возмещения поглощенных космосом, наступила критическая точка, и лунная атмосферная оболочка стала истощаться, пока не исчезла.
Ученые предполагают, что ранее на Луне было много вулканов, благодаря которым атмосфера на спутнике Земли была намного плотнее, чем сейчас. Credit: Forbes
Сегодняшняя тонкая газовая оболочка, состоящая в основном из молекул водорода и ионов гелия, аргона и метана, — это совокупность нескольких физических процессов:
- радиоактивного распада вещества в недрах Луны;
- воздействия на поверхность солнечных лучей и космического излучения;
- падения метеоритов.
Во время радиоактивного распада вещества, который непрерывно протекает в недрах Луны, выделяются свободные изотопы газов. Поднимаясь на поверхность, они становятся основой газовой прослойки. Дальше в ее формировании участвует Солнце.
Газовая оболочка Луны зависит от Солнца, поэтому атмосфера на ее дневной стороне отличается от атмосферы на ночной. Credit: FayerWayer
На дневной стороне Луны большинство атомов водорода разгоняются до скорости свыше 2,38 км/с (минимальная скорость, необходимая для преодоления лунного притяжения) и улетают в космическое пространство. На ночной стороне скорость молекул сильно снижается, и они опускаются на поверхность.
Ионы других газов тяжелее водорода (гелий — в 2 раза, неон — в 10, аргон — почти в 20), и развить достаточную скорость, чтобы улететь, не могут. На освещенной Солнцем стороне они находятся над ее поверхностью, на неосвещенной — на ней.
Еще один источник пополнения газовой прослойки — маленькие метеориты, регулярно падающие на поверхность спутника. От их ударов поднимается не только лунная пыль, но и молекулы лежащих на ней газов.
Где родились «вымершие» изотопы?
Изучая метеориты, профессор Университета Беркли Дж. Рейнолдс обнаружил изотоп ксенона с массовым числом 129 (129Xe), который является потомком «вымершего» радиоактивного йода-129 (129I) (вымершими называются те радиоактивные изотопы, продолжительность жизни которых значительно меньше возраста Солнечной системы, но сопоставима с временным интервалом между формированием Солнца и самых ранних материалов его туманности).
В современной Солнечной системе 129I отсутствует, а «ископаемый» 129Xe своеобразная память о былом существовании «вымершего» 129I. Вскоре оказалось, что он не единственный «вымерший» изотоп в новообразованной Солнечной системе в метеоритах были найдены следы и других «вымерших» изотопов.
После тщательного теоретического анализа всех возможностей их образования при различных ядерных процессах было сделано заключение, что «вымершие» изотопы не могли образоваться в нашей системе и что они пришельцы из космического пространства, родившиеся в процессе грандиозного взрыва сверхновой звезды вблизи протопланетного облака, из которого впоследствии сформировалась Солнечная система. Это событие спровоцировало сжатие облака и «впрыснуло» в него короткоживущие изотопы. Некоторые ученые считают, что аномалии отношений изотопов в метеоритах указывают на отсутствие общего перемешивания изотопно неоднородной материи солнечной туманности.
Но существует и другая точка зрения, согласно которой источником короткоживущих изотопов также могут быть солнечные вспышки, только они должны быть в сотни тысяч раз мощнее тех, которые наблюдаются на Солнце сейчас, и происходить в сотни раз чаще. Мощность и частота вспышек в молодых аналогах Солнца, находящихся в Туманности Ориона, достаточны для того, чтобы создать большинство изотопов, обнаруженных в метеоритах, которые были сформированы в начале жизни нашей планетной системы.
Что такое солнечный ветер?
Истечение вещества самой внешней оболочки атмосферы Солнца солнечной короны называется солнечным ветром. При существующих в солнечной короне высоких температурах давление вышележащих слоев не может уравновесить газовое давление вещества короны, и поэтому она постоянно расширяется в пространство. Теоретически это явление было предсказано американским физиком Е. Паркером, а экспериментально подтверждено при помощи приборов, установленных на советских космических аппаратах «Луна-2» и «Луна-3», которые и обнаружили потоки заряженных частиц в межпланетном пространстве. Однако с тех пор ученые узнали о солнечном ветре много нового.
Корона это плазма, то есть смесь заряженных частиц (ионов и электронов), которые в магнитном поле двигаются вдоль силовых линий. Известны два типа линий магнитного поля: «закрытые» и «открытые». Закрытые проходят через две точки фотосферы и выглядят, как петли или арки (их можно увидеть в движении солнечных протуберанцев). Открытые же, начинаясь в одной точке фотосферы, вытягиваются в межпланетное пространство. Области открытых полей это те области, где корона может распространяться наружу в форме солнечного ветра. Так как солнечный ветер представляет собой расширение горячей короны, то и он состоит в основном из ионов и электронов. Распределение в нем ионов, в общем, соответствует распределению элементов на Солнце. Расширяется корона неравномерно во все стороны пространства, скорости ее расширения, или скорости солнечного ветра, меняются от 300 км/сек до 1 500 км/сек в зависимости от процессов, происходящих на Солнце.
Источниками высокоскоростного солнечного ветра являются корональные дыры области с низкой плотностью, возникающие над поверхностью там, где магнитное поле Солнца открывается в межпланетное пространство. Во время минимума солнечной активности корональные дыры обычно появляются над полюсами Солнца и протягиваются на очень большие расстояния. Причину быстрого солнечного ветра корональные дыры впервые обнаружила космическая станция Skylab, а Ulysses, вращавшийся вокруг Солнца с южного полюса, подтвердил существование быстрого солнечного ветра от солнечных полюсов. Японский космический аппарат Yohkoh наблюдал истечение частиц солнечного ветра из короны, а также получил рентгеновское изображение корональной дыры.
Солнечные извержения, названные корональным истечением массы (coronal mass ejection СМЕ), связывают с разрывом закрытых линий магнитного поля над поверхностью Солнца.
В зависимости от энергии, реализованной при извержении, солнечный ветер от СМЕ имеет либо высокие, либо низкие скорости. Частота появления СМЕ синхронна с циклом солнечной активности. Умеренный солнечный ветер течет от корональных лучей ярких, плотных структур. «Спокойная корона» между дырами и лучами также может проводить медленные потоки солнечного вещества.
Динамические свойства солнечного ветра очень тесно связаны с короной и ее магнитным полем. Значительная часть солнечного магнитного поля, вытягиваясь, увлекается уносящимся от Солнца ветром. Он же дует во все стороны, наполняя заряженными частицами все околосолнечное пространство, всю нашу планетную систему, создавая межпланетное магнитное поле, поддерживаемое за счет ветра.
