|
Місяць (супутник)
Мі́сяць — єдиний природний супутник планети Земля. Другий за яскравістю об'єкт на земному небосхилі після Сонця і п'ятий за величиною супутник планет Сонячної системи. Перше і єдине позаземне тіло природного походження, на якому побувала людина. Середня відстань між центрами Землі і Місяця — 384 400 км[2][3]. НазвиДавні римляни називали Місяць Луною (лат. Luna) від індоєвропейського кореня louksnā — світла, заграва. Звідси грец. λύχνος — світильник[4] та укр. луна — первинно відбиття світла[5], а не звуку. Греки називали супутник Землі Селеною (грец. Σελήνη), стародавні єгиптяни — Ях (Іях). УкраїнськоюНародні українські назви: Метафоричні: Планетарні характеристики
Місяць привертав увагу людей з доісторичних часів. Це другий за яскравістю об'єкт на небосхилі після Сонця. Оскільки Місяць обертається навколо Землі з періодом близько місяця, кут між Землею, Місяцем і Сонцем змінюється; ми спостерігаємо це явище як цикл місячних фаз. Період часу між послідовними новими місяцями становить 29,5 дня (709 годин). ОрбітаВіддавна люди намагалися описати і пояснити рух Місяця, використовуючи дедалі точніші теорії.  Основою сучасних розрахунків є теорія Брауна. Створена на межі XIX–XX століть, вона пояснювала рух Місяця з точністю вимірювальних приладів того часу. При цьому в розрахунку використовувалося понад 1400 членів (коефіцієнтів і аргументів при тригонометричних функціях). Сучасна наука може розраховувати рух Місяця орбітою і перевіряти розрахунки на практиці з більшою точністю. Так, для розрахунку позиції Місяця з точністю вимірювань лазерної локації застосовуються вирази з десятками тисяч членів і не існує межі кількості членів у виразі, якщо буде потрібно ще більша точність. У першому наближенні можна вважати, що Місяць рухається еліптичною орбітою з ексцентриситетом 0,0549 і великою піввіссю 384 399 км. Насправді, рух Місяця досить складний і для його розрахунку необхідно враховувати багато чинників, зокрема сплюснутість Землі і потужний вплив Сонця, яке притягує Місяць у 2,2 раза дужче, ніж Земля. Більш точно рух Місяця навколо Землі можна представити як поєднання кількох рухів:
Місяць завжди звернений до Землі одним боком, протилежний бік Місяця з Землі побачити неможливо. Більшість людей вважають, що це відбувається тому, що час обертання Місяця навколо своєї вісі випадково дорівнює тривалості оберту Місяця по орбіті навколо Землі. Але такий рух Місяця є лише наслідком припливного блокування, через яке самостійне обертання Місяця навколо своєї вісі давно припинилось! Фактично спостережуване в геліоцентричній системі координат обертання Місяця не є його самостійним поворотом, а відбувається виключно через його обліт навколо Землі[8]. Так само кордова авіамодель облітає центр прив'язки, але не має ніякого власного обертання навколо своєї вісі. Щоправда, оскільки обертання Місяця навколо Землі еліптичною орбітою відбувається дещо нерівномірно, внаслідок лібрації з Землі можна спостерігати трохи більше, ніж половину місячної поверхні[9]. ЛібраціїМіж обертанням Місяця навколо власної осі і його обертанням навколо Землі існує відмінність: навколо Землі Місяць обертається зі змінною кутовою швидкістю внаслідок ексцентриситету місячної орбіти (другий закон Кеплера) — поблизу перигею рухається швидше, поблизу апогею — повільніше. Обертання супутника навколо власної осі рівномірне. Це дозволяє побачити із Землі західний і східний край зворотного боку Місяця. Це явище називається оптичною лібрацією за довготою. Унаслідок нахилу осі обертання Місяця до площини земної орбіти з Землі можна побачити північний і південний край зворотного боку Місяця (оптична лібрація за широтою). Разом ці лібрації дозволяють спостерігати близько 59 % місячної поверхні. Явище оптичної лібрації відкрито Галілео Галілеєм 1635 року. Також існує фізична лібрація, зумовлена коливанням супутника навколо положення рівноваги в зв'язку зі зміщеним центром ваги, а також через дію припливних сил з боку Землі. Ця фізична лібрація має величину 0,02 ° за довготою з періодом 1 рік і 0,04 ° за широтою з періодом 6 років.  Умови на поверхні МісяцяАтмосфера Місяця вкрай розріджена. Коли поверхня не освітлена Сонцем, вміст газів над нею не перевищує 2,0× 105 частинок/см³ (для Землі цей показник становить 2,7× 1019 частинок/см³), а після сходу Сонця збільшується на два порядки внаслідок дегазації ґрунту. Розрідженість атмосфери призводить до високого перепаду температур на поверхні Місяця (від −190 до +120 °C)[10], залежно від освітленості; водночас температура порід, що залягають на глибині 1 м, стала та дорівнює −35 °C. Зважаючи на майже цілковиту відсутність атмосфери, небо на Місяці завжди чорне, навіть коли Сонце перебуває над обрієм, і на ньому видно зорі[1]. Земний диск висить у небі Місяця майже нерухомо. Причини невеликих щомісячних коливань Землі по висоті над місячним горизонтом і за азимутом (приблизно по 7 °) такі ж, як у лібрацій. Кутовий розмір Землі при спостереженні з Місяця в 3,7 раза більший за місячний у разі спостереження з Землі, а площа небесної сфери, що закривається Землею в 13,5 раза більша за площу небесної сфери, котра затуляється Місяцем при спостереженні з Землі. Ступінь освітленості Землі, видима з Місяця, обернена місячним фазам, видимим на Землі: у повню з Місяця видно неосвітлену частину Землі, а під час молодика у місячному небі спостерігається освітлена півкуля Землі, яка створює приблизно в 50 разів дужче освітлення, ніж Місяць у повню на Землі: найбільша видима зоряна величина Землі із Місяця, становить приблизно −16m. Фази МісяцяМісяць не самосвітне тіло, як і всі планети. Спостерігати його можна лише завдяки тому, що він відбиває світло Сонця. Місяць змінює власну видиму форму, і ці зміни називають фазами. Фази залежать від відносного розташування Землі, Місяця й Сонця.
Гравітаційна взаємодія. Припливи та відпливи Гравітаційні сили між Землею і Місяцем викликають деякі цікаві взаємовпливи. Найвідоміший з них — морські припливи й відпливи на Землі. Гравітаційне тяжіння Місяця потужніше на тому боці Землі, який звернено до Місяця, і слабше — на протилежному боці. Через це поверхня Землі, особливо океани, витягнута в напрямку до Місяця. З іншого боку, якщо бути точними, не Місяць обертається навколо Землі, а обидва тіла обертаються навколо спільного центру інерції, розміщеного всередині Землі на відстані 4700 км від її центру. Внаслідок цього виникає друга опуклість на Землі, спрямована у протилежний бік від Місяця. Це явище набагато потужніше в океанській воді, ніж у твердій корі, тож опуклість води більша. А оскільки Земля обертається набагато швидше, ніж Місяць пересувається власною орбітою, рух опуклостей навколо Землі створює два припливи та два відпливи на день. Місячний час (LTC)На початку квітня 2024 року, згідно зі службовою запискою керівника Офісу науково-технічної політики Білого дому (OSTP), космічному агентству NASA, спільно з іншими підрозділами уряду США, доручено розробити до кінця 2026 року план встановлення так званого «координованого місячного часу» (LTC). У доповідній записці також йдеться про те, що для людини на Місяці земний годинник буде втрачати в середньому 58,7 мікросекунди за земну добу, а також матиме інші періодичні коливання, які ще більше віддалятимуть місячний час від земного[11][12]. Цей крок є частиною політичної ініціативи уряду США, яка спрямована на створення майбутньої місячної екосистеми, яка може бути масштабована на інші регіони нашої Сонячної системи[13]. Дослідження Місяця   Винахід телескопів дав змогу розрізняти дрібніші деталі рельєфу Місяця. Перші відносно якісні карти Місяця склали Міхаель ван Лангрен (1645), Ян Гевелій (1647) та Джованні Річчолі (1651). Вони ж заклали основу сучасної номенклатури деталей його поверхні[14]. Їхні наступники завдяки вдосконаленню телескопів складали все кращі карти. З початком космічної ери обсяг знань про Місяць значно збільшився. Став відомий склад місячного ґрунту, вчені навіть отримали його зразки, складено карту зворотного боку. Уперше Місяць відвідав радянський космічний апарат «Луна-2» 13 вересня 1959 року. Уперше астрономам вдалося поглянути на зворотний бік Місяця 1959 року, коли радянська станція «Луна-3» пролетіла над ним і сфотографувала невидиму з Землі частину поверхні. Зворотний бік Місяця є зразковим місцем для астрономічної обсерваторії. Розміщеним тут оптичним телескопам не довелося би пробиватися крізь щільну земну атмосферу. А для радіотелескопів Місяць слугував би природним щитом із твердих гірських порід завтовшки 3500 км, який надійно прикрив би від будь-яких радіоперешкод із Землі. На початку 1960-х років Джон Кеннеді оголосив, що висадка людини на Місяць відбудеться до 1970 року. Для підготовки до пілотованого польоту NASA виконало кілька космічних програм: «Рейнджер» — фотографування поверхні, «Сервеєр» (1966—1968) — м'яка посадка і знімання місцевості та «Лунар орбітер» (1966—1967) — детальне зображення поверхні Місяця.  Програма пілотованого польоту на Місяць називалася «Аполлон». Місяць — єдине позаземне тіло, на якому побувала людина. Перша посадка відбулася 20 липня 1969 року; остання — у грудні 1972 року. Місяць став першим небесним тілом, зразки якого були доставлені на Землю. СРСР надіслав на Місяць два радіокеровані самохідні апарати — «Луноход-1» у листопаді 1970 року і «Луноход-2»[ru] у січні 1973 року. Після закінчення радянської космічної програми «Луна» і американської «Аполлон» дослідження Місяця за допомогою космічних апаратів було практично припинено. На початку XXI століття Китайська Народна Республіка оприлюднила власну програму освоєння Місяця, що передбачає, крім доправлення місяцеходу (2011 року) і надсилання ґрунту на Землю (2012), ще й будівництво населених місячних баз (2030). Вважається, що це змусило інші космічні держави знову розгорнути місячні програми. Наприклад, ЄКА 28 вересня 2003 року запустило свій перший місячний зонд «Смарт-1», а Джордж Буш 14 січня 2004 року оголосив, що до планів США входить створення нових пілотованих космічних кораблів, здатних доправляти людей на Місяць, з метою закласти до 2020 року перші місячні бази. Сьогодні дослідникам доступно 382 кг місячного ґрунту, зібраного під час здійснення проєкту «Аполлон» (1969—1972) і близько 300 г ґрунту, доправленого радянськими автоматичними станціями «Луна-16», «Луна-20» і «Луна-24». Цей ґрунт складається з приблизно 2200 різних зразків з дев'яти точок Місяця. Близько 45 кг зразків NASA безкоштовно передало до низки науково-дослідних організацій у США та інших країнах. Зразки для дослідження може отримати будь-яка наукова установа, що складе обґрунтовану заявку. На початку XXI ст. програми дослідження Місяця пожвавилися. Про свої плани створити орбітальну навколомісячну станцію оголосили кілька країн, зокрема США, Китай, Індія, Російська Федерація, Японія. Міжнародний космічний консорціум планував зробити це до 2010 р. Фахівці прогнозували, що 2012 року настане час масового запуску автоматизованих місяцеходів, а до 2015 р. буде створено докладну карту корисних копалин Місяця[джерело?]. У грудні 2018 року компанія SpaceX повідомила, що планує відправити туристичну місію навколо нашого природного супутника, а NASA розробляє Exploration Mission 1 на 2019–2020 роки. У 2020-х роках планується послати на Місяць пілотовану експедицію Exploration Mission 2 і розпочати будівництво населеної місячної бази, яка буде не лише освоювати Місяць, але і забезпечуватиме полегшення польотів на Марс та інші планети Сонячної системи. У 2019 році повідомлено, що українське конструкторське бюро (КБ) «Південне» розробило концептуальний проєкт сімейства місячних посадкових апаратів, що перелітають з точки в точку на поверхні супутника Землі. Такі апарати дадуть можливість більш детально вивчати поверхню Місяця і можуть бути використані для пошуку корисних копалин[15]. У 2020 році повідомлено, що Об'єднані Арабські Емірати планують запустити безпілотник-місяцехід на Місяць у 2024 році. Місяцехід розробляють у дубайському космічному центрі Мохаммеда бін Рашида (MBRSC)[16]. 27 березня 2023 року, дослідники з Китайської академії наук, після вивчення зразків місячної породи, зібраних китайським ровером під час місії «Чан’е-5» (Chang’e 5) у 2020 році, повідомили про присутність ударних скляних кульок в місячному ґрунті. Всього в зразках було виявлено 32 крихітні гранули, в кожній з яких було до 0,002 грама рідини. Відповідно, як було заявлено вченими, на супутнику Землі можуть бути мільярди або навіть трильйони таких частинок, у яких за найскромнішими підрахунками зберігається до 297,6 мільярдів тонн води[17]. 18 липня 2023 року, на науковому форумі, NASA презентувало чотириколісний всюдихід під назвою VIPER, який шукатиме сліди льоду на полюсах Місяця для створення з нього власного ракетного палива та повітря для дихання астронавтів. Зазначається, що всюдихід під назвою VIPER відрізняється від своїх попередників, за допомогою яких NASA досліджує Марс, тим, що він створений для потрапляння в темні кратери, куди сонячне світло не проникало мільярди років[18].  СеленологіяРозділ науки, що вивчає будову та хімічно-мінералогічний склад Місяця, називають селенологією[19]. Завдяки розміру і складу Місяця іноді вважають, що він належить до планет земної групи поряд із Меркурієм, Венерою, Землею і Марсом. Елементний та мінералогічний склад місячних порід близький до земних[7]. Тому вивчаючи будову Місяця, можна багато дізнатися про будову та розвиток Землі. Внутрішня структура Місяць — не суцільне тіло, він має кору, мантію і ядро, які різняться за хімічним складом. Оболонка внутрішнього ядра багата залізом, вона має радіус 240 км, рідке зовнішнє ядро складається переважно з рідкого заліза і має радіус приблизно 300—330 кілометрів. Навколо ядра розташовано частково розплавлений прикордонний шар радіусом близько 480—500 кілометрів. Ця структура, як вважають, утворилася внаслідок фракційної кристалізації з глобального океану магми, незабаром після утворення Місяця — 4,46 мільярдів років тому. Місячна кора в середньому має товщину ≈50 км. Серед супутників у Сонячній системі Місяць посідає друге місце за густиною (після Іо). Внутрішнє ядро Місяця мале, його радіус близько 350 км, це тільки ≈ 20 % від розміру Місяця, на відміну від ≈ 50 % у більшості інших землеподібних тіл. Складається місячне ядро із заліза, легованого невеликою кількістю сірки й нікелю[джерело?]. Місячна кора на зворотному боці товща, ніж на видимому. Максимуму її товщина сягає в околицях кратера Корольов, де перевищує середню приблизно вдвічі, а мінімуму — під деякими великими кратерами (наприклад, під басейном Моря Москви), де наближається до нуля. Середнє ж її значення складає, за різними оцінками, 30–50 км[20][21]. Під корою перебуває мантія і, можливо, невелике ядро із сірчистого заліза (радіусом приблизно 340 км і масою, що становить 2 % маси Місяця). На відміну від мантії Землі, мантія Місяця лише частково розплавлена. Центр мас Місяця розташовано приблизно за 2 км від геометричного центру в напрямку до Землі. Вимірювання швидкості супутників «Лунар Орбітер» дозволили створити гравітаційну карту Місяця. З її допомогою було вперше виявлено маскони[22] (від «маса» та «концентрація»), — це маси речовини підвищеної густини. Гравітаційні аномалії, зумовлені масконами, на Місяці у багато разів більші, ніж на Землі. Місяць не має магнітного поля. Але деякі з гірських порід на його поверхні виявляють залишковий магнетизм, що вказує на те, що, можливо, в минулому Місяць мав магнітне поле. Не маючи ні атмосфери, ні магнітного поля, поверхня Місяця зазнає безпосереднього впливу сонячного вітру. Протягом 4 млрд років водневі іони з сонячного вітру бомбардували реголіт Місяця. Таким чином, зразки реголіту, доправлені «Аполлонами», виявилися дуже цінними для дослідження сонячного вітру. Цей місячний водень також може бути використано колись як ракетне паливо[джерело?]. Місячні породиМатерикові місячні райони складено здебільшого анортозитами, рідше — норитами та дацитами. Місячні моря складаються переважно з базальтів. «Морські» місячні базальти відрізняються від земних значно підвищеним вмістом титану та заліза і зниженим — лужних металів (натрію, калію). Материкові базальти (норити) відрізняються від морських підвищеним вмістом Al2О3, натомість у них нижчий вміст FeO та TiO2. Вік материкових місячних порід 4,0–4,5 млрд років[23]. Вік морських базальтів — 3,3–3,8 млрд років, що свідчить про вторинність їх утворення[7]. СейсмологіяЗалишені астронавтами Apollo на Місяці сейсмографи засвідчили наявність сейсмічної активності. Так, тільки в період між 1969 і 1977 роками, на Місяці було зафіксовано близько 13 000 місячних поштовхів[24]. Через відсутність води коливання місячної поверхні тривалі за часом, можуть тривати понад годину. Місяцетруси можна поділити на чотири групи:
СеленографіяРозділ науки, що вивчає будову поверхні Місяця, називають селенографією[25]. Більшість кратерів Місяця названо на честь видатних дослідників. Імена великих вчених давнини, таких як Тихо Браге, Коперник і Птолемей, були використані на видимому боці, а на зворотному часто трапляються сучасніші назви на зразок Аполлон, Гагарін і Корольов. Багато з них є російськими, оскільки перші знімки зворотного боку зроблено радянським кораблем Луна-3. Найбільший кратер Місяця розташовано на півдні його зворотного боку. Це басейн Південний полюс — Ейткен розміром 2400 × 2050 км та завглибшки 6–8 км. Його південний край видно з Землі. Крім кратерів, на Місяці трапляються й інші дрібниці рельєфу — куполи, хребти, гряди, долини й тріщини (борозни). Поверхня Місяця Місячний ландшафт своєрідний і унікальний. Місяць весь вкритий кратерами різного розміру — від мікроскопічних до тисяч кілометрів. Довгий час вчені не могли заглянути на зворотний бік Місяця, але це стало можливо з розвитком технологій. Зараз існують дуже докладні карти обох півкуль Місяця. Детальні місячні карти складають для того, щоб підготуватися для висадки людини на Місяць, вдалого розташування місячних баз, телескопів, транспорту, пошуку корисних копалин тощо. У колишньому СРСР було створено «Повну карту Місяця» у масштабі 1:5 000 000 та глобус Місяця у масштабі 1:10 000 000. Для окремих ділянок є великомасштабні карти масштабом від 1:1 000 000 до 1:40, створені в СРСР та США[25]. 2011 року в Інтернеті було опубліковано наразі найдокладнішу фотографію зворотного боку Місяця. Зображення було складене з безлічі світлин, отриманих зондом NASA під назвою Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO). У 2019 р. повідомлено, що в NASA створили тривимірну карту Місяця. Дані для цієї карти зібрала міжпланетна автоматична станція Lunar Reconnaissance Orbiter[26]. Походження МісяцяПерші теорії утворення Місяця передбачали, що він утворився із первинної газо-пилової хмари разом із Землею (як подвійна планета). Однак головним питанням такої теорії є пояснення значного збіднення залізом та спорідненими з ним хімічними елементами. Виходячи із середньої густини 3,34 г/см³ Місяць містить лише близько 5 % залізонікелевої фази. Це значно менше, ніж вміст заліза у вуглецевих хондритах (28 %), які вважаються залишками первинної протопланетної хмари, та менше, ніж у складі Землі (37 %) чи інших планет земної групи (середня густина Меркурія — 5,94 г/см³, Венери — 5,54 г/см³, Марса — 3,94 г/см³)[27]. Інші вчені пропонували теорії, за якими Місяць утворився в якихось інших місцях Сонячної системи, збіднених залізом, і був захоплений Землею пізніше. Однак захоплення такого великого космічного тіла як Місяць із далекої орбіти видається вкрай малоймовірним. Переконливо пояснити значне збіднення Місяця на залізо (порівняно зі складом первинної протопланетної хмари) теж не вдається. Крім того, місячні базальти дуже подібні за складом до земних базальтів серединно-океанічних хребтів. Ізотопний склад кисню в них відрізняється від хондритів, що свідчить про споріднене походження Землі та Місяця. Тому час від часу виникали гіпотези про відокремлення Місяця від Землі. Зокрема, таку теорію пропонував Джордж Дарвін (син Ч. Дарвіна). Останнім часом набули популярності теорії, за якими Місяць утворився внаслідок зіткнення Протоземлі з іншою протопланетою приблизно марсіанського розміру[28][29]. Імовірним місцем її утворення могла бути одна з троянських точок Лагранжа на земній орбіті. Цей планетоїд назвали Тея, на честь давньогрецького титана Тейї — матері Селени[30]. Щоправда, подібні теорії не пояснюють деяких особливостей хімічного складу Місяця та його порід. Зокрема, з ізотопного складу місячних порід випливає, що на відміну від Землі, Місяцем втрачено майже весь первинний свинець, а той, що наразі входить до складу місячних порід, має радіогенне походження (тобто, утворився внаслідок радіоактивного розпаду урану та торію). Крім того, теорія не пояснює наявний розподіл моменту імпульсу у системі Земля — Місяць[31]. Правовий статус МісяцяБільшість правових питань освоєння Місяця було вирішено 1967 року, коли СРСР, США та Велика Британія підписали Договір про космос, до якого згодом приєдналися понад сто країн:
Забруднення МісяцяЗабруднення орбітиВ 2023 році, вченими Університу Пердью (США) проведено дослідження, яке було спрямоване на моделювання та відстеження космічного сміття навколо Місяця. Було встановлено, що космічне сміття, яке повертається з геосинхронної орбіти, часто потрапляє на орбіту Місяця або Землі і перебуває там, як тимчасові супутники. Одним з таких випадків був J002E3, який виявився ракетою-носієм від «Аполлона-12». Іншим був астероїд 2010 QW1, який пізніше було ідентифіковано, як ступінь «Long March-3C» китайської місії Chang'e-2. Нещодавня аварія місячного ракетного прискорювача на зворотному боці Місяця, яка трапилася на початку 2022 року, також призвела до забруднення орбіти Місяця. Спочатку вважалося, що ця ракета-носій належить SpaceX, але пізніше вона була ідентифікована, як ступінь ракети «Long March», що також належала Китаю[32]. Забруднення поверхніЗ метою увіковічення не тільки свого імені, а й своєї особи, набуває поширення скидання на поверхню Місяця різноманітних капсул, як то капсул з власною живою ДНК[33][34]. Місяць у культуріОбраз Місяця широко використовується в культурі майже всіх народів світу. Місяць є символом таємничості, романтичності, кохання. Численним є випадки використання в міфології, фольклорі, побуті, художній літературі, музичному й образотворчому мистецтві, кіно, комп'ютерних іграх тощо. Існує розлад парасомнічного спектра, хвороба сомнабулізм (сноходіння), пов'язана з уявленнями багатьох стародавніх народів світу про вплив місячних циклів на психіку людини. Див. такожПримітки
Література
Посилання Вікіцитати містять висловлювання на тему: Місяць (супутник)  Вікісховище має мультимедійні дані за темою: Місяць (супутник)
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
.svg){kind=small}
