Луна. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Барицентр системы Земля-Луна находится на расстоянии 4670 км от центра масс Земли. Плоскость орбиты Луны наклонена к плоскости эклиптики на угол

. Средняя скорость движения Луны по орбите 1,023 км/с (3683 км/ч). Суточная скорость видимого движения Луны среди звёзд

. Период орбитального движения Л. 27,32166 сут (сидерический месяц) и равен периоду осевого вращения. Благодаря этому равенству к Земле постоянно обращено одно и то же полушарие Л. Смена фаз Л. происходит с периодом 29,53059 сут (синодический месяц). Экватор Л. имеет пост. наклон к плоскости эклиптики

. Неравномерность орбитального движения при пост. скорости осевого вращения Л. приводит к явлению либрации по долготе с наибольшим значением

. Наклон плоскости экватора Л. к плоскости её орбиты вызывает либрации по широте с наиб. значением

. Благодаря либрациям с Земли наблюдается

поверхности Л. Периодически вблизи фазы полнолуния Л. оказывается частично или полностью в конусе земной тени и происходят лунные затмения.

Геом. фигура Л. близка к сфере, ср. радиус к-рой 1738,0 км. Угл. радиус видимого диска Л. (на ср. расстоянии от Земли)

. Площадь поверхности и объём Л. соответственно

Масса Л. равна

массы Земли, т. е.

г. Ср. плотность лунных пород

. Неоднородности плотности лунных недр проявляются через аномалии в гравитац. поле Л. При общей нецентральности гравитац. поле Л. обладает местными аномалиями, вызывающими деформацию эквипотенциальных поверхностей. Наиб. крупные аномалии - масконы - имеют местный избыток масс ок.

массы Л.

Тёмные области на поверхности Л. условно наз. морями, светлые - материками. Общая площадь морских образований на поверхности Л.

. Осн. моря сосредоточены в пределах видимого полушария Л., что согласуется с разной мощностью коры на видимом и обратном полушариях. В масштабах всей Л. разность ср. уровней материков и морей достигает 2,3 км, в пределах видимого полушария это значение составляет 1,4 км. Круговые моря, связанные с масконами, располагаются в среднем на 1,3 км ниже уровня морей неправильной формы и на 4,0 км ниже ср. уровня материков. Осн. формой рельефа являются кольцевые структуры разл. размеров - кратеры ударного происхождения. Общее распределение числа кратеров (на единице площади) по размерам описывается степенной функцией. Следы тектонич. процессов зафиксированы в виде линейных структур в осн. типа разломов, борозд и складок. Поверхностный слой вещества Л.- реголит - представляет собой рыхлый покров раздробленных пород, состоящий из фрагментов различной крупности (величины), включая тонкую пылевидную фракцию. Средняя толщина слоя реголита 2-3 м.

Минералогич. состав лунных пород близок к земным породам типа базальтов, норитов и анортозитов. Основными породообразующими минералами, как и на Земле, являются пироксен, плагиоклаз, ильменит и оливин. При общем сходстве с земными лунные породы заметно отличаются по содержанию отд. окислов в базальтах, в частности железа (более

) и титана (до

). Нек-рые образцы базальтовых и но-ритовых пород имеют повышенное содержание калия, редкоземельных элементов и фосфора (т. н. криповые породы). Моря сложены породами базальтового типа. Материки состоят из пород анортозитового ряда. От морских базальтов и норитов (неморских базальтов) анортозиты отличаются более высоким содержанием окислов алюминия (до

) и кальция (до

). Содержание окислов железа и титана в этих породах существенно ниже. Плотность светлых материковых пород анортозитового состава меньше ср. плотности

Л. и составляет ок. 2,9 г/см³. Плотность морских базальтов 3,3 г/см³, т. е. практически совпадает со ср. плотностью Л. Это означает, что лёгкие анортозитовые породы образуют тонкую внеш. оболочку - лунную кору, а морские базальты имеют прямую связь с глубинным веществом недр.

Естественная сейсмичность недр Л. относительно невелика. Выделение полной сейсмич. энергии в теле Л. менее

эрг в год, что в

раз меньше, чем на Земле. Ср. магнитуда колебаний не превышает 2 балла но шкале Рихтера. Сейсмометры на поверхности позволяют фиксировать от 600 до 3000 лунотрясений в год. Согласно активным сейсмическим экспериментам и изучению характера распространения объёмных волн при глубокофокусных лунотрясениях, недра Л. делятся на неск. зон. Самая верх. зона, имеющая на видимой стороне мощность (толщину) ок. 60 км, а на обратной - ок. 100 км, отождествляется с лунной корой. Скорость продольных волн во втором слое мощностью ок. 250 км лежит в пределах от 7,8 до 8,1 км/с. Основными составляющими этого слоя --верх. мантии - могут быть оливин и пироксен. Третья зона - ср. мантия - имеет мощность ок. 500 км. Характерным для неё является уменьшение скорости поперечных волн до 3,6-4,0 км/с. По-видимому, морские базальты возникли в результате частичного плавления пород в этой зоне. Ниж. область ср. мантии на глубинах 600-800 км включает очаги глубокофокусных лунотрясений. Четвёртая зона - ниж. мантия - отличается полным исчезновением поперечных волн, что может объясняться частично расплавленным состоянием пород. Следовательно, на глубине ок. 800 км кончается твёрдая оболочка - литосфера - и начинается лунная астеносфера, вероятная температура верх. части к-рой оценивается значением ок. 1200 К. На глубине 1380-1570 км резко уменьшается скорость продольных волн, что выделяет границу пятой зоны - ядра. В предположении полного расплава вещества этой части лунных недр расчёты дают величину скорости продольных волн ок. 5 км/с. В качестве предварительной гипотезы выдвигается модель ядра, состоящего из сульфида железа, с массой не более

массы всей Л.

Критич. скорость для Л. 2,38 км/с, первая космическая - 1,68 км/с. В большинстве случаев скорости теплового движения газовых частиц превышают эти значения, поэтому газы либо покидают окололунное пространство, либо рассеиваются на большие расстояния от поверхности Л. Газовая оболочка - атмосфера Л. - находится в сильно разреженном состоянии и по своим физ. свойствам аналогична условиям в земной экзосфере. Осн. компонентами являются водород, гелий, неон и аргон в сильно ионизированном состоянии. Наиб. плотность газовой оболочки наблюдается в ночное время и в пересчёте на плотность у поверхности соответствует суммарной концентрации ионов газов ок.

. В дневное время концентрация газов падает до

. Эта величина составляет ~10^-13 концентрации молекул газов в земной атмосфере, но на три-четыре порядка выше концентрации частиц в солнечном ветре на расстоянии 1 а. е. от Солнца.

Л. практически не обладает глобальным магн. полем дипольной природы и является немагнитной, сравнительно непроводящей и холодной диэлектрич. сферой, поглощающей плазму солнечного ветра и потоки энергичных частиц, свободно падающих на её поверхность. Обтекая Л., солнечный ветер образует тень плазмы, протяжённость к-рой изменяется в зависимости от взаимной ориентации направления солнечного ветра и силовых линий межпланетного магн. поля. Величина глобального магн. поля на поверхности Л. не превышает 0,5 гамм. Напряжённость местного магн. поля, объясняемого в осн. палеомагнетизмом, может достигать в отд. случаях 100-300 гамм на материке,

от 43 до 103 гамм в районах переходного типа и от 40 до 3-6 гамм в морских районах.

По оценкам, основанным на наземных наблюдениях метеоритного вещества в околоземном пространстве, общий поток падающих на Л. твёрдых тел с массами от

г (микрометеориты) до

г (крупные метеориты и астероиды) составляет ок.

Осн. массу составляют микрометеориты, падающие постоянно со скоростью ок. 25 км/с. По данным непосредственных измерений на поверхности Л., плотность потока этих частиц составляет

Наличие пост. фона избыточной яркости в УФ- и видимой областях спектра, обнаруженного по наблюдениям непосредственно на поверхности, указывает на существование над поверхностью Л. разреженного пылевого облака толщиной ок.

км, при размерах частиц 70 мкм и концентрации порядка

, что в

раз превышает концентрацию пылевых частиц в межпланетном пространстве.

Отражающая поверхность покровного вещества Л. имеет уникальные оптич. свойства. Индикатриса отражения Л. сильно вытянута в сторону источника света. Максимум яркости поверхности Л. достигается при совпадении направлений падающего и отражённого наблюдаемого лучей. Для условий наблюдения с Земли это соответствует фазе полнолуния. Визуальная звёздная величина Л. в истинное полнолуние составляет ок.

. Геом. альбедо 0,147, сферич. альбедо 0,075, Ср. отражательная способность всей лунной поверхности

, материковых областей

, морских областей

. Поверхностный слой Л. по своим оптич. свойствам в большой степени однороден. Отражённый Л. поток излучения частично поляризован. Максимум поляризации лунного света наступает при фазовых углах

и достигает степени поляризации для всего освещённого диска примерно

. Максимум отражённого излучения Л. приходится на длину волны примерно 0,6 мкм, т. е. по сравнению с солнечным светом имеет несколько красноватый оттенок. Степень покраснения варьирует в зависимости от типа поверхности. Максимум собственного излучения Л. приходится на область 7 мкм. Темп-pa поверхности в подсолнечной точке достигает 400 К. К концу лунной ночи поверхность остывает до 100 К.

Вопросы образования и ранней истории Л. окончательно ещё не решены. Нет полной ясности относительно того, где сформировалась Л. как самостоятельное небесное тело. Нек-рые особенности хим. состава лунных пород позволяют предположить, что Л. и Земля образовались в одной и той же зоне Солнечной системы, но не были в прошлом единым целым. Гипотеза отделения Л. от Земли и гипотеза захвата Л. Землёй встречаются со многими трудностями. На самой ранней стадии существования Л. (4,3-4,6 млрд. лет назад) произошла глобальная магматич. дифференциация, в результате к-рой сформировались кора и верх. мантия Л. при весьма интенсивной метеоритной бомбардировке. Большинство крупных материковых кратеров и огромные впадины - лунные бассейны - появились именно в эту эпоху. Завершающая стадия образования гигантских впадин, ставших впоследствии на видимом полушарии морями, совпала с выплавлением и кристаллизацией на поверхности пород норитового состава. Процесс раннего лунного вулканизма, породивший базальтовое покрытие лунных морей, имел два всплеска активности недр. Первый завершился выплавлением базальтов со ср. возрастом 3,7 млрд. лет. Второй связан с выплавлением из недр базальтов со ср. возрастом 3,2 млрд. лет. Следующие два млрд. лет являются временем полного постепенного затухания лунного вулканизма и отвердения пород верх. и ср. мантии на глубину в несколько сотен км. Метеоритная бомбардировка превратилась в осн. фактор формирования совр. рельефа Л.

Литература по астрофизике Луны

Знаете ли Вы, в чем фокус эксперимента Майкельсона?

Эксперимент А. Майкельсона, Майкельсона - Морли - действительно является цирковым фокусом, загипнотизировавшим физиков на 120 лет.

Дело в том, что в его постановке и выводах произведена подмена, аналогичная подмене в школьной шуточной задачке на сообразительность, в которой спрашивается:
- Cколько яблок на березе, если на одной ветке их 5, на другой ветке - 10 и так далее
При этом внимание учеников намеренно отвлекается от того основополагающего факта, что на березе яблоки не растут, в принципе.

В эксперименте Майкельсона ставится вопрос о движении эфира относительно покоящегося в лабораторной системе интерферометра. Однако, если мы ищем эфир, как базовую материю, из которой состоит всё вещество интерферометра, лаборатории, да и Земли в целом, то, естественно, эфир тоже будет неподвижен, так как земное вещество есть всего навсего определенным образом структурированный эфир, и никак не может двигаться относительно самого себя.

Удивительно, что этот цирковой трюк овладел на 120 лет умами физиков на полном серьезе, хотя его прототипы есть в сказках-небылицах всех народов всех времен, включая барона Мюнхаузена, вытащившего себя за волосы из болота, и призванных показать детям возможные жульничества и тем защитить их во взрослой жизни. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.