Реферат: Місяць супутник Землі

Виконав учень

Петренко Вадим

2001 рік

План:

1. Вступ

2. Рух Місяця

3. Форма Місяця

4. Фази Місяця

5. Поверхня Місяця

6. Рельєф місячної поверхні

7. Походження Місяця

8. Новий етап дослідження Місяця

9. Людина на Місяці

10. Місячний ґрунт

11. Внутрішня будівля Місяця

12. Міжнародно - правові проблеми

Вступ.

МІСЯЦЬ, єдиний природний супутник Землі і найближче до нас небесне тіло; середня відстань до Місяця - 384000 кілометрів.

Рух місяця.

Місяць рухається навколо Землі із середньою швидкістю 1,02 км/сек по приблизно еліптичній орбіті в тім же напрямку, у якому рухається переважна більшість інших тіл Сонячної системи, тобто проти вартовий стрілки, селі дивитися на орбіту Місяця з боку Північного полюса світу. Велика піввісь орбіти Місяця, рівний середній відстані між центрами Землі і Місяця, складає 384 400 км (приблизно 60 земних радіусів). Внаслідок еліптичності орбіти і збурювань відстань до Місяця коливається між 356 400 і 406 800 км. Період звертання Місяця навколо Землі, так називаний сидеричний (зоряний) місяць дорівнює 27,32166 доби, але підданий невеликим коливанням і дуже малому віковому скороченню. Рух Місяця навколо Землі дуже складно, і його вивчення складає одну з найскладніших задач небесної механіки. Еліптичний рух являє собою лише грубе наближення, на нього накладаються багато збурювань, обумовлені притяганням Сонця, планет і сплюснутістю Землі. Найголовніші з цих збурювань, чи нерівностей, минулого відкриті зі спостережень задовго до теоретичного висновку їх із закону всесвітнього тяжіння. Притягання Місяця Сонцем у 2,2 рази сильніше, ніж Землею, так що, строго говорячи, варто було б розглядати рух Місяця навколо Сонця і збурювання цього руху Землею. Однак, оскільки дослідника цікавить рух Місяця, яким воно видно з Землі, гравітаційна теорія, що розробляли багато найбільших учених, починаючи з И. Ньютона, розглядає рух Місяця саме навколо Землі. У 20 столітті користаються теорією американського математика Дж. Хилла, на основі якої американський астроном Э. Браун обчислив (1919) математичні, ряди і склав таблиці, що містять широту, довготу і паралакс Місяця. Аргументом служить час.

Площина орбіти Місяця нахилена до екліптики під кутом 5про8”43”, підданим невеликим коливанням. Крапки перетинання орбіти з екліптикою, називаються висхідним і спадним вузлами, мають нерівномірний назадній рух і роблять повний оборот по екліптиці за 6794 доби (близько 18 років), унаслідок чого Місяць повертається до тому самому вузла через інтервал часу - так званий драконічний місяць, - більш короткий, чим сидеричний і в середньому рівний 27.21222 доби, з цим місяцем зв'язана періодичність сонячних і місячних затьмарень. Місяць обертається навколо осі, нахиленої до площини екліптики під кутом 88°28', з періодом, точно рівним сидеричному місяцю, унаслідок чого вона повернена до Землі завжди однієї і тією же стороною. Такий збіг періодів осьового обертання й орбітального звертання не випадково, а викликано тертям припливів, що Земля робила у твердій чи ніколи рідкій оболонці Місяця. Однак сполучення рівномірного обертання з нерівномірним рухом по орбіті викликає невеликі періодичні відхилення від незмінного напрямку до Землі, що досягають 7° 54' по довготі, а нахил осі обертання Місяця до площини її орбіти обумовлює відхилення до 6°50' по широті, унаслідок чого в різний час із Землі можна бачити до 59 % усієї поверхні Місяця (хоча області біля країв місячного диска видні лише в сильному перспективному ракурсі); такі відхилення називаються лібрацією Місяця. Площини екватора Місяця, екліптики і місячної орбіти завжди перетинаються по однієї прямої (закон Кассіні).

Форма Місяця.

Форма Місяця дуже близька до кулі з радіусом 1737 км, що дорівнює 0,2724 екваторіального радіуса Землі. Площа поверхні Місяця складає 3,8 * 107 км² , а обсяг 2,2 * 1025. Більш детальне визначення фігури Місяця утруднене тим, що на Місяці, із за відсутності океанів, немає явно вираженої рівної поверхні стосовно якої можна було б визначити висоти і глибини; крім того, оскільки Місяць повернений до Землі однією стороною, вимірювати з Землі радіуси крапок поверхні видимої півкулі Місяця (крім крапок на самому краї місячного диска) представляється можливим лише на підставі слабкого стереоскопічного ефекту, обумовленого лібрацією. Вивчення лібрації дозволило оцінити різницю головних півосей еліпсоїда Місяця. Полярна вісь менше екваторіальної, спрямованої убік Землі, приблизно на 700 м і менше екваторіальній осі, перпендикулярної напрямку на Землю, на 400 м. Таким чином, Місяць під впливом приливних сил, небагато витягнутий убік Землі. Маса Місяця точніше всього визначається зі спостережень її штучних супутників. Вона в 81 разів менше маси землі, що відповідає 7.35 *1025 р. Середня щільність Місяця дорівнює 3,34 р. (0.61 середньої щільності Землі). Прискорення сили ваги на поверхні Місяця в 6 разів більше, ніж на Землі, складає 162.3 і зменшується на 0.187 при підйомі на 1 кілометр. Перша космічна швидкість 1680 м/сек, друга 2375 м/сек. Унаслідок малого притягання Місяць не зміг удержати навколо себе газової оболонки, а також воду у вільному стані.

Фази Місяця.

Не будучи самосвітним, Місяць видний тільки в тій частині, куди падають сонячні промені, або промені, відбиті Землею. Цим порозуміваються фази Місяця. Кожен місяць Місяць, рухаючи по орбіті, проходить між Землею і Сонцем і звернена до нас темною стороною, у цей час відбувається молодик. Через 1 - 2 дні після цього на західній частині неба з'являється вузький яскравий серп молодого Місяця. Інша частина місячного диска буває в цей час слабко освітлена Землею, поверненої до Місяця своєю денною півкулею. Через 7 доби Місяць відходить від Сонця на 900, настає перша чверть, коли освітлена рівно половина диска Місяця і термінатор, тобто лінія розділу світлої і темної сторони, стає прямої - діаметром місячного диска. У наступні дні термінатор стає опуклим, вид Місяця наближається до світлого кола і через 14 - 15 доби настає повня. На 22-і доба спостерігається остання чверть. Кутова відстань Місяця від сонця зменшується, вона знову стає серпом і через 29.5 доби знову настає молодик. Проміжок між двома послідовними молодиками називається синодичним місяцем, що має середню тривалість 29.5 доби. Синодичний місяць більше сидеричного, тому що Земля за цей час проходить приблизно 113 своєї орбіти і Місяць, щоб знову пройти між Землею і Сонцем, повинна пройти додатково ще 113 частина своєї орбіти, на що витрачається не набагато більше 2 доби. Якщо молодик відбувається поблизу одного з вузлів місячної орбіти, відбувається сонячне затьмарення, а повня біля вузла супроводжується місячним затьмаренням. Система фаз, що спостерігається легко, Місяця послужила основою для ряду календарних систем.

Поверхня Місяця.

Поверхня Місяця досить темна, її альбедо дорівнює 0.073, тобто вона відбиває в середньому лише 7.3 % світлових променів Сонця. Візуальна зоряна величина повного Місяця на середній відстані дорівнює - 12.7; вона посилає в повню на Землю в 465 000 разів менше світла, чим Сонце. У залежності від фаз, ця кількість світла зменшується набагато швидше, ніж площа освітленої частини Місяця, так що коли Місяць знаходиться у чверті, і ми бачимо половину її диска світлої, вона посилає нам не 50 %, а лише 8 % світла від повного Місяця Показник кольору місячного світла дорівнює + 1.2, тобто він помітно червоніше сонячного. Місяць обертається щодо Сонця з періодом, рівним синодичному місяцю, тому день на Місяці триває майже 1.5 доба і стільки ж продовжується ніч. Не будучи захищена атмосферою, поверхня Місяця нагрівається вдень до + 110°С, а вночі остигає до -120°С, однак, як показали радіоспостереження, ці величезні коливання температури проникають усередину лише на кілька дециметрів унаслідок надзвичайно слабкої теплопровідності поверхневих шарів. По тій же причині і під час повних місячних затьмарень нагріта поверхня швидко прохолоджується, хоча деякі місця довше зберігають тепло, імовірно, унаслідок великої теплоємності (так звані “гарячі плями”).

Навіть неозброєним оком на Місяці видні неправильні темнуваті протяжні плями, що були прийняті за моря; назва збереглася, хоча і було встановлено, що ці утворення нічого загального з земними морями не мають. Телескопічні спостереження, яким поклали початок у 1610 М. Галилей, дозволили знайти гористу будівлю поверхні Місяця. З'ясувалося, що моря - це рівнини більш темного відтінку, чим інші області, іноді називані континентальними (чи материковими), що буяють горами, більшість яких має кільцеподібну форму (кратери). За багаторічними спостереженнями були складені докладні карти Місяця. Перші такі карти видав у 1647 Я. Гевелий у Ланцеті (Гданьск). Зберігши термін “моря”, він привласнив назви також і найголовнішим місячним хребтам - по аналогічним земним утворенням: Апенніни, Кавказ, Альпи. Дж. Риччоли в 1651 дав великим темним низинам фантастичні назви: Океан Бур, Море Криз, Море Спокою, Море Дощів і так далі, що менше примикають до морів темні області він назвав затоками, наприклад, Залив Веселки, а невеликі неправильні плями - болотами, наприклад Болото Гнили. Окремі гори, головним чином кільцеподібні, він назвав іменами видатних учених: Коперник, Кеплер, Тихо Бразі й іншими. Ці назви збереглися на місячних картах і понині, причому додано багато нових імен видатних людей, учених більш пізнього часу. На картах зворотної сторони Місяця, складених за спостереженнями, виконаним з космічних зондів і штучних супутників Місяця, з'явилися імена К. Э. Ціолковського, С. П. Корольова, Ю. А. Гагаріна й інших. Докладні і точні карти Місяця були складені за телескопічними спостереженнями в 19 столітті німецькими астрономами И. Медлером, Й. Шмидтом і ін. Карти складалися в ортографической проекції для середньої фази лібрації, тобто приблизно такими, який Місяць видний із Землі. У кінці 19 століття почалися фотографічні спостереження Місяця.

У 1896-1910 великий атлас Місяця був виданий французькими астрономами М. Леви і П. Пьюзе по фотографіях, отриманим на Паризькій обсерваторії; пізніше фотографічний альбом Місяця виданий Лікскою обсерваторією в США, а в середині 20 століття Дж. Койпер (США) склав кілька детальних атласів фотографій Місяця, отриманих на великих телескопах різних астрономічних обсерваторій. За допомогою сучасних телескопів на Місяці можна помітити, але не розглянути кратери розміром близько 0,7 кілометрів і тріщини шириною в перші сотні метрів.

Рельєф місячної поверхні.

Рельєф місячної поверхні був в основному з'ясований у результаті багаторічних телескопічних спостережень. “Місячного моря”, що займають близько 40 % видимої поверхні Місяця, являють собою рівнинні низовини, пересічені тріщинами і невисокими звивистими валами; великих кратерів на морях порівняно мало. Багато морів оточені концентричними кільцевими хребтами. Інша, більш світла поверхня покрита численними кратерами, кільцеподібними хребтами, борознами і так далі. Кратери менш 15-20 кілометрів мають просту чашоподібну форму, більш великі кратери (до 200 кілометрів) складаються з округлого вала з крутими внутрішніми схилами, мають порівняно плоске дно, більш заглиблене, чим навколишня місцевість, часто з центральною гіркою. Висоти гір над навколишньою місцевістю визначаються по довжині тіней на місячній чи поверхні фотометричним способом. Таким шляхом були складені гіпсометричні карти масштабу 1:1000000 на велику частину видимої сторони. Однак абсолютні висоти, відстані крапок поверхні Місяця від центра чи фігури маси Місяця визначаються дуже непевно, і засновані на них гіпсометричні карти дають лише загальне представлення про рельєф Місяця. Набагато докладніше і точніше вивчений рельєф крайової зони Місяця, що, у залежності від фази лібрації, обмежує диск Місяця. Для цієї зони німецький учений Ф. Хайн, радянський вчений А. А. Нефедьєв, американський учений Ч. Уотс склали гіпсометричні карти, що використовуються для обліку нерівностей краю Місяця при спостереженнях з метою визначення координат Місяця (такі спостереження виробляються меридіанними колами і по фотографіях Місяця на тлі навколишніх зірок, а також за спостереженнями покрить зірок). Мікрометричними вимірами визначені стосовно місячного екватора і середнього меридіана Місяця селенографічні координати декількох основних опорних крапок, що служать для прив'язки великого числа інших крапок поверхні Місяця. Основною вихідною точкою при цьому є невеликої правильної форми і добре видимий біля центра місячного диска кратер Местинг. Структура поверхні Місяця був в основному вивчена фотометричними і поляриметричними спостереженнями, доповненими радіоастрономічними дослідженнями.

Кратери на місячній поверхні мають різний відносний вік: від древніх, ледь помітних, сильно перероблених утворень до дуже чітких в обрисах молодих кратерів, іноді оточених світлими “променями”. При цьому молоді кратери перекривають більш древні. В одних випадках кратери врізані в поверхню місячних морів, а в інші - гірські породи морів перекривають кратери. Тектонічні розриви те розсікають кратери і моря, те самі перекриваються більш молодими утвореннями. Ці й інші співвідношення дозволяють установити послідовність виникнення різних структур на місячній поверхні; у 1949 радянський вчений А. В. Хабаков розділив місячні утворення на кілька послідовних вікових комплексів. Подальший розвиток такого підходу дозволило до кінця 60-х років скласти середньомасштабні геологічні карти на значну частину поверхні Місяця. Абсолютний вік місячних утворень відомий поки лише в декількох крапках; але, використовуючи деякі непрямі методи, можна установити, що вік найбільш молодих великих кратерів складає десятки і сотні мільйонів років, а основна маса великих кратерів виникла в “доморський” період, 3-4 млрд. років тому.

В утворенні форм місячного рельєфу брали участь як внутрішні сили, так і зовнішні впливи. Розрахунки термічної історії Місяця показують, що незабаром після її утворення надра були розігріті радіоактивним теплом і значною мірою розплавлені, що привело до інтенсивного вулканізму на поверхні. У результаті утворилися гігантські лавові полючи і деяка кількість вулканічних кратерів, а також численні тріщини, уступи й інше. Разом з цим на поверхню Місяця на ранніх етапах випадала величезна кількість метеоритів і астероїдів - залишків протопланетної хмари, при вибухах яких виникали кратери - від мікроскопічних лунок до кільцевих структур поперечником у багато десятків, а можливо і до декількох сотень кілометрів. Через відсутність атмосфери і гідросфери значна частина цих кратерів збереглася до наших днів. Зараз метеорити випадають на Місяць набагато рідше; вулканізм також в основному припинився, оскільки Місяць витратив багато теплової енергії, а радіоактивні елементи були винесені в зовнішні шари Місяця. Про залишковий вулканізм свідчать витікання вуглецевих газів у місячних кратерах, спектрограми яких були вперше отримані радянським астрономом Н. А. Козирєв.

Походження Місяця.

Походження Місяця остаточно ще не установлено. Найбільш розроблені три різні гіпотези. Наприкінці 19 в. Дж. Дарвін висунув гіпотезу, відповідно до якої Місяць і Земля спочатку складали одну загальну розплавлену масу, швидкість обертання якої збільшувалася в міру її остигання і стиску; у результаті ця маса розірвалася на двох частин: велику - Землю і меншу - Місяць. Ця гіпотеза пояснює малу щільність Місяця, утвореної з зовнішніх шарів первісної маси. Однак вона стикається із серйозними запереченнями з погляду механізму подібного процесу; крім того, між породами земної оболонки і місячних порід є істотні геохімічні розходження.

Гіпотеза захоплення, розроблена німецьким ученим К. Вейцзеккером, шведським ученим Х. Альфвеном і американським ученим Г. Юри, припускає, що Місяць спочатку був малою планетою, що при проходженні поблизу Землі в результаті впливу тяжіння останньої перетворилася в супутник Землі. Імовірність такої події дуже мала, і, крім того, у цьому випадку варто було б очікувати більшого розходження земних і місячних порід.

Відповідно до третьої гіпотези, що розроблялася радянськими вченими - О. Ю. Шмидтом і його послідовниками в середині 20 століття, Місяць і Земля утворилися одночасно шляхом об'єднання й ущільнення великого роя дрібних часток. Але Місяць у цілому має меншу щільність, чим Земля, тому речовина протопланетного хмари повинна було розділитися з концентрацією важких елементів у Землі. У зв'язку з цим виникло припущення, що першої початку формуватися Земля, оточена могутньою атмосферою, збагаченої відносно летучими силікатами; при наступному охолодженні речовина цієї атмосфери скондесувалося в кільце планетезималей, з яких і утворився Місяць. Остання гіпотеза на сучасному рівні знань (70-і роки 20 століття) представляється найбільш кращої.

Новий етап дослідження Місяця.

Не дивно, що перший політ космічного апарата вище навколоземної орбіти був спрямований до Місяця. Ця честь належить радянському космічному апарату "Місяць-l", запуск якого був здійснений 2 січня 1958 року. Відповідно до програми польоту через кілька днів він пройшов на відстані 6000 кілометрів від поверхні Місяця. Пізніше в тому ж році, у середині вересня подібний апарат серії "Місяць" досяг поверхні природного супутника Землі.

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--