Реферат: Первые люди на Луне

Добыча природных запасов на Земле затрудняется с каждым годом. По прогнозам ученых в ближайшем будущем человечество вступит в сложный период. Земная среда обитания исчерпает свои ресурсы, поэтому уже сейчас необходимо начинать осваивать ресурсы других планет и спутников. Луна, как ближайшее к нам небесное тело станет первым объектом для внеземного промышленного производства. Создание лунной базы, а затем и сети баз, планируется уже в ближайшие десятилетия. Из лунных пород можно извлекать кислород, водород, железо, алюминий, титан, кремний и другие полезные элементы. Лунный грунт является прекрасным сырьем для получения различных строительных материалов, а также для добычи изотопа гелий-3, который способен обеспечить электростанции Земли безопасным и экологически чистым ядерным горючим. Луна будет использоваться для уникальных научных исследований и наблюдений. Изучая лунную поверхность ученые могут "заглянуть" в очень древний период нашей собственной планеты, поскольку особенности развития Луны обеспечили сохранность рельефа поверхности в течение миллиардов лет. Кроме того, Луна послужит экспериментальной базой для отработки космических технологий, а в дальнейшем будет использоваться как ключевой транспортный узел межпланетных сообщений.

Происхождение и история эволюция луны.

Вопросы образования и ранней истории Луны продолжают обсуждаться. Происхождение Луны окончательно еще не установлено. Наиболее разрабо­таны три разные гипотезы. В конце 19 века Дж. Дарвин выдвинул гипотезу, согласно которой Луна и Земля первоначально состав­ляли одну общую расплавленную массу, скорость вращения которой увеличивалась по мере ее остывания и сжатия; в результате эта масса разорвалась на две части: большую - Землю и меньшую - Луну. Эта гипотеза объясняет малую плотность Луны, образованной из внешних слоев первона­чальной массы. Однако она встречает серьезные возражения с точки зрения механизма подобного процесса; кроме того, между породами земной оболочки и лунными породами есть существенные геохимические различия.

Гипотеза, разработанная немецким ученым К. Вейцзеккером, шведским ученым Х. Альфвеном и американским ученым Г. Юри, предполагает, что Луна первоначально была малой планетой, которая при прохождении вблизи Земли в результате воздействия тяготения последней превратилась в спут­ник Земли. Вероятность такого события весьма мала, и, кроме того, в этом случае следовало бы ожидать большего разли­чия земных и лунных пород.

Согласно третьей гипотезе, разрабатывавшейся советскими учеными - О. Ю. Шмидтом и его последователями в середине 20 века, Луна и Земля образовались одновременно путем объединения и уплотнения боль­шого роя мелких частиц. Но Луна в целом имеет меньшую плотность, чем Земля, поэтому вещество протопланетного облака должно было разделиться с концентра­цией тяжелых элементов в Земле. В свя­зи с этим возникло предположение, что первой начала формироваться Земля, окруженная мощной атмосферой, обога­щенной относительно летучими силика­тами; при последующем охлаждении ве­щество этой атмосферы сконденсирова­лось в кольца, из которых и образовалась Луна. Последняя гипотеза на современном уровне знаний (70-е годы 20 века) представляется наиболее предпо­чтительной.

Недра Луны на ранних стадиях эволюции претерпели магматическую дифференциацию. В расплавленном веществе Луны происходило разделение расплавленных пород, в результате чего сформировались кора и верхняя мантия. Этот процесс дифференциации должен был происходить на самой ранней стадии существования Луны, то есть 4,3–4,6 млрд. лет назад.

Период кристаллизации древних материковых пород обычно относят к самым нижним породам так называемой Доимбрийской системы. Этот период охватывает эпоху до появления темных морских лав на поверхности, то есть до образования базальтового покрова Моря Дождей как одного из самых древних морей. Формирование лунной коры и кристаллизация поверхностных пород в этот период происходили, вероятно, при весьма интенсивной метеоритной бомбардировке. Подавляющее большинство крупных материковых кратеров и огромные впадины появились именно в эту эпоху.

Завершающая стадия образования гигантских впадин, ставших в последствии на видимом полушарии морями, совпала с выплавлением и кристаллизацией на поверхности пород норитового состава. Тогда же начинают появляться активные внутренние процессы в лунных недрах, приведшие к появлению в начале Имбрийского периода первых морских образований. Процесс лунного вулканизма, породивший базальтовое покрытие морей, вероятно. Имел два всплеска активности недр. Первый завершился выплавлением базальтов Имбрийской системы, средний возраст которых составляет 3,7 млрд. лет. Этим актом в начале Эратосфеновского периода завершилась эпоха наиболее бурных преобразований лунной поверхности.

Следующие два миллиарда лет Эратосфеновского периода являются временем полного затухания лунного вулканизма. Продолжавшаяся метеоритная бомбардировка постепенно превратилась в основной фактор формирования современного рельефа Луна. Одно из важных событий лунной истории, связанное с образованием кратера Коперник, произошло около миллиарда лет тому назад. Ударный метаморфоз произошел в то время в Море Изобилия. Конечно, падения метеоритов и сопровождающие их ударные процессы происходят на Луне и в наши дни. Но падение крупных метеоритов – явление редкое.

Мифологическая история Луны.

Луна в римской мифологии является богиней ночного света. В египетской мифологии богиня луны – Тефнут и ее сестра Шу – одно из воплощений солнечного начала, были близнецами. В индоевропейской и балтийской мифологии широко распространен мотив ухаживания месяца за солнцем и их свадьбы: после свадьбы месяц покидает солнце, за что ему мстит бог-громовержец и разрубает месяц пополам. В армянской мифологии Лусин («луна») – молодой юноша попросил у матери, державшей тесто, булочку. Рассерженная мать дала пощечину Лусину, от которой он взлетел на небо. До сих пор на его лице видны следы теста. По народным поверьям, фазы луны связаны с циклами жизни царя Лусина: новолуние – с его юностью, полнолуние – со зрелостью; когда луна убывает и появляется полумесяц, наступает старость Лусина, который затем уходит в рай (умирает). Из рая он возвращается возрожденным.

Известны также мифы о происхождении луны из частей тела (чаще всего из левого и правого глаза). У большинства народов мира есть особые Лунные мифы, объясняющие возникновение пятен на луне, чаще всего тем, что там находится особый человек («лунный человек» или «лунная женщина»). Божеству луны многие народы придают особое значение, считая, что оно дает необходимые элементы для всего живого.

Рельеф Луны.

Традиционно на Луне выделяются два основных вида ландшафта—материки и моря. Преобладающей формой рельефа лунной поверхности являются лунные моря, представляющие собой огромные по площади впадины темного цвета. Разумеется, никакой воды в этих морях нет, но так эти впадины были названы в далеком прошлом за свою темноватую окраску; эти названия сохранились за ними до настоящего времени. Более мелкие темные пятна, по аналогии с морями, получили названия заливов, озер и болот. Основные моря сосредоточены в пределах видимого полушария. Крупнейшие морские образование—Океан Бурь. К нему примыкаю Море Дождей с северо-востока, Море Влажности и Море Облаков с юга. В восточной половине видимого с земли диска протянулись цепочкой с северо-запада на юго-восток Море Ясности, Море Спокойствия и Море Изобилия. К этой цепочки с юга примыкает Море Нектара, а с северо-востока— Море Кризисов. Сравнительно небольшие по размерам морские территории расположены на границе видимого и обратного полушарий. Это—Море Восточное, Море Краевое, Море Смита и Море Южное. На обратной стороне существует лишь одно значительное образование морского типа— Море Москвы. Моря неправильной формы в большинстве случаев примыкают к круговым морям. Самое крупное круговое море—Море Дождей сохранило лишь одно из внешних колец в виде горных цепей Альп, Кавказа, Апеннин и Карпат.

Кроме морей, на огромных пространствах разбросаны кольцевые горы, имеющие круглую форму в центральных частях видимого лунного диска, и эллиптическую на краевых частях диска. Кольцевые горы—это большие и малые круглые образования, неодинаково углубленные, окруженные валами, возвышающимися над окружающей местностью на 0,5–1,5 км. Кольцевые горы диаметром больше 35 км получили название лунных цирков, а остальные—меньших диаметров—были названы лунными кратерами. Небольшие кратеры располагаются по всей поверхности Луны: на ее равнинах, на дне морей, на горных хребтах и других образованиях.

Внутри цирков и кратеров, как на их дне, так и на склонах встречаются так называемые паразитные кратеры—образования более позднего происхождения по сравнению с морями и основной системой кольцевых гор. Например, большой паразитный кратер есть на кратере Фебит, на цирке Катарина, Кирилл и несколько кратеров на цирке Фракастор. Часто из глубины кратера в центре поднимается конической формы гора. Имеющая зачастую не одну вершину, а две и даже более.

Можно встретить горные долины, представляющие узкие длинные прямые полосы, тянущиеся на десятки километров. Так, долина в горном хребте Альп имеет длину 120 км и ширину 10–15 км.

Характерными образованиями являются лунные горы, высота отдельных вершин которых достигает 9 км, и горные хребты, похожие на земные и получившие по аналогии названиями земных горных хребтов Кавказа, Альп, Апеннин.

Распространены системы различных трещин и лучей, исходящих от оснований кратеров, борозды и светлые лучи. Общее число лучистых кратеров, видных в полнолуние, составляет на видимой нам стороне Луны около 300.

Морские и материковые ландшафты располагаются на различных высотных уровнях. В масштабах всего лунного шара разность средних уровней материков и морей достигает 2,3 км. В пределах видимого полушария это значение составляет 1,4 км. Средний уровень круговых морей ниже среднего уровня морей неправильной формы на 1,3 км и ниже уровня материков почти на 4 км.

Химический состав и внутреннее строение Луны.

Образцы поверхностных лунных пород, доставленных на Землю из районов посадки космических кораблей «Аполлон» и автоматический станций «Луна», были детально исследованы в земных лабораториях. Пробы кристаллических пород и грунта были взяты из семи морских районов Луны и из двух материковых. Оказалось, что минералогический состав лунных пород очень близок к земным породам типа базальтов, норитов и анортозитов. Основными породообразующими минералами, как и на Земле, оказались пироксен, плагиоклаз, ильменит и оливин.

Конечно, лунные породы при общем сходстве с земными имеют свои существенные отличия. Лунные морские базальты выделяются высоким содержанием FeO, а в некоторых случаях также и TiO₂ . другие основные окислы, SiO₂ , MgO, CaO и Al₂ O₃ входят в состав лунных пород примерно в тех же количествах, что и в состав земных аналогов лунного вещества.

Нориты—неморские базальты—отличаются от морских более высоким содержанием окислов алюминия. Некоторые образцы базальтовых и норитовых лунных пород имеют повышенное содержание калия, редкоземельных элементов и фосфора. Они получили общее название криповых пород (от словосочетания KREEP-породы).

Земным аналогом материкового вещества Луны являются анортозиты. Эти породы практически состоят из одного минерала—богатого кальцием анортита. По степени содержания Al₂ O₃ и CaO анортозитовые породы Луны иногда подразделяют на собственно анортозиты, габбро-анортозиты и анортозитовые габбро. Внешним отличительным признаком анортозитовых пород является их относительно высокая отражательная способность, благодаря которой материковые области Луны выглядят более светлыми, чем морские равнины.

Подробное представление о внутреннем строении Луны дают сейсмические обследования, проводимые непосредственно на лунной поверхности. Условно лунные недра разделены на пять зон. Самая верхняя зона, имеющая на видимой стороне мощность около 60 км, а на обратной—около 100 км, отожествляется с лунной корой, образованной породами анортозитового состава.

Вторая зона носит название верхней мантии Луны. Ее мощность составляет, по-видимому, около 250 км. Скорость распространения продольных волн в этой зоне такова, что можно предположить в качестве основных ее составляющих минералы оливин и пироксен.

Мощность третьей зоны—средней мантии—составляет около 500 км. В этом слое характерное уменьшение скорости поперечных волн. Было высказано предположение, что морские базальты возникли вследствие частичного плавления вещества в средней мантии. Нижняя область зоны содержит большинство из обнаруженных очагов глубокофокусных лунотрясений.

Четвертая зона —нижняя мантия—характеризуется полным исчезновением поперечных волн. В связи с этим высказано предположение, что вещество нижней мантии может находится в частично расплавленном. Следовательно, на глубине 800 км литосфера заканчивается и ниже располагается лунная астеносфера. Возможная температура в верхней части слоя оценивается величиной около 1500°С.

На глубине 1380–1570 км было обнаружено резкое уменьшение скорости продольных волн. Эта граница отмечает начало пятой зоны—лунного ядра. Ядро может быть железо-сульфидным либо железным; в последнем случае оно должно быть меньше, что лучше согласуется с оценками распределения плотности по глубине. Его масса, вероятно, не превышает 2 % от массы всей Луны.

Атмосфера луны и окололунное пространство.

Поскольку масса Луны незначительная, газовая оболочка вокруг нее должна быть очень сильно разреженной, т. е. практически отсутствующей. Основными компонентами газовой оболочки оказались водород, гелий, неон и аргон. Наибольшая плотность наблюдается в ночное время и соответствует около 2· 10⁵ см^–3 . в дневное время концентрация газов падает до 10⁴ см^–3 в пересчете на плотность у поверхности. Поэтому можно говорить с полным основанием о наличии какой-то газовой оболочки вокруг Луны.

У Луны практически отсутствует глобальное магнитное поле дипольной природы. Этим обстоятельством объясняются особенности взаимодействия Луны с потоком заряженных частиц солнечного ветра, который состоит в основном из протонов и электронов с добавлением ионизированного гелия и других более тяжелых элементов с разной степенью ионизации. Луна является немагнитной, сравнительно непроводящей и холодной диэлектрической сферой. Поэтому Луна поглощает плазму солнечного ветра и потоки энергетических частиц, свободно падающие на лунную поверхность.

Наблюдения обнаружили постоянный избыточный фон яркости неба. Как полагают, подобное явление может быть связано с наличием над поверхностью пылевого рассеянного слоя толщиной около 10³ км при размере частиц 70 мкм и концентрации 7· 10^–10 см^–3 . луна как бы окутана прозрачным пылевым облаком, имеющим протяженность, сравнимую с радиусом лунного шара.

Движение Луны.

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--