Реферат: Первые люди на Луне

В процессе своего движения в пространстве Луна испытывает влияние главным образом двух тел—Земли и Солнца. При этом солнечное притяжение в два раза сильнее земного. Поэтому Земля и Луна вращаются вокруг Солнца, находясь поблизости друг от друга.

Вращение Луны вокруг собственной оси описывается тремя законами Кассини. Луна вращается с постоянной угловой скоростью в направлении обращения Земли, причем период вращения Луны равен периоду обращения ее по орбите. Равенство периодов осевого и геоцентрического вращения Луны создает особенность системы «Земля—Луна», при которой к нашей планете обращено постоянно одно и тоже полушарие спутника—видимая сторона Луны. Реальное вращение Луны сопровождается малыми колебаниями нутационного характера. Эти малые колебания носят название физической либрации.

Лунная ось вращения составляет с плоскостью эклиптики почти прямой угол (88°,5) , поэтому лунные солнечные сутки делятся на равные промежутки темного и светлого времени независимо от положения Луны. На лунной поверхности нет наблюдаемых астрономических признаков сезонных изменений.

Фазы Луны.

Различные видимые формы Луны называются ее фазами. Полный цикл фаз заканчивается и начинает повторяться через каждые 29,59 суток. Не будучи самосветящейся, Луна видна только в той части, куда падают солнечные лучи, либо лучи, отраженные Землей. Этим объясняются фазы Луны. Из-за удаленности Солнца солнечные лучи, падающие на Луну, почти параллельны и всегда освещают ровно половину Лунного шара; другая его половина остается темной. К Земле обычно обращены часть светлого полушария и часть темного, поэтому Луна чаще всего кажется нам неполным кругом. Линия, отделяющая темную часть диска Луны от светлой, называется терминатором и всегда является полуэллипсом. Угол между направлениями от Солнца к Луне и от Луны к Земле называется фазовым углом. Различаются четыре основные фазы Луны, которые постепенно переходят одна в другую в следующей последовательности: новолуние, первая четверть, полнолуние и последняя четверть.

Каждый месяц Луна, двигаясь по орбите, проходит между Землей и Солнцем и обращена к нам темной стороной, в это время происходит новолуние. Через 1 - 2 дня после этого на западной части неба появляется узкий яркий серп молодой Луны. Остальная часть лунного диска бывает в это время слабо освещена Землей, повернутой к Луне своим дневным полушарием. Тогда люди говорят, что «новая Луна находится в руках старой». Лунный серп, обращенный выпуклостью к Солнцу, ото дня ко дню постепенно расширяется. Через 7 суток после новолуния Луна принимает форму полукруга и отходит от Солнца на 90⁰ , наступает первая четверть, когда освещена ровно половина диска Луны и терминатор, то есть линия раздела светлой и темной стороны, становится прямой - диаметром лунного диска. В последующие дни терминатор становится выпуклым, вид Луны приближается к светлому кругу и через 14 - 15 суток наступает полнолуние. Полная Луна видна на небе всю ночь; восходит она приблизительно во время захода Солнца, а заходит – около момента его восхода. Наиболее благоприятным сезоном является конец зимы—начало весны.

На 22-е сутки наблюдается последняя четверть. Угловое расстояние Луны от солнца уменьшается, она опять становится серпом. Через два–три дня в вечерни часы на небе появляется узкий серп новой Луны, и весь цикл начинается снова. Промежуток между двумя последовательными новолуниями называется синодическим месяцем, имеющем среднюю продолжительность 29.5 суток.

Затмения Луны.

Когда при движении вокруг Земли Луна попадает в конус земной тени, которую отбрасывает освещаемый Солнцем земной шар, происходит полное лунное затмение. Если же в тень Земли погружается лишь часть Луны, то происходит частичное затмение. Полное лунное затмение может длится примерно 1,5 – 2 часа. Его можно наблюдать со всего ночного полушария Земли, где Луна в момент затмения находится над горизонтом. Поэтому в любой местности полные лунные затмения удается наблюдать значительно чаще солнечных.

Во время полного лунного затмения Луны лунный диск остается видимым, но он приобретает обычно темно-красный оттенок. Это явление объясняется преломлением солнечных лучей в земной атмосфере. Проходя через земную атмосферу, солнечные лучи рассеиваются и преломляются. Причем рассеивается в основном коротковолновое излучение, а преломляется длинноволновое. Преломляясь в земной атмосфере, длинноволновое солнечное излучение попадает в конус земной тени и освещает Луну. В тень Луна входит левым краем, обращенным к востоку, потому что по орбите Луна движется против часовой стрелки.

Легко сообразить, что лунное затмение происходит, когда Луна бывает в полнолунии. Однако далеко не каждое полнолуние происходят лунные затмения. Чаще всего в году бывает два лунных затмения. В 1982 году было три полных лунных ( это максимально возможное число затмений в год).

Для оценки яркости и окраски затмений А. Данжон предложил шкалу, которая используется наблюдателями (см. таблицу). В каждом отдельном случае расцветка затемненного диска Луны может иметь свои особенности, зависящие от состояния земной атмосферы, в которой преломляются освещающие лунную поверхность солнечные лучи.

Разные чувства вызывает лунное затмение. Можно любоваться медно-красным диском Луны, голубоватым ободком по краю тени, радуясь тому, какое нынче выдалось светлое и яркое затмение. В старину темно-богровое, кровавое лунное «затмище» пугало. Не говоря уже о тех случаях, когда Луна, к удивлению и тревоге очевидцев, вообще исчезла с неба! А вдруг навсегда?!

Древние обитатели Южной Америки инки думали, что Луна покраснела от болезни и если она умрет, то, пожалуй, сорвется с неба и упадет. Зная, что Луна – большая приятельница собак, инки таскали псов за уши, взывая: «Матушка Луна, матушка Луна!». Бедная Луна, заслышав визги и мольбы, собирала все свои силы, чтобы победить болезнь и воскреснуть с прежней яркостью.

Норманнам же представлялось, что красный волк Мангарм опять осмелел и напал на Луну. Отважные воины, конечно, понимали, что не могут причинить вреда небесному хищнику, но, зная, что волки не выносят шума, кричали, свистели, били в барабаны. Шумовая атака продолжалась 2-3 часа без перерыва.

А в Центральной Азии затмение проходило в полной тишине. Люди безучастно глядели, как злой дух Раху проглатывает Луну. Никто не шумел и не махал руками. Известно, что добрый дух Очервани когда-то отсек демону полтуловища и Луна, пройдя сквозь Раху, как через рукав, засветит вновь.

На Руси всегда считалось, что затмение предвещает беду: «Месяц погибнет и быть крови». И вспоминает летописец, как качали головами мудрые старые люди и говорили: « Не благо есть такое затмение».

Обратная сторона Луны.

Луна обращена к Земле всегда одной стороной. Желание познать тайны другой половины Луны вынашивалось очень долго; вызывалось это не простой любознательностью, а необходимостью определить строение лунной поверхности и Луны.

И вот 7 октября 1959 года обратная сторона Луны была сфотографирована. Оно была получена с Автоматической межпланетной станции.

Общее знакомство с фотографиями обратной стороны Луны показало, что ее образования в общем не так сильно отличаются по своей природе и структуре от образований , расположенных на видимой стороне Луны. Главное отличие заключается в том , что там содержится мало морей, т. е. темных впадин. Особенно заметны два темных образования: Море Москвы и Море Мечты. Наиболее выделяющиеся кратеры получили названия знаменитых ученых: Жюль Верн, Циолковский, Ломоносов, Жолио Кюри.

Возраст Луны.

Изучая радиоактивные вещества, содержащиеся в лунных породах, ученые сумели вычислить возраст Луны. Например, уран медленно превращается в свинец. В кусочке урана-238 половина атомов превращается в атомы свинца за 4,5 млрд. лет. Таким образом, измерив пропорцию урана и свинца, содержащихся в породе, можно вычислить ее возраст: чем больше свинца, тем она старше. Камни на Луне стали твердыми около 4,4 млрд. лет назад. Луна сформировалась, по-видимому, незадолго до этого; ее наиболее вероятный возраст – около 4,65 млрд. лет. Это согласуется с возрастом метеоритов, а также с оценками возраста Солнца.

Исследования Луны .

Неудивительно, что первый полет космического аппарата выше околоземной орбиты был направлен к Луне. Эта честь принадлежит советскому космическому аппарату "Луна-l", запуск которого был осуществлен 2 января 1958 года. В соответствии с программой полета через несколько дней он прошел на расстоянии 6000 километров от поверхности Луны. Позднее в том же году, в середине сентября подобный аппарат серии "Луна" достиг поверхности естественного спутника Земли.

Еще через год, в октябре 1959 года автоматический аппарат "Луна-3", оснащенный аппаратурой для фотографирования, провел съемку обратной стороны Луны (около 70 % поверхности) и передал ее изображение на Землю. Аппарат имел систему ориентации с датчиками Солнца и Луны и реактивными двигателями, работавшими на сжатом газе, систему управления и терморегулирования. Его масса 280 килограмм. Создание "Луны-3" было техническим достижением для того времени, принесло информацию об обратной стороне Луны: обнаружены заметные различия с видимой стороной, прежде всего отсутствие протяженных лунных морей.

В феврале 1966 года аппарат "Луна-9" доставил на Луну автоматическую лунную станцию, совершившую мягкую посадку и передавшую на Землю несколько панорам близлежащей поверхности - мрачной каменистой пустыни. Система управ­ления обеспечивала ориентацию аппарата, включение тормозной ступени по команде от радиолокатора на высоте 75 километров над поверхностью Луны и отделение станции от нее непосредственно перед падением. Амортизация обеспечивалась надувным резино­вым баллоном. Масса "Луны-9" около 1800 килограмм, масса станции около 100 килограмм.

Следующим шагом в советской лунной программе были автоматические станции "Луна-16, -20, -24" , предназначенные для забора грунта с поверхности Луны и доставки его образцов на Землю. Их масса была около 1900 килограмм. Помимо тормозной двигательной установки и четырехлапого посадочного устройства, в состав станций входили грунтозаборное устройство, взлетная ракетная ступень с возвращаемым аппаратом для доставки грунта. Полеты состоялись в 1970, 1972 и 1976 годах, на Землю были доставлены небольшие количества грунта.

В ноябре 1970 АМС «Луна-17» до­ставила на Луну в Море Дождей лунный самоходный аппарат "Луноход-1", который за 11 лунных дней (или 10.5 месяцев) прошел расстояние в 10 540 м и передал большое количество панорам, отдельных фотографий поверхности Луны и другую научную информа­цию. Установленный на нем француз­ский отражатель позволил с помощью лазерного луча измерить расстояние до Луны с точностью до долей метра. В феврале 1972 АМС «Луна-20» доставила на Землю образцы лунного грунта, впервые взятые в труднодоступном районе Луны. В январе 1973 АМС «Луна-21» доставила в кратер Лемонье (Море Ясности) «Луноход-2» для комплексного исследования переход­ной зоны между морскими и материковыми равнинами. «Луноход-2» работал 5 лунных дней (4 месяца), прошел расстояние около 37 километров. Кроме панорамных камер на луноходах были установлены: грунтозаборное устройство, спектрометр для анализа химического состава грунта, измеритель пути. Массы луноходов 756 и 840 кг.

Космические аппараты "Рейнджер" разрабатывались для получения снимков во время падения, начиная с высоты около 1600 километров до нескольких сот метров над по­верхностью Луны. Они имели систему трехосной ориентации и были оснащены шестью телевизионными камерами. Аппараты при посадке разбивались, поэтому получаемые изображения передавались сразу же, без записи. Во время трех удачных полетов были получены обширные материалы для изучения морфологии лунной поверхности. Съемки "Рейнджеров" положили начало американской программе фотографирования планет.

Конструкция аппаратов "Рейнджер" сходна с конструкцией первых аппаратов "Маринер", которые были запущены к Венере в 1962 году. Однако дальнейшее конст­руирование лунных космических аппаратов не пошло по этому пути. Для получения подробной информации о лунной поверхности использовались другие космические аппа­раты - "Лунар Орбитер". Эти аппараты с орбит искусственных спутников Луны фотографировали поверхность с высоким разрешением.

Одна из целей полетов состояла в получении высококачественных снимков с двумя разрешениями, высоким и низким, с целью выбора возможных мест посадки аппаратов "Сервейор" и "Аполлон" с помощью специальной системы фотокамер. Снимки прояв­лялись на борту, сканировались фотоэлектрическим способом и передавались на Зем­лю. Число снимков ограничивалось запасом пленки (на 210 кадров). В 1966-1967 годах было осуществлено пять запусков "Лунар орбитер" (все успешные). Первые три "Орбитера" были выведены на круговые орбиты с небольшим наклонением и малой высотой; на каждом из них проводилась стереосъемка избранных участков на видимой стороне Луны с очень высоким разрешением и съемка больших участков обратной стороны с низким разрешением. Четвертый спутник работал на гораздо более высокой полярной орбите, он вел съемку всей поверхности видимой стороны, пятый, последний "Орбитер" вел наблюдения тоже с полярной орбиты, но с меньших высот. "Лунар орбитер-5" обеспечил съемку с высоким разрешением многих специальных целей на видимой стороне, большей частью на средних широтах, и съемку значительной части обратной с малым разрешением. В конечном счете, съемкой со средним разрешением была покрыта почти вся поверхность Луны, одновременно шла целенаправленная съемка, что имело неоценимое значение для планирования посадок на Луну и ее фотогеологических исследований.

Аппараты "Лунар орбитер" имели систему трехосной ориентации, их масса состав­ляла около 390 килограммов. После завершения картографирования эти аппараты разбивались о лунную поверхность, чтобы прекратить работу их радиопередатчиков.

Полеты космических аппаратов "Сервейор", предназначавшихся для получения научных данных и инженерной информации (такие механические свойства, как, напри­мер, несущая способность лунного грунта), внесли большой вклад в понимание приро­ды Луны, в подготовку посадок аппаратов "Аполлон".