Солнечная система (Астрономия и астрофизика)

Справочное руководство по небесной механике и астродинамике / Под. ред. Г.Н. Дубошина. — М.: Наука, 1976.

Субботин М.Ф. Введение в теоретическую астрономию. — М.: Наука, 1968.

Сурдин В.Г. Астрономические олимпиады. Задачи с решениями. — М.: МГУ, 1995.

Фертрегт М. Основы космонавтики. — М.: Просвещение, 1969.

Штернфельд А.А. Введение в космонавтику. — М.: Наука, 1974.

Эльясберг П.Е. Введение в теорию полета искусственных спутников Земли. — М.: Наука, 1965.

Глава III

ЛУНА

И сладостен и жутко безотраден

Алмазный бред морщин твоих и впадин,

Твоих морей блестящая слюда.

Как страстный вопль в бесстрастности эфира,

Ты — крик тоски, застывший глыбой льда,

Ты — мертвый лик отвергнутого мира.

Максимилиан Волошин

Характеристики Луны

Большая полуось орбиты

384 440 км.

Сидерический месяц (период обращения и вращения)

27,32166 сут.

Синодический месяц (средний)

29,53059 сут. (от 29,25 до 29,83 сут.).

Наклонение орбиты к эклиптике (среднее)

5°08'43" (от 4°59' до 5°19' с Р=173

^d

).

Эксцентриситет орбиты (средний)

0,0549.

Средняя орбитальная скорость

1,023км/с.

Наклон экватора к эклиптике

1°32'47"±24".

Наклон орбиты к земному экватору

от 18°18' до 28°36'.

Либрации (максимальные)

7°54' (по долготе) 6°50' (по широте).

Масса

7,353×10

²²

кг=(1/81,3)М

_Ф

.

Экваториальный радиус

1738км=0,27R

_Ф

.

Полярный радиус

1735км.

Средняя плотность

3,34г/см

^3.

Ускорение свободного падения

1,62м/с

²

=(1/6)g.

Скорость ускользания (2-я космическая)

2,38км/с.

Момент инерции (в единицах MR

²

)

0,394.

Сферическое альбедо (по Бонду)

0,067.

Геометрическое альбедо (визуальное)

0,12.

Визуальная звездная величина (в полнолуние)

—12,7

^m

.

Температура поверхности экстремальная

+123°С и —233°С

Плотность атмосферы ночью (днем)

2×10

⁵

молекул/см

³

(~10

⁴

молекул/см

³

)

Температура поверхности средняя

+107°С днем, —153°С ночью

Луна — единственный природный спутник Земли, ближайшее к нашей планете космическое тело. Луна — самый яркий объект ночного неба, почти достигающий в полнолуние блеска —13^m и создающий на Земле освещенность около 0,25 люкса, достаточную для работы видеокамер.

Луна — единственное космическое тело, быстро и наглядно изменяющая свой внешний вид (фазы) и положение относительно звезд, поэтому многие народы издавна использовали лунный или солнечно-лунный календарь для счета времени.

С Луной связано множество мифов и преданий. Например, древние китайцы верили, что на ней живет нефритовый заяц, толкущий в ступе снадобье бессмертия. Ей посвящали стихи поэты, а Бетховен под действием ее чар написал знаменитую «Лунную сонату». Спутники остальных планет Солнечной системы не видны невооруженным глазом с Земли; быть может, поэтому так долго гелиоцентрическая система мира Птолемея властвовала над умами людей…

В результате 400 лет изучения Луны в телескоп и 50 лет автоматических и пилотируемых экспедиций составлены подробнейшие карты лунной поверхности, изучен состав лунного грунта, температурный режим поверхности, получены сейсмические данные о ее недрах. Огромный объем научных данных о Луне вызывает чувство восхищения перед интеллектуальными возможностями человечества и гордость за совершенство созданной им техники. А что можно узнать о Луне, если вести наблюдения невооруженным глазом или с помощью скромного телескопа?

Любительские наблюдения Луны. Фазы Луны

При наблюдениях Луны невооруженным глазом, прежде всего, заметна смена лунных фаз. Луна движется по небу относительно звезд быстрее других естественных светил, со скоростью 13° в сутки. Для сравнения, Солнце за сутки перемещается лишь на 1°. Когда положения Луны и Солнца на небе сближаются, к Земле повернута темная, неосвещенная Солнцем сторона Луны, и нам она практически не видна; это новолуние. По мере того, как Луна отходит от положения новолуния, солнечные лучи освещают все большую часть ее видимой стороны.

Спустя несколько дней после новолуния вечером на западе виден яркий лунный серп; но, приглядевшись, можно заметить и слабое свечение темной части лунного диска, так называемый пепельный свет Луны. Это солнечный свет, отраженный дневным полушарием Земли, слабо освещает темную сторону Луны. День ото дня растет толщина лунного серпа. Через неделю после новолуния наступает фаза первой четверти, когда Солнцем освещена половина диска Луны. В эти дни Луна видна с вечера до полуночи. Еще через неделю лунный диск полностью освещен, наступило полнолуние. В этой фазе Луна видна всю ночь, а Земля занимает положение в пространстве между Солнцем и Луной. Затем в течение двух недель освещенная часть лунного диска уменьшается: в фазе последней четверти освещена восточная половина лунного диска; у Луны наступает период утренней видимости. После новолуния все фазы Луны повторяются в том же порядке.

Полный цикл смены лунных фаз называют синодическим месяцем; его продолжительность (29,53 сут.) немного больше периода обращения Луны вокруг Земли (сидерический месяц, 27,32 сут.), поскольку сама система Земля-Луна обращается вокруг Солнца. Период вращения Луны вокруг оси равен периоду ее обращения вокруг Земли, поэтому Луна всегда повернута к Земле одной стороной. Но земной наблюдатель в течение месяца может увидеть почти 60% площади лунного шара из-за явления либрации — кажущегося покачивания Луны, вызванного ее движением по эллиптической орбите, а также суточным движением самого наблюдателя.

В течение года высота Луны над горизонтом в наших средних широтах заметно меняется: зимой она поднимается значительно выше, чем летом. Вызвано это тем, что Луна перемещается вблизи эклиптики, наклоненной к небесному экватору на 23,4°. Поэтому в фазе полнолуния, когда положения на небе Луны и Солнца противоположны, Луна видна на 23,4° выше экватора зимой и на столько же ниже него — летом.

Наблюдения Луны в небольшой телескоп

При наблюдении с Земли угловой диаметр Луны составляет около 30', что в 20 раз превышает разрешающую способность человеческого глаза. Поэтому даже без помощи оптических приборов легко можно заметить темные и светлые образования на лунном диске. Темные пятна издавна называют морями, хотя, как выяснилось, в них нет ни капли воды. Светлые области лунной поверхности называют материками. Любопытно, что измерения высот на Луне показали, что моря действительно лежат заметно ниже материков, хотя эти названия возникли задолго до рождения лунной топографии. Различие между материками и морями наблюдается также в составе пород: материковые породы лучше отражают солнечный свет, чем морские, поэтому лунные моря выглядят темнее.