Місяць – єдиний природний супутник Землі та п'ятий за величиною супутник Сонячної системи. Вона відіграє важливу роль в орбітальній динаміці Землі, припливах і відпливах і протягом усієї історії людства привертала увагу людей, що призвело до численних культурних та наукових здобутків.
Місяць має кілька відмінних фізичних характеристик:
Розмір та маса: Діаметр Місяця складає близько 3474 кілометрів, що приблизно в 6 разів менше за діаметр Землі. Маса Місяця становить близько 7,3477⋅10 22 кілограми.
Особливості поверхні: Її поверхня покрита різноманітними формами, включаючи рівнини, гори, долини та кратери від метеоритних ударів. Найпомітніша риса — великі темні рівнини, звані морями, що утворилися внаслідок древньої вулканічної активності.
Атмосфера: Місяць фактично не має атмосфери, що означає, що вона не може підтримувати життя людини без систем підтримки життя Відсутність суттєвої атмосфери також викликає екстремальні температурні коливання між днем та вночі.
Гравітація: Місячне тяжіння становить приблизно 1/6 від земного, що має істотне значення для місій людини та роботів на Місяць.
Обертання та приливне блокування: Місяць пов'язаний із Землею приливним блокуванням, тобто вона завжди звернена до нашої планети однією і тією ж стороною.
Походження та формування
Переважна теорія освіти Місяця є гіпотеза гігантського зіткнення. Вона припускає, що тіло розміром з Марс, часто зване Теей, зіткнулося з ранньою Землею, викинувши уламки, які згодом об'єдналися і утворили Місяць.
Місяць у культурі людства
Протягом усієї історії людства Місяць займав центральне місце у культурі та міфології. Вона була символом божественності, відліку часу та джерелом художнього натхнення. Багато стародавніх і сучасних суспільствах існують місячні календарі і свята, тісно пов'язані з фазами Місяця. Крім того, Місяць займає важливе місце у різних міфах та казках про створення світу.
Наукові дослідження
Місяць був об'єктом численних наукових місій і представляє особливий інтерес для астрономів, геологів та планетологів. До найбільш відомих експедицій і досліджень відносяться:
Програма "Аполлон": Найбільш відомими польотами на Місяць є програми "Аполлон", здійснені NASA Зокрема, в результаті польоту "Аполлона-11" у 1969 році астронавти Ніл Армстронг та Базз Олдрін вперше висадилися на Місяць.
Місячні орбітальні апарати: Для картографування поверхні Місяця, вивчення її складу та геологічної історії були запущені різні місячні орбітальні апарати, як з екіпажем, так і без екіпажу.
Роботизовані посадочні апарати та місяцеходи: Багато країн відправили до Місяця роботизовані посадочні апарати та місяцеходи, наприклад, китайський апарат "Чан'є" та індійський апарат "Чандраян"
Перспективи розвитку
Місяць продовжує залишатися об'єктом наукового інтересу та займає центральне місце у майбутніх дослідженнях космосу. Програма NASA Артеміда спрямована на повернення людини на поверхню Місяця з метою створення стійкої присутності. Крім того, Місяць розглядається як потенційний ступінь для майбутніх польотів із екіпажем на Марс і далі.
Місяць, загадковий супутник Землі, протягом багатьох століть привертав увагу і викликав інтерес дослідників.Вона відіграє ключову роль у земних припливах та відпливах і впливає на людську культуру та наукові уявлення. У міру того, як людство продовжує освоювати космос, Місяць залишається важливим об'єктом для майбутніх досліджень і можливої колонізації.
Місяць зачаровував і притягував людей з найглибшої давнини. Протягом багатьох тисяч років вона була джерелом натхнення – і за кількістю міфів, легенд, фантастичних романів, присвячених їй, обійшла всі інші планети навіть Сонце.
Письменники-фантасти неодноразово подорожували на Місяць: Герберт Уеллс, Жюль Верн, Френсіс Годвін (ще в XVII столітті!), Артур Кларк, навіть дитячий письменник Микола Носов і знаменитий барон Мюнхгаузен – не залишили без уваги супутник Землі, знаходячи на ньому у своїх книгах масу цікавих речей, зокрема – розумних жителів.
Місяцю поклонялися, як божеству – і доброму, і злому. Їй приписували безліч магічних властивостей, а повня пов'язували з владою темних сил. Їй присвячували сонати та вірші.
До Місяця йдуть, сперечаючись, Понтій Пілат та Ієшуа у Булгакова, богиня Астарта стає винуватцем вбивства у Агати Крісті, з впливом Місяця пов'язують романтичні історії та трагедії автори найрізноманітніших жанрів. Звернемося ж до наукового жанру і поговоримо про Місяць як планету.
Освіта Місяця та її роль у земній еволюції
Як і коли утворився наш супутник?
Основна версія походження Місяця – від вибуху внаслідок зіткнення із Землею іншої планети. Вчені припускають, що молода Сонячна система налічувала вдвічі більше планет, які, обертаючись навколо Сонця по різних орбітах, що перетиналися один з одним, могли стикатися:
Сонячна система на початку свого формування.Кадр із каналу «National Geographic»
Непрямим, але вагомим доказом такого походження нашого супутника є місячне каміння, привезене астронавтами «Аполлона-11»: вони виявилися дуже схожими на земні, але залізо, титан і кремній, що містяться в них, не окислюються в земній атмосфері. Чому?
Вчені намагалися відтворити різні умови, яким могли зазнати місячні породи в процесі формування, для земних аналогічних зразків: піддавали їх різким температурним перепадам у вакуумі, бомбардували протонами – зразки все одно окислялися. Зрештою, спробували обстріляти їх ядрами аргону – і вийшло: і залізо, і титан, і кремній не лише відновились, а й згодом не окислилися в атмосфері.
Виходить, місячні метали за мільйони років загартувалися сонячним вітром. Металеві плівки, найімовірніше, утворювалися при конденсації метеоритної речовини, що займається при ударі.
Вважається, що планета розміром з Марс, яка отримала назву Тейя – на честь матері богині Місяця – зіткнулася із Землею близько 4,5 млрд. років тому. Удар припав по дотичній, після чого ядра планет злилися, а фрагменти їх силікатних мантій були викинуті в космос, де з них сформувався Місяць. При цьому сама Тейя була поглинута Землею.
Катастрофа, що породила Місяць. З відкритих джерел
Можливо, Тейей був Меркурій, який у результаті удару втратив частину своєї оболонки і був викинутий на близьку до Сонця орбіту, де живе досі.
Існує ще одна версія, згідно з якою Тейя була значно більшою за Землю і після зіткнення вона без значних втрат своєї речовини продовжила рух, а Місяць утворився з частин самої Землі.Щоправда, ця версія, змодельована вченими у Берні, не дає відповіді на запитання: куди поділася Тейя, якщо вона не поєдналася з нашою планетою?
У будь-якому випадку, багато вчених сходяться на тому, що Місяць з'явився внаслідок зіткнення Землі з іншим об'єктом. Уламки, викинуті в космос, не змогли відлетіти далеко від Землі, і, зливаючись один з одним, ставали більшими. Коли уламки з'єднуються, їхня спільна гравітація стає достатньо сильною, щоб притягати ще більше уламків. Так утворюються планети, так сформувався і Місяць:
Формування Місяця з уламків Землі та Тейї. Кадр із каналу «National Geographic»
Сама Земля від удару почала обертатися швидше, і доба тривала лише 6 годин – внаслідок такого швидкого обертання на Землі вирували страшні урагани.
Молодий Місяць був набагато ближче до нашої планети, ніж зараз – лише за 27-30 тисяч кілометрів від нас. До того ж супутник вийшов дуже великим: його діаметр становив понад чверть земного. Якби ми тоді могли опинитися на нашій планеті, то побачили б на небі неймовірне видовище: величезний — набагато більше, ніж зараз, і яскраво-червоний Місяць:
Так виглядала Земля і Місяць на її небосхилі приблизно 4,4 млрд років тому. З відкритих джерел
Ці два чинники – близькість і значний розмір – забезпечили сильну гравітацію, яка змусила земний океан «спучуватися» на висоту близько 3 кілометрів.
Перші приливні хвилі на Землі були в 1000 разів вищими за нинішні. Кадр із каналу «National Geographic»
Але сам Місяць переміщається куди повільніше за Землю, здійснюючи той, більш короткий шлях своєю орбітою, за 20 днів.Океанська хвиля, піднята Місяцем, така велика, що сама має значну силу тяжіння – і, рухаючись по поверхні Землі, що швидко обертається, як приплив, тягне наш супутник за собою, прискорюючи його рух:
Приливна хвиля силою своєї гравітації тягне за собою Місяць, надаючи йому прискорення. Вона ж уповільнює обертання Землі. Кадр із каналу «National Geographic»
Ми знаємо, що будь-який предмет, який рухається по колу, при прискоренні буде прагнути геть, т.к. на нього починає діяти відцентрова сила. Так Місяць став віддалятися від Землі і віддаляється досі зі швидкістю приблизно 4 см на рік. Швидкість виміряна за допомогою лазерних відбивачів, залишених на Місяці астронавтами «Аполлонів» — сучасні прилади здатні до пікосекунди засікти час, який світло проходить від Землі до Місяця і назад – і отримати відстань з точністю до сантиметра.
Лазерні відбивачі, які допомогли точно виміряти швидкість віддалення Місяця від Землі. Фото з відкритих джерел
Гігантські приливні хвилі, створені молодим Місяцем, не тільки змусили її віддалятися: вони ж поступово сповільнили обертання Землі, збільшивши довжину земної доби і тим самим угамувавши бурі, зробивши клімат планети сприятливим для життя.
Більше того: вчені впевнені, що й самим виникненням життя на нашій планеті ми зобов'язані не лише Сонцю, а й Місяцю – однаково. Вода перших земних морів, що піднімається місячним тяжінням на неймовірну висоту, покривала сотні кілометрів суші, і під час відливу забирала з собою безліч уламків земних порід.
Гігантські хвилі змивають уламки порід в океан, збиваючи «коктейль» із води та мінералів – будівельного матеріалу амінокислот та білків. Кадр із каналу «National Geographic»
Так утворився «первинний бульйон» — океан, наповнений усіма необхідними мікроелементами та поживними речовинами для утворення перших амінокислот, а потім і білків – головних будівельних матеріалів живих клітин (докладніше про теорію виникнення життя на Землі можна почитати тут). Згідно з основною версією вчених, під дією ультрафіолету ці мінерали змішалися і з'єдналися в правильному порядку, утворивши перші бактерії.
Матеріалістична теорія освіти життя Землі. З відкритих джерел
І навіть це ще не все: внаслідок зіткнення з Теєю земна вісь нахилилася на 23,5 градуса по відношенню до своєї орбіти. Саме цей нахил забезпечує нам зміну пір року. Якби Земля рухалася навколо Сонця прямо, як Юпітер чи Меркурій – то на всій планеті цілий рік панував би той самий сезон. Погода була б така, яка буває в 20-х числах березня і вересня, що для помірних і високих широт обернулося б катастрофою: позбавлені літнього тепла, вони виявилися малопридатними для життя і рослин, і тварин.
Так могли виглядати всі краї, що знаходяться по широті вище за тропіки, якби нахилу земної осі не існувало. Виростити врожай було б неможливо, а тварини навряд чи мешкали б у місцях, де цілий рік мало їжі. З відкритих джерел
Місяць як величезний гіроскоп утримує кут нахилу земної осі протягом мільярдів років. Без нашого природного стабілізатора вісь Землі постійно «хиталася», змінюючи нахил від нуля до 90 градусів. Це спричинило б повну руйнацію погодної системи планети: кліматичні пояси змінювалися б із великою за мірками еволюції швидкістю: то раптом тропіки покривалися б льодом, то на полюсах наступало б довге і спекотне літо.Крім того, перепади температур породили б сильні вітри та нескінченні дощі.
Розвиток еволюції в таких умовах неможливий: організми тільки пристосуються до певного клімату, як раптом він почне змінюватися найрадикальнішим чином – це неминуче закінчиться вимиранням. Земля, навіть маючи постійний нахил осі, пережила п'ять глобальних вимирань. При хаотичній зміні кліматичних поясів: спекотний – холодний – знову спекотний – дощовий – тощо. – Нічого було б і мріяти про розвиток складних форм життя на нашій планеті. Замість такого різноманітного світу тварин і рослин, який ми бачимо сьогодні, замість різних країн і народів – на Землі, як і раніше, мешкали б лише бактерії. І те – у кращому разі.
Приблизно так могла досі виглядати Земля, якби не було Місяця або якби сила її тяжіння була надто слабкою. Картинки з відкритих джерел, колаж автора
Місяць та його загадки
Люди з давніх-давен спостерігали за Місяцем, але її поверхня довгі століття залишалася таємницею. Першу карту Місяця намалював Галілео Галілей у 1609 році, ґрунтуючись на власних спостереженнях у перший у світі телескоп, виготовлений вченим власноруч:
Карта Місяця, намальована Галілео Галілеєм у 1609 році. Фото з відкритих джерел
Хоча телескоп Галілея давав лише триразове збільшення, він дозволив побачити місячні гори і кратери. Тоді це було відкриття.
Поняття місячних морів запровадив італійський астроном Джованні Річчолі. У 1651 році він, спільно з італійським фізиком Франческо Гримальді, склав першу докладну карту Місяця, яка була схожа вже саме на карту, а не на малюнок:
Карта Місяця Джованні Річчолі. Фото з відкритих джерел
У ті часи вчені ще не здогадувалися, що на Місяці немає води, проте назви – "море", "океан", "затока" – залишилися до цього дня.
Насправді це – великі низовини, заповнені застиглою лавою, що має більш темне забарвлення – звідси й ілюзія морів:
Карта "морей" і гори видимого боку Місяця. З відкритих джерел
Більшість цих місячних западин утворилася між 3 і 3,8 млрд років тому – у період максимальної вулканічної активності нашого супутника. Зараз існують різні оцінки про припинення цієї активності: 2 млрд. років тому, 1 млрд. років тому, 50 мільйонів і навіть 18 мільйонів років тому. Остаточну відповідь на це питання мають дати майбутні експедиції людини на Місяць, які зараз планується відновити.
Що стосується місячних кратерів, то майже всі вони з'явилися близько 4 млрд. років тому, коли парад газових гігантів Юпітера та Сатурна змінював форму їх орбіт. Це створило ефект гравітаційної рогатки, що посилає астероїди до внутрішньої частини Сонячної системи – і незахищений атмосферою, близький до масивної Землі Місяць зазнав значного бомбардування астероїдами:
Стародавній Місяць бомбардується астероїдами. Кадр із каналу «National Geographic»
Цікаво, що до ХХ століття вважалося, що місячні кратери утворені вулканами, т.к. Метеорити падають на поверхню планети майже завжди під кутом, а не прямо – і, отже, кратери повинні мати форму еліпса, а не кола.
Тільки в 1924 новозеландський вчений Чарльз Джиффорд вперше дав якісний опис удару об поверхню планети метеорита, що рухається з космічною швидкістю. Виходило, що при такому ударі більша частина метеориту випаровується разом із породою на місці удару, а форма кратера не залежить від кута падіння.
У 60-х роках було поставлено крапку в питанні про походження кратерів на поверхні нашого супутника: здійснені безпілотними апаратами дослідження показали, що венеріанські кратери, утворені вулканами, сильно відрізняються від місячних, а кратери на Меркурії, утворені ударами небесних тіл – навпаки, дуже схожі на місячні:
Порівняння кратерів Місяця та Меркурія. Фото з відкритих джерел
Свою мрію про політ до Місяця людині вдалося здійснити в середині XX століття: спочатку, в 1959-му році за допомогою радянської АМС була сфотографована невідома раніше зворотна сторона Місяця,
Зворотний бік Місяця. З відкритих джерел
Карта зворотного боку місяця. З відкритих джерел
у серпні 1966 року американський апарат сфотографував земний півмісяць із близькомісячної орбіти,
Перша в історії фотографія Землі з іншої планети, зроблена апаратом "Лунар орбітер-1"
а в 1968 році екіпаж «Аполлона-8», здійснюючи обліт Місяця, зробив цей знаменитий кольоровий знімок нашої планети:
Перший кольоровий знімок Землі з навколомісячної орбіти, зроблений екіпажем "Аполлона-8"
Фотографії Землі спростували популярну колись точку зору, ніби Земля з Місяця має виглядати, як яскравий диск чи півмісяць, на якому зовсім не видно жодних контурів суші та океанів. Так, автор знаменитих «Цікавої фізики», «Цікавої астрономії» та інших книг, Яків Перельман (загинув у Ленінграді 1942-го року), писав:
«Чи міг би місячний спостерігач розрізняти на земному диску контури материків та океанів? Поширена помилкова думка, ніби Земля в небі Місяця є чимось схожим на шкільний глобус.Так її і зображують художники, коли їм доводиться малювати земну кулю у світовому просторі: з контурами материків, зі сніговою шапкою в полярних областях тощо подробицями. Все це треба віднести до галузі фантазії. На земній кулі під час спостереження ззовні не можна розрізняти таких деталей. Не кажучи вже про хмари, які зазвичай застилають половину земної поверхні, сама наша атмосфера сильно розсіює сонячні промені; тому Земля повинна здаватися настільки ж яскравою і такою ж непроникною для погляду, як Венера.
Правда, на шкільний глобус Земля з Місяця і навіть з навколоземної орбіти – несхожа, це вірно, але все ж вона не виглядає непроникною для погляду: невеликі фрагменти суші та океанів цілком помітні навіть неозброєним оком.
Зрештою, у липні 1969-го року на поверхню Місяця ступила людина: троє американських астронавтів здійснили перший в історії політ на іншу планету, благополучно повернувшись назад.
Ніл Армстронг на місяць. Фото екіпажу «Аполлона-11»
Цей політ за минулі півстоліття обріс безліччю міфів і теорій: на просторах Інтернету можна знайти безліч інформації про «місячну змову», про те, що ніби людина ніколи не була на Місяці, а все, що ми бачили – постановки, версії про те , що на Місяці виявилися інопланетяни (причому ця теорія благополучно співіснує разом з теорією, що люди на Місяць не висаджувалися), і навіть – ніби Місяць – це корабель інопланетян, яким протягом тисячоліть більше нема чим зайнятися, окрім як стежити за нами.
Проте автори теорій «місячної змови» чомусь не ставлять собі двох простих питань:
1.Якщо висадка американців на Місяць – постановка, чому це СРСР не викрив, навіть не спробував? Чому не повідомив, що політ корабля не запеленгували (якби польоту насправді не було), чому не відправили на Місяць своїх космонавтів і не показали, що там немає американського прапора, коли Радянський Союз мав усі засоби для польоту на Місяць?
2. Які взагалі причини у наш космічний вік підозрювати постановку? І хіба людина, маючи нарешті можливість реально побувати на Місяці, могла свідомо відмовитися від такої пригоди?
Всім «фактам», які наводять прихильники «постановки» як докази, легко знайти наукове пояснення: наприклад, прапор коливався не від вітру, а від дотиків астронавтів, у чому легко переконатись, якщо подивитися відео. Стрибки, як у фільмі «Джон Картер», астронавти у габаритних скафандрах із системами життєзабезпечення – звісно, не могли продемонструвати. Беззорове небо вийшло через коротку витримку фотокамери – щоб якісно сфотографувати самих астронавтів. Та й будь зйомки в павільйоні – немає нічого простішого, ніж за допомогою якісного фотомонтажу чи потрібних декорацій додати зоряне небо. Американці не такі "тупі", якими їх зображував сатирик Задорнов.
Зразки місячного ґрунту, привезені екіпажем «Аполлона», були досліджені не лише американськими вченими, а й радянськими, і китайськими – камені не мають слідів тертя про повітря, які б обов'язково існували, якби вченим пред'явили прості метеорити.
Ті самі зразки місячного ґрунту. Знахідка для вчених та фейк для скептиків. Фото з відкритих джерел
Напевно, людям простіше повірити у щось незвичне, ніж перевіряти матеріали, кадри, порівнювати, аналізувати.А, може, навпаки: людина схильна чіплятися за те, що вже відомо, за «не може бути», з ходу відкидаючи нове. На Галілея колись багато хто дивився, як на ідіота: стверджував, що це Земля рухається навколо Сонця, коли всім було видно – Сонце ходить навколо Землі! Але якби всі завжди відкидали нове – ми, мабуть, досі сиділи б у печерах і займалися збиранням.
Є ще одне питання, яке люди ставлять з 70-х років минулого століття:
«Чому згорнули програму дослідження Місяця? Чому досі, а надворі вже 2023-й – ніхто на Місяць більше не полетів – після тих «Аполлонів»?»
Відповідь на нього не така складна: космічна гонка 60-х років була не науковою, а політичною. Коли стало очевидно, що СРСР не збирається відправляти своїх космонавтів ні на Місяць, ні на Марс, програму було згорнуто. Відправляти людину на іншу планету — дороге задоволення, а зонди вже добре справлялися зі своїми місіями, передаючи вченим багато інформації. Астрономів, мабуть, стали більше залучати дослідження далекого космосу – адже відомо, що Місяць не може розглядатися як планета, придатна для життя, а хіба що як база для відправлення кораблів кудись далеко.
Однак наука не стоїть на місці: зараз дослідження Місяця відновлюються. Минулого року американський космічний апарат Capstone досяг близькомісячної орбіти, а в майбутньому на ній збираються розмістити орбітальну станцію. На поточний – 2023 рік – програмою NASA заплановано обліт Місяця з екіпажем на борту, а на 2025 рік – висадка астронавтів. Китайська космічна програма також розглядає політ на Місяць протягом найближчого десятиліття.Що ж, залишається сподіватися, що висадка астронавтів різних країн на поверхні нашого супутника покладе край усім суперечкам про польоти «Аполлона», а також допоможе нам дізнатися багато нового як про Місяць, так і про зорі земного життя.
Маловідомі знімки місії «Аполлон-11», зроблені вже під час відльоту з Місяця. Може ми скоро побачимо нові фотографії Землі з поверхні нашого супутника?
А ми продовжимо подорож: наступна зупинка – Марс.