Луна: естественный спутник Земли

Введение

Естественный спутник Земли. Естественный спутник Земли.

| эпоха = J2000
| прямое восхождение северного полюса =
| склонение = 65.64°
| температура name2 = 85°N
| минимальная температура 2 =
| средняя температура 2 = 150 К
| максимальная температура 2 = 230 К
| поглощённая доза на поверхности = 13.2 мкГр/ч (в течение лунного дня)
| угловой размер = от 29.3 до 34.1 угловой минуты. Луна – самый яркий небесный объект в ночном небе Земли. Это в основном связано с её большим угловым диаметром, в то время как отражающая способность лунной поверхности сопоставима с отражающей способностью асфальта. Кажущийся размер почти такой же, как у Солнца, что позволяет ей полностью закрывать Солнце во время полного солнечного затмения. С Земли примерно 59% поверхности Луны становится видимым со временем благодаря циклическим изменениям перспективы (либрациям), что позволяет увидеть части обратной стороны Луны. Для человечества Луна всегда была важным источником вдохновения и знаний, играя ключевую роль в космографии, мифологии, религии, искусстве, измерении времени, естественных науках и космических полётах. 13 сентября 1959 года на Луну прибыл первый искусственный объект, достигший внеземного тела – советский аппарат "Луна-2". В 1966 году Луна стала первым внеземным телом, на котором были осуществлены мягкие посадки и выход на орбиту. 20 июля 1969 года люди впервые ступили на Луну и любое внеземное тело, в Море Спокойствия на посадочном модуле "Eagle" в рамках миссии "Аполлон-11" США. С тех пор и до 1972 года было отправлено ещё пять экипажей, каждый из которых включал двух космонавтов, высадившихся на поверхность. Самое длительное пребывание составило 75 часов для экипажа "Аполлона-17". С тех пор исследование Луны продолжается с помощью автоматических аппаратов, а пилотируемые миссии планируются к возвращению на Луну в конце 2020-х годов.

Названия и этимология

Обычное английское название естественного спутника Земли – просто Луна, с заглавной буквы М, которое, в свою очередь, происходит от протоиндоевропейского *mēnsis «месяц» (от более раннего *mēnōt, родительный падеж *mēneses), который может быть связан с глаголом «измерять» (время). Особенно в научной фантастике это используется для различения Луны Земли от других, в то время как в поэзии «Луна» применяется для обозначения персонификации Луны. Синтия – другое, хотя и редкое, поэтическое имя для Луны, олицетворяемой как богиня, а Селена – греческая богиня Луны. Английское прилагательное, относящееся к Луне, – «lunar», образованное от латинского слова для Луны, lūna. Селенический – прилагательное, используемое для описания Луны как мира, а не как небесного тела, однако его употребление редко. Оно происходит от σελήνη selēnē, греческого слова для Луны, а его однокоренное слово selenic изначально было редким синонимом, но теперь почти всегда относится к химическому элементу селену. Название элемента селен и префикс селено- (как в селенографии, изучении физических особенностей Луны) происходят от этого греческого слова. Греческая богиня дикой природы и охоты, Артемида, отождествляемая с римской Дианой, одним из символов которой была Луна и которую часто считали богиней Луны, также называлась Синтией, по имени ее легендарного места рождения на горе Кинт. Эти имена – Луна, Синтия и Селена – отражены в технических терминах для лунных орбит, таких как аполуний, перицинтион и селеноцентрический. Астрономический символ Луны – серп, например, в M☾ «лунная масса» (также ML).

Геологическая шкала времени Луны

Лунные геологические периоды названы по их отличительным признакам, начиная с преобладания ударных кратеров за пределами темных морей, затем морей и более поздних кратеров, и, наконец, молодых, все еще ярких и, следовательно, хорошо видимых кратеров с лучевыми системами, таких как Коперник или Тихо.

Формирование

Изотопное датирование лунных образцов указывает на то, что Луна сформировалась примерно через 50 миллионов лет после образования Солнечной системы. Исторически было предложено несколько механизмов формирования, но ни один из них не объясняет в полной мере особенности системы Земля-Луна. Одним из них было отщепление Луны от земной коры под действием центробежной силы.

Преобладающая теория заключается в том, что система Земля-Луна образовалась в результате гигантского столкновения тела размером с Марс (называемого Теей) с прото-Землей. Косое столкновение выбросило материал на орбиту вокруг Земли, который затем аккрецировал и сформировал Луну чуть за пределами предела Роше Земли – примерно 2,56. Считается, что гигантские столкновения были обычным явлением в ранней Солнечной системе. Компьютерное моделирование гигантских столкновений дало результаты, согласующиеся с массой лунного ядра и угловым моментом системы Земля-Луна. Эти моделирования показывают, что большая часть Луны образовалась из материала ударника, а не из прото-Земли. Однако модели, начиная с 2007 года, предполагают большую долю материала Луны, происходящего из прото-Земли. Другие тела внутренней Солнечной системы, такие как Марс и Веста, согласно данным, полученным из метеоритов, имеют значительно отличающиеся изотопные составы кислорода и вольфрама по сравнению с Землей. В то же время Земля и Луна имеют почти идентичные изотопные составы. Изотопное выравнивание системы Земля-Луна может быть объяснено перемешиванием испарившегося материала, из которого образовались оба тела, после столкновения.

Столкновение высвободило достаточно энергии, чтобы расплавить как выброшенный материал, так и земную кору, образовав океан магмы. Расплавленный выброшенный материал затем мог повторно аккрецировать в систему Земля-Луна. У новообразованной Луны был бы свой океан магмы, глубина которого оценивается примерно от… до… Модели, предполагающие, что Луна приобрела значительную часть прото-Земли, сложнее согласовать с геохимическими данными об изотопах циркония, кислорода, кремния и других элементов. Исследование, опубликованное в 2022 году, показало, что гигантские столкновения могут немедленно вывести на орбиту, далеко за пределы земного предела Роше, спутник с массой и содержанием железа, сопоставимыми с Луной. Даже спутники, первоначально проходящие внутри предела Роше, могут надежно и предсказуемо выжить, частично разрушившись и затем перейдя на более широкие, стабильные орбиты. 1 ноября 2023 года ученые сообщили, что, согласно компьютерному моделированию, остатки протопланеты Тея могут находиться внутри Земли, оставшиеся после столкновения с Землей в древние времена и впоследствии образовавшие Луну.

Естественное развитие

[[Файл:Архейский. Художественное изображение Луны, как она могла выглядеть на небе Земли после поздней тяжелой бомбардировки примерно 4 миллиарда лет назад. В то время Луна обращалась вокруг Земли на половине нынешнего расстояния, из-за чего казалась в 2,8 раза больше, чем сейчас. Вследствие приливного ускорения орбита Луны вокруг Земли значительно увеличилась, и период обращения стал больше. После своего формирования Луна остыла, и большая часть её атмосферы была рассеяна. Поверхность Луны с тех пор сформировалась в результате крупных и множества мелких ударов, создав ландшафт, испещрённый кратерами разного возраста. Вулканическая активность на Луне продолжалась до 1,2 миллиарда лет назад, в результате чего образовались заметные лунные моря. Большинство базальтов морей изверглись в имбрийский период, 3,3–3,7 миллиарда лет назад, хотя некоторые из них сформировались 1,2 миллиарда лет назад.

Физические характеристики

Луна представляет собой слегка неравносторонний эллипсоид из-за приливного растяжения, с длинной осью, смещенной на 30° от направления на Землю из-за гравитационных аномалий, связанных с ударными бассейнами. Её форма более вытянутая, чем можно объяснить действующими приливными силами. Эта "ископаемая выпуклость" свидетельствует о том, что Луна затвердела, когда находилась на половине своего нынешнего расстояния от Земли, и что сейчас она слишком холодна, чтобы её форма могла восстановить гидростатическое равновесие на текущей орбитальной дистанции.

Размер и масса

Сравнение размеров главных спутников Солнечной системы с Землей в масштабе. Девятнадцать спутников достаточно велики, чтобы быть сферическими, несколько из них имеют подповерхностные океаны, а один – Титан – обладает значительной атмосферой. Луна по размеру и массе является пятым по величине естественным спутником Солнечной системы, относящимся к спутникам планетарной массы, что делает её спутниковой планетой согласно геофизическим определениям этого термина. Она меньше Меркурия и значительно больше самой крупной карликовой планеты Солнечной системы, Плутона. Хотя малый спутник Харон системы Плутон-Харон больше относительно Плутона, Луна является крупнейшим естественным спутником Солнечной системы по отношению к своей планете. Диаметр Луны составляет около 3500 км, что составляет более четверти диаметра Земли, а площадь поверхности Луны сопоставима с шириной Австралии, Европы или США без Аляски. Общая площадь поверхности Луны составляет около 38 миллионов квадратных километров, что между размерами Америки (Северной и Южной Америки) и Африки. Масса Луны составляет 1/81 от массы Земли. Она имеет геохимически отличную кору, мантию и ядро. Луна имеет твердое внутреннее ядро, богатое железом, радиусом, возможно, около и жидкое внешнее ядро, состоящее в основном из жидкого железа, радиусом примерно . Вокруг ядра находится частично расплавленный пограничный слой радиусом около . Считается, что эта структура сформировалась в результате фракционной кристаллизации глобального магматического океана вскоре после образования Луны 4,5 миллиарда лет назад. Кристаллизация этого магматического океана привела бы к образованию мафической мантии в результате осаждения и погружения минералов оливина, клинопироксена и ортопироксена; после кристаллизации примерно трех четвертей магматического океана могли образоваться минералы плагиоклаза меньшей плотности и всплыть в кору. Давление в лунном ядре оценивается в .

Гравитационное поле

На фотографии астронавт, прыгающий на Луне, демонстрирует, что гравитационное притяжение Луны составляет примерно 1/6 земного. Высота прыжка ограничена весом скафандра EVA на Луне, составляющим около [значение веса], а также давлением внутри скафандра, которое препятствует его изгибу при прыжке. В среднем, сила тяжести на поверхности Луны равна 1,62. Гравитационные аномалии оказывают значительное влияние на орбиты космических аппаратов вокруг Луны. Существуют некоторые неразгаданные загадки: одних потоков лавы недостаточно для объяснения всей гравитационной картины, и некоторые масконы не связаны с вулканизмом лунных морей.

Магнитное поле

Внешнее магнитное поле Луны составляет менее 0,2 нанотесла, то есть менее одной стотысячной от магнитного поля Земли. У Луны отсутствует глобальное дипольное магнитное поле, и она обладает лишь намагниченностью коры, вероятно, приобретенной на ранних этапах своей истории, когда действовало динамо. На ранних этапах своей истории, около 4 миллиардов лет назад, сила её магнитного поля, вероятно, была близка к современной силе магнитного поля Земли.

Атмосфера

Тонкая лунная атмосфера видна на поверхности Луны на восходе и закате солнца в виде лунного горизонтального свечения и лунных сумеречных лучей, подобно сумеречным лучам Земли. На этом эскизе, сделанном во время миссии "Аполлон-17", изображено это свечение и лучи на фоне общего зодиакального света. Атмосфера Луны настолько разрежена, что близка к вакууму, с общей массой менее 3 × 10−15 атм (0,3 нПа); она изменяется в течение лунных суток. Источниками являются выделение газов и распыление, возникающие в результате бомбардировки лунного грунта ионами солнечного ветра. Среди обнаруженных элементов – натрий и калий, образующиеся при распылении (также обнаружены в атмосферах Меркурия и Ио); гелий-4 и неон, поступающие от солнечного ветра; а также аргон-40, радон-222 и полоний-210, выделяющиеся после образования в результате радиоактивного распада в коре и мантии. Отсутствие таких нейтральных частиц (атомов или молекул), как кислород, азот, углерод, водород и магний, которые присутствуют в реголите, остаётся необъяснимым.

Поверхностные условия

У Джина Сернана на скафандре была лунная пыль. Лунная пыль обладает высокой абразивностью и может нанести ущерб легким, нервной и сердечно-сосудистой системам человека. Ионизирующее излучение от космических лучей, Солнца и вторичное нейтронное излучение создают уровни радиации в среднем 1,369 миллизиверта в сутки в лунный день. Для сравнения, радиация во время полета на Марс составляет около 1,84 миллизиверта в сутки, а на Марсе в среднем 0,64 миллизиверта в сутки, при этом в некоторых местах на Марсе уровень может опускаться до 0,342 миллизиверта в сутки. Осевой наклон Луны относительно эклиптики составляет всего 1,5427°, что значительно меньше, чем 23,44° у Земли. Благодаря этому небольшому наклону сезонные изменения солнечного освещения на Луне гораздо менее выражены, чем на Земле, что позволяет существовать пикам вечного света на северном полюсе Луны, на краю кратера Пири. Поверхность подвергается резким колебаниям температуры, от 140 до −171 градусов, в зависимости от солнечной радиации. Из-за отсутствия атмосферы температура в разных областях значительно меняется в зависимости от того, освещена она солнцем или находится в тени, поэтому топографические особенности играют решающую роль в определении локальных температур поверхности, и особенно близко к зимнему солнцестоянию в северном полярном кратере Эрмит. Это самая низкая температура в Солнечной системе, когда-либо зарегистрированная космическим аппаратом, даже ниже, чем на поверхности Плутона. Реголит более древних поверхностей обычно толще, чем на молодых: его толщина варьируется в горных районах и в лунных морях. Под слоем тонко измельченного реголита находится мегареголит – слой сильно потрескавшейся коренной породы толщиной в несколько километров. Считается, что эти экстремальные условия делают маловероятным выживание бактериальных спор на Луне более одного лунного оборота на борту космических аппаратов.

Особенности поверхности

Большой лунный валун рядом с астронавтом "Аполлона-17" Харрисоном Шмитом. Топография Луны была измерена с помощью лазерной альтиметрии и стереоанализа изображений. Наиболее крупной топографической особенностью является гигантский бассейн Южного полюса – Эйткен, диаметром около [укажите диаметр], самый большой кратер на Луне и второй по величине подтвержденный ударный кратер в Солнечной системе. Его дно, расположенное на глубине [укажите глубину], является самой низкой точкой на поверхности Луны. Наивысшие участки поверхности Луны находятся непосредственно к северо-востоку, что, возможно, связано с утолщением, вызванным косым ударом при образовании бассейна Южного полюса – Эйткен. Другие крупные ударные бассейны, такие как Имбрий, Моря Спокойствия, Моря Кризисов, Смитти и Ориентале, характеризуются регионально пониженными высотами и приподнятыми краями. Подобные признаки сжатия наблюдаются и на Меркурии. Море Холодов, бассейн вблизи Северного полюса, долгое время считавшийся геологически неактивным, имеет трещины и смещения. Поскольку на Луне отсутствуют тектонические плиты, ее тектоническая активность протекает медленно, и трещины образуются по мере потери тепла.

Вулканические особенности

thumb|upright=1.35|Названия основных вулканических образований – марий (синий цвет) и некоторых кратеров (коричневый цвет) на ближней стороне Луны. Основные образования, видимые с Земли невооруженным глазом, – это темные и относительно однородные лунные равнины, называемые мариями (единственное число – море; от латинского "maria", поскольку ранее считалось, что они заполнены водой). Это огромные застывшие бассейны древней базальтовой лавы. Хотя лунные базальты похожи на земные, они содержат больше железа и не содержат минералов, измененных водой. Большинство этих лавовых отложений извергались или стекали в депрессии, связанные с ударными бассейнами. Несколько геологических провинций, содержащих щитовые вулканы и вулканические купола, расположены в пределах ближней стороны марий. Почти все марии находятся на ближней стороне Луны и покрывают 31% её поверхности. Это, вероятно, связано с концентрацией теплообразующих элементов под корой на ближней стороне, что приводило к нагреву мантии, её частичному расплавлению, подъему к поверхности и извержению. Большинство лунных базальтов извергались в имбрийский период, 3,3–3,7 миллиарда лет назад, хотя некоторые из них образовались относительно недавно – 1,2 миллиарда лет назад. Лунотрясения и выбросы газа свидетельствуют о продолжающейся лунной активности. Обнаружены свидетельства базальтового вулканизма возрастом 2–10 миллионов лет в кратере Лоуэлл, внутри бассейна Ориенталь. Определенная комбинация изначально более горячей мантии и локального обогащения теплообразующих элементов в мантии может быть причиной продолжительной активности на дальней стороне в бассейне Ориенталь. Более светлые области Луны называются террами, или чаще – нагорьями, поскольку они расположены выше большинства марий. Радиометрическое датирование показывает, что они образовались 4,4 миллиарда лет назад и могут представлять собой кумуляты плагиоклаза из лунного магматического океана. Концентрация марий на ближней стороне, вероятно, отражает значительно большую толщину коры нагорья дальней стороны, которая могла образоваться в результате медленного столкновения со вторым спутником Земли через несколько десятков миллионов лет после формирования Луны. В качестве альтернативы, это может быть следствием асимметричного приливного нагрева, когда Луна находилась гораздо ближе к Земле.

Кратеры

alt=Серая, сильно изрезанная поверхность, снятая с большой высоты. Самая крупная структура – кольцевое образование с высокими стенками и пониженным центральным пиком: вся поверхность до горизонта усеяна подобными, но меньшими и перекрывающимися структурами. |thumb|Вид крупного кратера Дэдалус глубиной три километра на обратной стороне Луны.

Основной геологический процесс, повлиявший на поверхность Луны, – это кратерирование, вызванное столкновением астероидов и комет с лунной поверхностью. По оценкам, на ближней стороне Луны насчитывается около 300 000 кратеров шириной более [укажите единицу измерения, отсутствующую в оригинале]. Лунная геологическая шкала времени основана на наиболее значительных событиях ударов, включая Нектарис, Имбриум и Ориенталь; структуры, характеризующиеся множественными кольцами поднятого материала диаметром от сотен до тысяч километров и связанные с обширным полем отложений выброшенного вещества, формирующим региональный стратиграфический горизонт. Высококачественные изображения, полученные с помощью Lunar Reconnaissance Orbiter в 2010-х годах, показывают современную скорость образования кратеров, значительно превышающую ранее оцененную. Вторичное кратерирование, вызванное далёкими выбросами, предположительно перемешивает верхние два сантиметра реголита за 81 000 лет. Эта скорость в 100 раз выше, чем скорость, вычисленная на основе моделей, основанных исключительно на прямом воздействии микрометеоритов.

Наличие воды

Жидкая вода не может существовать на лунной поверхности. Под воздействием солнечного излучения вода быстро разлагается в процессе, известном как фотодиссоциация, и улетучивается в космос. Однако, начиная с 1960-х годов, ученые предполагали, что водяной лед мог быть принесен столкновениями с кометами или, возможно, образован в результате реакции кислородосодержащих лунных пород с водородом солнечного ветра, оставляя следы воды, которые могли бы сохраняться в холодных, постоянно затененных кратерах на обоих полюсах Луны. Компьютерное моделирование показывает, что до половины поверхности может находиться в постоянной тени. В 1998 году нейтронный спектрометр на космическом аппарате Lunar Prospector обнаружил высокую концентрацию водорода в верхнем метре реголита вблизи полярных регионов. В 2009 году LCROSS направил ударный модуль в постоянно затененный полярный кратер и обнаружил как минимум воду в шлейфе выброшенного материала. Данные выявили четкие отражательные характеристики водяного льда, отличающиеся от пыли и других отражающих веществ. Ледяные отложения были обнаружены на Северном и Южном полюсах, хотя они более обильны на Южном, где вода заключена в постоянно затененных кратерах и расщелинах, что позволяет ей сохраняться в виде льда на поверхности, поскольку эти области защищены от солнечного света.

Эволюция системы

Задержки в приливных пиках как океанических, так и твердотельных приливов вызывают крутящий момент, направленный против вращения Земли. Это "отбирает" угловой момент и кинетическую энергию вращения у Земли, замедляя её вращение. Атомные часы показывают, что земные сутки удлиняются примерно на 17 микросекунд в год, медленно увеличивая частоту корректировок UTC с помощью дополнительных секунд. Это приливное торможение приводит к очень медленному сближению скорости вращения Земли и орбитального периода Луны. Первым результатом этого сближения станет приливная блокировка более легкого тела в орбитальной системе, что уже произошло с Луной. Теоретически, через 50 миллиардов лет вращение Земли замедлится настолько, что синхронизируется с орбитальным периодом Луны, в результате чего Земля всегда будет обращена к Луне одной и той же стороной. Однако Солнце превратится в красного гиганта и, скорее всего, поглотит систему Земля-Луна задолго до этого. Если Земля и Луна не будут поглощены расширившимся Солнцем, сопротивление солнечной атмосферы может привести к распаду орбиты Луны. Как только орбита Луны приблизится к расстоянию в , она пересечет предел Роша Земли, что означает, что приливное взаимодействие с Землей разорвет Луну, превратив её в кольцевую систему. Большая часть этих колец начнет разрушаться, а обломки упадут на Землю. Таким образом, даже если Солнце не поглотит Землю, планета может остаться без Луны.

Положение и внешний вид

alt=В течение одного лунного месяца с поверхности Земли можно увидеть более половины поверхности Луны.|thumb|Либрация – небольшое изменение кажущегося размера и угла обзора Луны в течение одного лунного месяца при наблюдении с Земли с севера.
Наивысшая точка Луны при кульминации меняется в зависимости от ее лунной фазы, или, точнее, от ее орбитального положения, а также от времени года, или, точнее, от положения земной оси. Полнолуние находится в самой высокой точке неба зимой и в самой низкой – летом (для каждого полушария соответственно), при этом ее высота меняется в направлении убывающей Луны на противоположную. На Северном и Южном полюсах Луна находится над горизонтом в течение 24 часов в течение двух недель каждого тропического месяца (около 27,3 дней), что сопоставимо с полярным днем тропического года. Зоопланктон в Арктике использует лунный свет, когда Солнце находится под горизонтом в течение нескольких месяцев. Кажущаяся ориентация Луны зависит от ее положения на небе и полушария Земли, с которого на нее смотрят. В северном полушарии она выглядит перевернутой по сравнению с видом из южного полушария. Иногда "рожки" серпа кажутся направленными вверх, а не в стороны. Это явление называется "мокрым месяцем" и чаще встречается в тропиках. Расстояние между Луной и Землей варьируется от перигея до апогея, что приводит к колебаниям расстояния и видимого размера Луны до 14%. Несмотря на приливную блокировку Луны, эффект либрации позволяет увидеть около 59% поверхности Луны с Земли в течение одного месяца. Луна первоначально вращалась быстрее, но в начале своей истории ее вращение замедлилось и стало приливно зафиксированным в этой ориентации из-за трения, связанного с приливными деформациями, вызванными Землей. Со временем энергия вращения Луны вокруг своей оси рассеивалась в виде тепла, пока не прекратилось вращение Луны относительно Земли. В 2016 году планетологи, используя данные, собранные в ходе миссии NASA Lunar Prospector 1998–1999 годов, обнаружили две области, богатые водородом (вероятнее всего, бывший водяной лед) на противоположных сторонах Луны. Предполагается, что эти области были полюсами Луны миллиарды лет назад, до того как она была приливно зафиксирована на Земле.

Освещение и фазы

center|thumb|550x550px|Ежемесячные изменения угла между направлением солнечного света и направлением наблюдения с Земли, а также фазы Луны, которые из этого следуют, как видно из Северного полушария. Расстояние между Землей и Луной не указано в масштабе. Половина поверхности Луны всегда освещена Солнцем (за исключением лунного затмения). Земля также отражает свет на Луну, который иногда наблюдается как земной свет, когда он отражается обратно на Землю от областей ближней стороны Луны, не освещенных Солнцем. Поскольку осевой наклон Луны относительно эклиптики составляет 1,5427°, в течение каждого драконического года (346,62 дня) Солнце перемещается с 1,5427° к северу от лунного экватора на 1,5427° к югу от него и обратно, подобно тому, как на Земле Солнце перемещается с тропика Рака на тропик Козерога и обратно один раз в тропический год. Таким образом, полюса Луны находятся в темноте в течение половины драконического года (или с видимой лишь частью Солнца), а затем освещаются в течение другой половины драконического года. Количество солнечного света, падающего на горизонтальные участки вблизи полюсов, зависит от высоты Солнца над горизонтом. Однако эти "сезоны" оказывают незначительное влияние на экваториальные области. В зависимости от положения Луны, различные её участки освещаются Солнцем. Это освещение различных лунных областей, наблюдаемое с Земли, и создает различные лунные фазы в течение синодического месяца. Фаза равна площади видимой лунной сферы, освещенной Солнцем. Эта площадь или степень освещенности определяется формулой , где – элонгация (то есть угол между Луной, наблюдателем на Земле и Солнцем). Яркость и видимый размер Луны также изменяются из-за её эллиптической орбиты вокруг Земли. В перигее (ближайшей точке) Луна находится на 14% ближе к Земле, чем в апогее (самой дальней точке), поэтому она занимает на небе твердый угол, который на 30% больше. Следовательно, при одинаковой фазе яркость Луны также может изменяться до 30% между апогеем и перигеем. Полнолуние (или новолуние), происходящее в таком положении, называется суперлунием.

Наблюдаемые явления

Существует давняя полемика относительно того, изменяются ли наблюдаемые детали на поверхности Луны со временем. В настоящее время многие из этих утверждений считаются иллюзорными, вызванными наблюдениями в разных условиях освещения, плохой видимостью или неточными зарисовками. Тем не менее, выделение газов иногда происходит и может быть ответственно за небольшой процент зарегистрированных мимолетных лунных явлений. Недавно было предложено, что участок лунной поверхности диаметром около [укажите диаметр, если он есть в оригинале] был изменен в результате выброса газа примерно миллион лет назад.

Альбедо и цвет

Изменение видимого цвета Луны, обусловленное фильтрацией через атмосферу Земли. Луна обладает исключительно низким альбедо, что придает ей отражательную способность, лишь немного превышающую отражательную способность изношенного асфальта. Несмотря на это, после Солнца она является самым ярким объектом на небе. Иногда Луна может казаться красной или синей. Во время лунного затмения она может приобретать красный оттенок из-за преломления красного спектра солнечного света атмосферой Земли. Из-за этого красного цвета лунные затмения также иногда называют «кровавыми лунами». Луна также может казаться красной, когда она наблюдается под низким углом к горизонту и сквозь плотную атмосферу. Луна может казаться синей в зависимости от наличия в воздухе определенных частиц, в этом случае её называют «голубой луной». Поскольку выражения «красная луна» и «голубая луна» также могут использоваться для обозначения конкретных полнолуний в году, они не всегда указывают на наличие красного или синего лунного света.

Предтелескопические наблюдения (до 1609 года)

Некоторые считают, что 20–30 000 летние счётные палочки использовались для наблюдения за фазами Луны и отслеживания времени по её растущим и убывающим фазам. Древнегреческий философ Анаксагор полагал, что Солнце и Луна – это гигантские сферические камни, причём Луна отражает свет Солнца. Индийские астрономы описали ежемесячное удлинение Луны. Архимед (287–212 до н.э.) спроектировал планетарий, способный вычислять движения Луны и других объектов Солнечной системы. Во II веке до н.э. Селевк из Селевкии верно предположил, что приливы и отливы вызваны притяжением Луны, а их высота зависит от положения Луны относительно Солнца. В том же веке Аристарх вычислил размер и расстояние до Луны, получив значение, примерно в двадцать раз превышающее радиус Земли. Хотя китайцы династии Хань считали Луну энергией, отождествляемой с ци, их теория «излучающего влияния» признавала, что свет Луны – это лишь отражение солнечного света, а Цзинь Фан (78–37 до н.э.) отметил шарообразность Луны. Во II веке н.э. Лукиан написал роман «Истинная история», в котором герои путешествуют на Луну и встречаются с её обитателями. В 510 году н.э. индийский астроном Арьябхата упомянул в «Арьябхатии», что сияние Луны вызвано отражённым солнечным светом. Астроном и физик Ибн аль-Хайтам (965–1039) обнаружил, что солнечный свет не отражается от Луны подобно зеркалу, а излучается каждой освещённой частью её поверхности во всех направлениях. Шэнь Куо (1031–1095) из династии Сун создал аллегорию, уподобляющую растущие и убывающие фазы Луны шару из отражающего серебра, который, покрытый белым порошком и рассматриваемый сбоку, кажется серпом.

Договор о Луне и отсутствие исследовательских миссий (1976-1990)

После последней советской миссии на Луну в 1976 году последовало почти четырнадцатилетнее лунное затишье. Астронавтика перенесла свой фокус на исследование планет внутренней (например, программа "Венера") и внешней (например, "Пионер-10", 1972) Солнечной системы, а также на околоземную орбиту, где разрабатывались и постоянно функционировали, помимо спутников связи, спутники наблюдения за Землей (например, программа "Landsat", 1972), космические телескопы и, в особенности, космические станции (например, программа "Салют", 1971). Лунный договор, переговоры по которому велись до 1979 года и который был ратифицирован в 1984 году лишь немногими подписавшими странами, был практически единственной значительной деятельностью, касающейся Луны, до 1990 года.

Будущее

Команда "Артемида-2" планирует отправить людей на Луну в 2025 году, включая первую женщину, представителя цветной расы и астронавта, не являющегося гражданином США. По часовой стрелке слева: Кох, Гловер, Хансен и Вайзман. Наряду с развивающейся программой "Артемида" и поддержкой коммерческих лунных грузовых перевозок, возглавляя международное и коммерческое освоение Луны и отправляя первую женщину, представителя цветной расы и негражданина США на Луну в 2020-х годах, Китай продолжает свою амбициозную программу "Чанъэ", объявив о совместных миссиях с испытывающей трудности российской программой "Луна-Глоб". И китайская, и американская лунные программы ставят целью создание в 2030-х годах лунной базы совместно со своими международными партнерами, однако США и их партнеры сначала создадут орбитальную станцию Lunar Gateway в 2020-х годах, с которой миссии "Артемида" будут осуществлять посадку человеческой посадочной системы для развертывания временных лагерей на поверхности. В то время как миссии "Аполлон" носили исследовательский характер, программа "Артемида" планирует установить более постоянное присутствие. Для этого NASA сотрудничает с ведущими компаниями для создания ключевых элементов, таких как современная коммуникационная инфраструктура. Демонстрация 4G-связи запланирована на борту посадочного модуля Intuitive Machines Nova C в 2024 году. Еще одним направлением является использование местных ресурсов, что является ключевым элементом лунных программ DARPA. DARPA запросила у отраслевых партнеров разработку 10-летнего плана лунной архитектуры для стимулирования начала лунной экономики.

Присутствие человека

Люди в последний раз высадились на Луне в рамках программы "Аполлон" – серии пилотируемых исследовательских миссий, проводившихся с 1969 по 1972 год. С 2006 года на лунной орбите непрерывно находятся орбитальные аппараты, выполняющие в основном лунные наблюдения и обеспечивающие ретрансляцию связи для роботизированных миссий на лунной поверхности. Лунные орбиты и орбиты вокруг точек Лагранжа Земля-Луна используются для создания окололунной инфраструктуры, позволяющей расширить человеческую деятельность в окололунном пространстве, а также на поверхности Луны. Для миссий к обратной стороне Луны или к северному и южному полюсам Луны требуются космические аппараты со специальными орбитами, такие как ретрансляционные спутники Queqiao и Queqiao 2, или первая планируемая внеземная космическая станция Lunar Gateway.

Влияние на человека

[[Файл:ALSEP AS17 134 20500. jpg|Артефакты человеческой деятельности, Пакет экспериментов на лунной поверхности "Аполлон-17". Если на Луне будет проводиться астрономическое наблюдение, оно должно быть свободно от любого физического и радиоактивного загрязнения. Несмотря на отсутствие у Луны значительной атмосферы, перемещения и удары о поверхность вызывают образование пылевых облаков, которые могут распространяться на большие расстояния и, возможно, загрязнять первозданное состояние Луны и её уникальное научное содержание. Учёный Элис Горман утверждает, что, хотя Луна и непригодна для жизни, она не мертва, и устойчивая деятельность человека потребует рассматривать лунную экосистему как равноправного участника. Так называемое "дело о тихоходках", связанное с аварией посадочного модуля "Берешит" в 2019 году и его перевозкой тихоходок, обсуждалось как пример недостатка мер и отсутствия международного регулирования в области планетарной защиты. На Луну были доставлены человеческие останки, в том числе частными компаниями, такими как Celestis и Elysium Space. Поскольку Луна имеет сакральное или особое значение для многих культур, практика космических захоронений вызвала критику со стороны лидеров коренных народов. Например, тогдашний президент народа Навахо Альберт Хейл раскритиковал НАСА за отправку кремированной праха учёного Юджина Шумейкера на Луну в 1998 году. Помимо остатков человеческой деятельности на Луне, существуют и намеренные постоянные инсталляции, такие как художественный проект "Лунное Музей", послания доброй воли с "Аполлона-11", шесть лунных табличек, мемориал "Павший астронавт" и другие артефакты. Долгосрочные миссии продолжают функционировать, включая орбитальные аппараты, такие как Lunar Reconnaissance Orbiter, запущенный в 2009 году для наблюдения за Луной в интересах будущих миссий, а также посадочные аппараты, такие как "Чанъэ-3", запущенный в 2013 году с работающим лунным ультрафиолетовым телескопом. С 1970-х годов на Луне установлено пять ретрорефлекторов, которые используются для точных измерений физической либрации Луны посредством лазерной локации. Различными агентствами и компаниями запланировано несколько миссий для установления долгосрочного присутствия человека на Луне, при этом Lunar Gateway является наиболее продвинутым проектом в рамках программы "Артемида".

Правовой статус

Хотя лунные посадочные аппараты разбросали флаги Советского Союза на Луне, а астронавты программы «Аполлон» символически установили флаги США на местах посадок, ни одно государство не заявляет о правах собственности на какую-либо часть лунной поверхности. По состоянию на январь 2020 года договор был подписан и ратифицирован 18 странами.

Австралия подписала и ратифицировала как Договор о Луне в 1986 году, так и Соглашения «Артемида» в 2020 году, что вызвало дискуссии о возможности их гармонизации. В связи с этим предлагается заключить Соглашение о реализации Договора о Луне, чтобы компенсировать его недостатки и привести в соответствие с другими законами и соглашениями, такими как Соглашения «Артемида», что способствовало бы его более широкому принятию. В условиях растущего коммерческого и национального интереса, особенно в отношении перспективных территорий, законодатели США в конце 2020 года ввели специальные правила для сохранения исторических мест посадок, а заинтересованные группы выступают за придание этим местам статуса объектов Всемирного наследия и создание охраняемых зон, представляющих научную ценность, что в совокупности способствует юридической доступности и освоению Луны. В 2021 году группа «юристов, специалистов по космической археологии и обеспокоенных граждан» разработала Декларацию прав Луны, опираясь на прецеденты движения за права природы и концепцию юридической личности для нечеловеческих сущностей в космосе.

Отмечание времени

Венера Лаусельская (ок. 25 000 лет назад) с рогом в форме полумесяца, изображена на фотографии справа. Тринадцать зарубок на роге могут символизировать среднее число дней от начала менструации до овуляции или приблизительное количество полных менструальных и лунных циклов в год (хотя эти два явления не связаны между собой). С древнейших времен люди замечали фазы Луны и её цикл роста и убывания, используя их для измерения времени. Считается, что зарубки на талли-палках и костях, датируемых 20–30 тысячами лет назад, отмечали фазы Луны. Подсчет дней между фазами Луны со временем привел к обобщению лунных циклов в месяцы, а возможно, и фаз Луны в недели. Слова, обозначающие месяц, во многих языках сохранили этимологическую связь между периодом месяца и Луной. Английское слово "month" (месяц), как и "moon" (луна), а также его родственные слова в других индоевропейских языках (например, латинское "mensis" и древнегреческие μείς (meis) или μήν (mēn), означающие "месяц"), происходят от протоиндоевропейского (PIE) корня, обозначающего луну – *méh1nōt, который, в свою очередь, произошел от PIE глагольного корня *meh1, означающего "измерять", "указывая на функциональное понимание Луны как обозначителя месяца" (ср. английские слова "measure" и "menstrual"). В качестве другого примера из другой языковой семьи, в китайском языке одним и тем же словом обозначаются и луна, и месяц, которое также встречается в иероглифах, обозначающих неделю.

Эта лунная система отсчета времени привела к появлению исторически доминирующих, но разнообразных лунно-солнечных календарей. Исламский календарь VII века является примером чисто лунного календаря, в котором месяцы традиционно определяются визуальным наблюдением хиляля – самого раннего серпа луны над горизонтом. Особое значение имеет полнолуние, которое отмечается и празднуется в различных календарях и культурах, например, буддийский праздник Весак. Полнолуние, приходящееся на период осеннего равноденствия в северном или южном полушарии, часто называют "луной урожая" и отмечают праздниками, такими как Праздник Луны урожая в китайском лунном календаре, который является вторым по значимости праздником после китайского лунно-солнечного Нового года. Кроме того, связь времени с Луной можно найти и в религии, например, в древнеегипетском божестве Хонсу, отвечающем за время и Луну.

Культурное представительство

С доисторических времен люди изображали и впоследствии описывали свое восприятие Луны и ее значение для них и их космологических представлений. Луна описывалась и ассоциировалась множеством различных способов – от одушевленного существа или божества до одного из ее проявлений или астрологического аспекта.

Другие объединения

Особенности Луны, контрастные светлые возвышенности и темные моря, воспринимались разными культурами как абстрактные фигуры. Среди этих фигур – «Человек на Луне» (например, Койольшауки) или «Лунный Кролик» (например, китайский Туэръе или в мифологии коренных народов Америки – аспект богини Луны майя, от которого, возможно, произошел Авиль, или Мецтли/Теццистекатль). Благодаря чуду, известному как «Раскол Луны» (انشقاق القمر) в исламе, связь с Луной также распространяется на Мухаммеда.

Представление современной культуры

Восприятие Луны в современную эпоху формировалось благодаря современной астрономии, ставшей возможной с использованием телескопов, а позднее – благодаря космическим полетам и непосредственной деятельности человека на Луне, особенно культурно значимым лунным посадкам. Эти новые знания вдохновили культурные отсылки, связав романтические представления о Луне и спекулятивную фантастику, такую как научная фантастика, посвященная ей. В настоящее время Луна рассматривается как потенциальное направление для экономической экспансии в космос, что подтверждается миссиями по поиску лунных ресурсов. Это сопровождается возобновленным общественным и критическим осмыслением культурной и правовой связи человечества с этим небесным телом, в частности, в контексте колониализма и вопроса о всеобщем достоянии.

Лунный эффект

Лунный эффект – это предполагаемая, но недоказанная взаимосвязь между определенными фазами примерно 29,5-дневного лунного цикла и поведением, а также физиологическими изменениями у живых существ на Земле, включая людей. Луна издавна ассоциировалась с безумием и нерациональностью; слова «лунатизм» и «лунатик» происходят от латинского названия Луны – Luna. Философы Аристотель и Плиний Старший утверждали, что полнолуние вызывает безумие у предрасположенных к этому людей, полагая, что на мозг, состоящий в основном из воды, должна оказывать влияние Луна и ее сила, управляющая приливами, однако гравитация Луны слишком мала, чтобы воздействовать на отдельного человека.

Инструменты наблюдения

Узнайте, когда следующий молодой серп луны будет виден в любой точке мира.