КАРТА САЙТА

Строение и жизнь Вселенной

А.В. Галанин © 2012

© Галанин А.В. Cтроение и жизнь Вселенной // Вселенная живая [Электронный ресурс] – Владивосток, 2012. Адрес доступа: http://ukhtoma.ru/universe1.htm Предисловие || 1. Структура галактик || 2. Эволюция галактик и звезд в галактиках || 3. Галактика Млечный Путь || 4. Гравитационное взаимодействие звезд и планет в Галактиках || 5. Строение и свойства Метагалактики || 6. Солнечная система (общая характеристика) || 7. Происхождение Солнечной системы || 8. Планеты земной группы: Меркурий, Венера, Земля || 9. Планеты земной группы: Марс, Церера – карликовая планета из Пояса Астероидов || 10. Планеты гиганты: система Юпитера || 11. Планеты гиганты: система Сатурна || 12. Планеты гиганты: система Урана || 13. Планеты гиганты: система Нептуна || 14. Облако Оорта и Пояс Койпера. Плутоноиды || 15. Экзопланеты || 16. Свободные планеты Галактики || 17. Жизнь на Земле старше Солнечной системы || 18. Чёрные дыры и круговорот материи во Вселенной

 

"Наш мозг обладает, без сомнения, очень чувствительными нервными клетками,

что позволяет ощущать истину,

даже когда она еще недоступна логическим выводам или другим умственным усилиям".

Никола Тесла

 

Глава 8. Планеты земной группы: Меркурий, Венера, Земля

Образование планет

Сравнение размеров планет земной группы. Слева направо: Меркурий, Венера, Земля, Марс. Фото с сайта: http://commons.wikimedia.org

Согласно наиболее распространенной гипотезе, планеты и Солнце якобы образовались из единой "солнечной" туманности. Согласно одним ученым, планеты произошли после образования Солнца. Согласно другой гипотезе, образование протопланет предшествует образованию протосолнца. Солнце и планеты образовались из обширного облака пыли, состоявшей из песчинок графита и кремния, а также окислов железа, смерзшихся с аммиаком, метаном и другими углеводородами. Столкновения этих песчинок привели к образованию камешков диаметром до нескольких сантиметров, рассеянных по колоссальному комплексу колец, вращавшихся вокруг Солнца. Образовавшийся из "солнечной туманности" диск обладал, как уже говорилось, неустойчивостью, которая привела к образованию нескольких газовых колец, которые довольно скоро превратились в гигантские газовые протопланеты. Образование таких протосолнца и протопланет, когда протосолнце еще не светило, якобы имело весьма существенное значение для дальнейшей эволюции Солнечной системы.

Помимо этой гипотезы, существует гипотеза о "гравитационном захвате" звездой Солнцем газово-пылевой туманности, из которой и конденсировались все планеты солнечной системой. Часть вещества этой туманности осталась свободной и путешествует в Солнечной системе в виде комет и астероидов. Эту гипотезу в 30-е годы ХХ века предложил О.Ю. Шмидт. В 1952 г. возможность частичного захвата Солнцем галактической газо-пылевой туманности допускал К.А. Ситников, а в 1956 г. – В.М. Алексеев. В 1968 г. В.М. Алексеев, основываясь на идеях академика А.Н. Колмогорова, построил модель полного захвата, доказав возможность этого явления. Этой точки зрения придерживаются и некоторые современные ученые астрофизики.

Но до окончательного ответа на вопрос: "Как, из чего, когда и где произошла Солнечная система" очень далеко. Скорее всего, в образовании планетного ряда Солнечной системы участвовали многие факторы, но из газа и пыли планеты никак образоваться не могли. У планет гигантов – Сатурна, Юпитера, Урана и Нептуна – имеются кольца, состоящие из камней, песка и ледяных глыб, но никакой конденсации их в сгустки и спутники не происходит.

Могу предложить альтернативную гипотезу, объясняющую возникновение планет и их спутников в Солнечной системе. Все эти тела Солнце захватило в свою гравитационную ловушку из пространства Галактики практически уже в сформированном (готовом) виде. Солнечная планетная система была сформирована (бкувально собрана) из готовых космических тел, которые в пространстве Галактики двигались по близким орбитам и в одном направлении с Солнцем. К их сближению с Солнцем привело гравитационное возмущение, что в галактиках случается нередко. Вполне возможно, что захват планет и их спутников Солнцем произошел не одноразово. Могло случиться так, что Солнце захватило не отдельные планеты, блуждавшие в просторах Галактики, а целые системы, состоящие из планет гигантов и их спутников. Вполне возможно, что планеты земной группы когда-то были спутниками планет гигантов, но Солнце своей мощной гравитацией сорвало их с орбит вокруг планет гигантов и "заставило" кружиться только вокруг себя. В этот катастрофический момент Земля "смогла" захватить в свою гравитационную ловушку Луну, а Венера – Меркурий. В отличие от Земли, Венера не смогла удержать Меркурий, и он стал ближайшей к Солнцу планетой.

Так или иначе, но на сегодняшний момент в Солнечной системе известно 8 планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и несколько плутоноидов, в том числе Плутон, который до недавнего времени числился среди планет. Все планеты движутся по орбитам в одном направлении и в одной плоскости и почти по круговым орбитам (за исключением плутоноидов). От центра до окраины Солнечной системы (до Плутона) 5,5 световых часов. Расстояние от Солнца до Земли 149 млн. км, что составляет 107 его диаметров. Первые от Солнца планеты по размерам разительно отличаются от последних и в отличие от них называются планетами земной группы, а дальние – планетами гигантами.

Меркурий

Ближайшая к Солнцу планета Меркурий названа в честь римского бога торговли, путешественников и воров. Это маленькая планета быстро перемещается по орбите и очень медленно вращается вокруг своей оси. Меркурий был известен с древнего времени, однако астрономы не сразу поняли,что это планета, и что утром и вечером они видят одну и туже звезду.

Меркурий находится от Солнца на расстояние около 0,387 а.е. (1 а.е. равна среднему радиусу орбиты Земли), и расстояние от Меркурия до Земли, по мере движения его и Земли по своим орбитам, изменяется от 82 до 217 млн. км. Наклон плоскости орбиты Меркурия к плоскости эклиптики (плоскости солнечной системы) составляет 7°. Ось Меркурия почти перпендикулярна к плоскости его орбиты, а орбита его вытянута. Таким образом, на Меркурии не бывает смены времен года, а смены дня и ночи происходят очень редко, примерно раз в два меркурианских года. Одна сторона его, обращенная длительное время к Солнцу, сильно раскалена, а вторая, длительное время отвернутая от Солнца, находится в жутком холоде. Меркурий движется вокруг Солнца со скоростью 47,9 км/с. Вес Меркурия почти в 20 раз меньше, чем вес Земли (0,055M), а плотность – почти такая же, как у Земли (5,43 г/см³). Радиус планеты Меркурий составляет 0,38R (радиуса Земли, 2440 км).

Из-за близости к Солнцу под действием гравитации в теле Меркурия возникали мощные приливные силы, которые тормозили его вращение вокруг своей оси. В конце концов Меркурий оказался в резонансной западне. Измеренный в 1965 году период его обращения вокруг Солнца составил 87,95 земных суток, а период вращения вокруг своей оси – 58,65 земных суток. Три полных оборота вокруг своей оси Меркурий завершает за 176 суток. За тот же срок планета совершает два оборота вокруг Солнца. В дальнейшем приливное торможение Меркурия должно привести к равенству его оборота вокруг своей оси и оборота вокруг Солнца. Тогда он будет обращен к Солнцу всегда одной строной, как Луна к Земле.

Спутников у Меркурия нет. Возможно, когда-то давно Меркурий сам был спутником Венеры, но из-за солнечной гравитации он был "отобран" у Венеры и стал самостоятельной планетой. Планета имеет фактически сферическую форму. Ускорение свободного падения на его поверхности почти в 3 раза меньше земного (g = 3,72 м/с²).

Близость к Солнцу затрудняет наблюдение Меркурия. На небосклоне он не отходит далеко от Солнца – максимум на 29°, с Земли виден либо перед восходом Солнца (утренняя видимость), либо после захода (вечерняя видимость).

По своим физическим характеристикам Меркурий напоминает Луну, на его поверхности много кратеров. На Меркурии есть очень разреженная атмосфера. Планета обладает крупным железным ядром, являющимся источником гравитации и магнитного поля, напряженность которого составляет 0,1 от напряженности магнитного поля Земли. Ядро Меркурия составляет 70% от объёма планеты. Температура на поверхности колеблется от 90° до 700° К (от –180° до +430° C). Подсолнечная экваториальная сторона нагревается гораздо больше чем полярные области. Разная степень нагревания поверхности создает разницу в температуре разреженной атмосферы, что должно вызывать ее движение – ветер.

 

Меркурий, западное полушарие. Центр находится в месте с координатами 0° с. ш., 0° в. д. Кратер Дебюсси с яркими лучами виден чуть южнее, а на северо-востоке можно без труда заметить огромный бассейн Рахманинова с горным кольцом на дне. Фото: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington

Меркурий, восточное полушарие. Центр находится в месте с координатами 0° с. ш., 90° в. д. Темный бассейн Рахманинов находится на северо-западе, на юге виден огромный и, по-видимому, гораздо более древний бассейн Рембрандт, а на восточном краю диска виден самый большой бассейн якобы ударного происхождения, Калорис. Разрешение фото около 2,5 км на пиксел. Фото: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington взято с сайта: http://bigpicture.ru/?p=234026

Наиболее впечатляюще на Меркурии выглядит 85-километровый в поперечнике кратер Дебюсси с далеко расходящимися от него лучами. Скорее всего, эти лучи являются тектоническими разломами коры Меркурия, образовавшимися в результате падения крупного космического тела, расколовшего кору и вызвавшего мощное извержение. Однако я не исключаю и другой сценарий образования радиальных лучей. Такие разломы могли образоваться в результате взрыва большого вулкана без падения космического тела.

Меркурий обладает магнитным полем, напряжённость которого в 100 раз меньше земного. Магнитное поле имеет дипольную структуру и в высшей степени симметрично, а его ось всего на 10° отклоняется от оси вращения планеты, что налагает существенное ограничение на круг теорий, объясняющих его происхождение. Считается, что магнитное поле Меркурия, возможно, является результатом циркуляции жидкого ядра планеты. Из-за выраженного эксцентриситета планеты возникает чрезвычайно сильный приливный эффект. Он поддерживает ядро в жидком состоянии, что и необходимо для проявления эффекта динамо. Магнитное поле Меркурия изменяет направление движения солнечного ветра и создает магнитосферу. Магнитосфера достаточно мощная, чтобы поймать низкоэнергетическую плазму на ночной стороне планеты, приносимую солнечным ветром. В хвосте магнитосферы были обнаружены взрывы активных частиц. Схема с сайта: http://zagadkimira.ru

Внутреннее строение Меркурия: 1 – кора толщиной 100–200 км, 2 – мантия толщиной 600 км, 3 – ядро с радиусом 1800 км. Отличительная черта этой планеты от всех других планет Солнечной системы – это относительно большое ядро и относительно тонкая мантия. Но следует сказать, что о внутренних ядрах планет и их спутников достоверных сведений очень мало. В большинстве – это модели, сделанные на основании немногих фактов о распространении колебаний в теле планет, но в рамках весьма сомнительных гипотез об образовании планет из газо-пылевого облака в результате его конденсацтии. Схема с сайта: http://zagadkimira.ru/index/planeta_merkurij/0-52

Процентное содержания железа в ядре Меркурия выше, чем у любой другой планеты Солнечной системы. Согласно наиболее широко поддерживаемой в научном сообществе гипотезе, Меркурий изначально имел такое же соотношение металла и силикатов, как в обычном метеорите, имея массу в 2,25 раза больше, чем сейчас. Однако в начале истории Солнечной системы в Меркурий ударилось планетоподобное тело, имеющее в 6 раз меньшую массу и несколько сот километров в поперечнике. В результате удара от планеты отделилась большая часть изначальной коры и мантии, из-за чего относительная доля ядра в составе планеты увеличилась. Подобный процесс, известный как теория гигантского столкновения, был предложен и для объяснения формирования Луны.

Однако первые результаты исследования элементного состава поверхности Меркурия не подтверждают эту гипотезу: изобилие радиоактивного изотопа калий-40 – умеренно летучего химического элемента калия по сравнению с радиоактивными изотопами тория-232 и урана-238 не стыкуются с высокими температурами, неизбежными при столкновении. Элементный состав Меркурия соответствует первичному элементному составу материала, из которого он сформировался, близкому к энстатитовым хондритам и безводным кометным частицам, хотя содержание железа в исследованных к настоящему времени хондритах недостаточно для объяснения высокой средней плотности Меркурия.

Ядро Меркурия окружено силикатной мантией толщиной 500–600 км. Согласно данным «Маринера-10» и наблюдениям с Земли, толщина коры планеты составляет от 100 до 300 км, что значительно больше толщины коры Земли.

Поверхность Меркурия: вид с орбиты. Дно больших кратеров плоское, покрыто, вероятно, застывшей базальтовой давой, извергнутой из недр планеты в режиме ее расширения. Фото с сайта: http://zagadkimira.ru/index/planeta_merkurij/0-52

Вид поверхности Меркурия, полученный при пролете 6 октября 2008 года (изображение с сайта Messenger.Jhuapl.Edu). На этой фотографии хорошо видно, что поверхность планеты бывает двух типов: гладкая и светлая равнина и более темные и "шероховатые" горные области.

На поверхности Меркурия видны опаленные Солнцем склоны гор и холмов и стенки кратеров. В правом нижнем углу видна часть большого кратера, на дне которого много мелких кратеров. Три глубоких кратера расположены в кольце гор, окружающих большой кратер. На дне большого кратера виден высокий уступ, скорее всего, не ударного, а тектонического происхождения. Меркурий вращается очень близко к Солнцу и наверняка испытывает мощные деформации, которые разогревают его ядро и вызывают тектонические движения. А вообще Меркурий очень похож на Луну. Фото с сайта: http://gray1957.livejournal.com/1992.html

Поверхность Меркурия. Безымянный 90-километровый кратер в центре этого фото имеет множество мелких впадин и пустот, которые заполнены светлым материалом. Довольно часто подобные «провалы» находят вблизи центральных горок меркурианских кратеров и даже на их вершинах. Фото: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington взято с сайта: http://bigpicture.ru/wp-content/uploads/2011/12/719.jpg Ударные кратеры метеоритного происхождения на поверхности Меркурия имеются, и их немало. Но все кратеры большого диаметра вряд ли ударные. Кора Меркурия явно испытывает сжатия и растяжения, она наверняка расколота на отдельные блоки, которые могут двигаться относительно друг друга вверх и вниз, расходиться, и тогда по трещинам на поверхность выливаются потоки лавы.

Огромный бассейн Калорис (Caloris Basin), вряд ли имеет ударное происхождение. Поверхность бассейна покрыта застывшей лавой. Она существенно моложе окружающей территории. Отчетливо видны трещины и складки на лавовой поверхности – вероятно, результат остывания жидкой лавы. Застывая, лава растрескивается на отдельные блоки. Границы между этими блоками видны в виде сети канав-разломов. Фото: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington

Складчатый, похожий на сетку ландшафт находится внутри бассейна Калорис. Центр бассейна находится в левом нижнем углу – это впадины Пантеона. Рельеф местности, представленной на фото, был создан тектоническими силами, действовавшими здесь в результате приливного разогрева недр Меркурия. Этим деформациям он обязан чудовищной гравитации Солнца. Раньше, когда скорость обращения Меркурия вокруг своей оси была больше, приливное трение было значительно больше. Фото: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington http://bigpicture.ru/?p=234026

Меркурианские ландшафты очень похожи на лунные ландшафты. На этой фотографии – бассейн Калорис (Caloris Basin). Подобные же тектонические образования, трещины, разломы и складки, мы находим и на Луне. Фото: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington с сайта: http//bigpicture.ru/wp-content/uploads/2011/12/326.jpg

Кратер Пракситель198 км в диаметре – далеко не самый большой на Меркурии. Этот кратер интересен своей формой: вместо центральной горки на его дне мы видим настоящее горное кольцо, а также впадины неправильной формы, в которых обнажаются слои светлого грунта. Кроме того, встречаются дорожки или цепочки из мелких кратеров, явно ударного происхождения. Фото: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington взято с сайта: http://bigpicture.ru/?p=2340

 

Гипотезы образования Меркурия

С XIX века существует гипотеза, согласно которой Меркурий в прошлом был спутником планеты Венеры, но впоследствии был ею «потерян». В 1976 году Томом ван Фландерном и К. Р. Харрингтоном было показано, что эта гипотеза хорошо объясняет большой эксцентриситет орбиты Меркурия и потерю вращательного момента Меркурием и Венерой. Венера от такого гравитационного возмущения даже начала вращаться в сторону, обратную основному вращению планет в Солнечной системе.

Наличие массивного ядра с большим количеством серы, процентное содержание которых больше, чем в составе любой другой планеты Солнечной системы, особенности геологического и физико-химического строения поверхности Меркурия говорят о том, что эта планета была сформирована независимо от других планет. Меркурий всегда был самостоятельным космическим телом.

Отношение массы металлов к массе силикатов в самых распространённых метеоритах, из которых якобы сформировались планеты, значительно меньше, чем у планет земной группы, и особенно у Меркурия. Масса Меркурия в древние времена (до того как он был захвачен гравитацией Солнца) была приблизительно в 2,25 раз больше ее настоящей массы. Атмосферу, гидросферу и большую часть коры с Меркурия снесло в космическое пространство мощной гравитацией Солнца, которое это вещество и поглотило. Если бы Меркурий не "сбросил" часть своей массы, то он непременно упал бы на Солнце (эффект воздушного шара, с которого сбрасывают балласт). А ядро Меркурия, состоящее из более тяжёлых элементов, сохранилось. Он обладает крупным тяжелым ядром, которое составляет 83% от всего объёма планеты.

На Меркурии много зубчатых откосов, простирающихся на сотни километров, – эскарпов. Изучение их структуры показало, что они образовались при сжатии коры планеты, вызванной ее остыванием. Если расправить эти "морщины", то площадь поверхности Меркурия увеличится на 1%.

В ходе исследований, проводимых зондом «Мессенджером», было выявлено, что поверхность планеты однородна. Этим Меркурий не похож на Луну или Марс, у которых одно полушарие резко отличается от другого.

Поверхность Меркурия бедна алюминием и кальцием, титаном и железом, по сравнению с материковыми областями Луны, но сравнительно богата магнием, что характерно для нетипичных базальтов и ультраосновных пород – гипербазитов и коматитов. Обнаружено также обилие серы, что предполагает восстановительные условия формирования этой планеты.

Кратеры на Меркурии варьируют от небольших впадин (ударные кратеры), имеющих форму чаши, до многокольцевых структур, имеющих в поперечнике сотни километров (вулканические кальдеры, залитые базальтовой лавой). Есть относительно хорошо сохранившиеся кратеры с длинными лучами вокруг них, которые образовались в результате выброса вещества в момент удара или взрыва вулкана. Имеются также сильно разрушенные остатки древних кратеров.

Одна из самых заметных деталей поверхности Меркурия – равнина Жары, или бассейн Калорис (Caloris Planitia, Caloris Basin). Её поперечник составляет около 1550 км. Такая деталь поверхности никак не могла образоваться в результате падения метеорита или серии метеоритов. Хотя астрофизики без всякого сомнения предполагают, что и эта равнина образовалась, вероятно, от удара метеорита – тела с поперечником не менее 100 км. Удар должен был быть настолько сильным, что сейсмические волны, пройдя всю планету и сфокусировавшись в противоположной точке поверхности, привели к образованию здесь своеобразного пересечённого «хаотического» ландшафта. Этот удар вызвал выброс лавы, которая образовала высокие концентрические круги на расстоянии 2 км вокруг кратера. Сомнение по поводу этой гипотезы возникает уже потому, что такое крупное космическое тело (уж коль оно смогло проникнуть так глубоко внутрь Солнечной системы) должно было упасть не на Меркурий, а на Солнце. Такое возмущение могло выбросить Меркурий с его устойчивой орбиты, и он сам упал бы на Солнце.

Детальный анализ закономерностей вращения Меркурия позволяет с высокой долей уверенности говорить, что ядро этой планеты жидкое. Следовательно, у него достаточно внутренней энергии, чтобы быть тектонически активной планетой.

Точка с самым высоким альбедо на поверхности Меркурия – это кратер Койпер диаметром 60 км. Вероятно, это один из наиболее «молодых» крупных кратеров на Меркурии.

Примерно 4,6 млрд лет назад происходила интенсивная бомбардировка Меркурия астероидами и кометами. Последняя сильная бомбардировка произошла 3,8 млрд лет назад. Часть регионов, например, равнина Жары, формировались за счёт их заполнения лавой. Это привело к образованию гладких плоскостей внутри кратеров наподобие лунных.

Близость к Солнцу и довольно медленное вращение планеты, а также крайне слабая атмосфера приводят к тому, что на Меркурии наблюдаются самые резкие перепады температур в Солнечной системе. Поверхность планеты быстро нагревается и быстро остывает, но уже на глубине в 1 м суточные колебания перестают ощущаться, а температура становится стабильной, равной приблизительно +75 °C.

Средняя температура его дневной поверхности равна 349,9°C, ночной –170,2°C. Минимальная температура на Меркурии –183,2 °C, а максимум, достигаемый в полдень на «горячих долготах» при нахождении планеты близ перигелия, равен 426,9°C.

Несмотря на такие условия, в последнее время появились предположения о том, что на поверхности Меркурия может существовать обычный водяной лёд – наиболее вероятный кандидат отражающего радиоволны вещества. Поступая на поверхность Меркурия при падении комет, вода испаряется и путешествует в атмосфере планеты, пока не замёрзнет в полярных областях и не осядет на дне глубоких кратеров, куда никогда не заглядывает Солнце, и где лёд может сохраняться практически неограниченно долго. Нахождение H₂O (воды) и значительного числа родственных воде ионов, таких как O+, OH–, стало неожиданностью, так как они могли образоваться из молекул воды, разрушенных на поверхности или в экзосфере планеты солнечным ветром.

В 2008 г. группой астрономов под руководством Джеффри Бомгарднера открыт кометоподобный хвост у Меркурия длиной более 2,5 млн км. До этого было известно о хвосте длиной не более 40 тыс. км. Первое изображение хвоста было получено в июне 2006 года. Наличие длинного хвоста Меркурия было подтверждено в мае 2007 года Джоди Вилсоном и Карлом Шмидтом. Видимая длина хвоста для наблюдателя с Земли составляет порядка 3°. Наличие столь длинного хвоста, в котором много тяжелых атомов, говорит о том, что Меркурий действительно подвергается очень мощному и постоянному гравитационному воздействию Солнца: под воздействием солнечной гравитации Меркурий теряет не только легкие химические элементы, но и тяжелые – вещество коры.

Венера

Исследование поверхности Венеры стало возможно с развитием радиолокационных методов. Наиболее подробную карту составил американский аппарат «Магеллан», заснявший 98% поверхности этой планеты. Картографирование выявило на Венере обширные возвышенности. Крупнейшие из них – Земля Иштар и Земля Афродиты, сравнимые по размерам с земными материками. Горы Максвелла на Земле Иштар возвышаются на 11 км над средним уровнем поверхности. На поверхности планеты также выявлены многочисленные кратеры. Вероятно, они образовались недавно в результате вулканической активности. Значительная часть поверхности планеты геологически молода (порядка 500 млн. лет), около 90% ее поверхности покрыто базальтовой лавой. Всем остальным районам Венеры даны женские имена, в том числе русские: на карте можно найти Землю Лады, равнину Снегурочки и даже каньон Бабы-Яги.

Венера постоянно окутана облаками. Атмосферу Венеры открыл в середине ХVIII века М. В. Ломоносов во время прохождения ее по диску Солнца. Фото с сайта: http://900igr.net

Венера – это вторая от Солнца планета с периодом обращения в 224,7 земных суток. Эта планета получила своё название в честь богини любви Венеры из римского пантеона. Венера – самая близкая из планет к Земле. Она постоянно скрыта от наблюдателя толстым слоем облаков. Большая полуось орбиты Венеры (ее среднее расстояние от Солнца) составляет 0,723 а.е. (108,2 млн. км). Орбита Венеры практически круговая, ее эксцентриситет равен 0,0068 – самый маленький из планет Солнечной системы. Наклонение орбиты к плоскости эклиптики 3°39'. Расстояние от Земли до Венеры меняется от 40 до 259 миллионов километров. Скорость движения по орбите – 35 км/с. Период обращения Венеры по орбите 224,7 земных суток, а период вращения ее вокруг собственной оси 243,023 земных суток. Венера вокруг своей оси вращается в обратную (по отношению к ее движению по орбите) сторону, такое движение называют ретроградное. Средняя плотность ее – 5,24 г/см3, радиус – 0,949 R (6052 км) – чуть меньше земного. Поверхность планеты постоянно закрыта плотными облаками. Ускорение свободного падения на поверхности составляет 8,87 м/с2, что несколько меньше, чем на Земле. Венеру иногда называют сестрой Земли (диаметр 95% диаметра Земли, масса 80% массы Земли). Обе имеют плотные атмосферы. У обеих планет похожий химический состав коры. Но на этом сходство кончается. Состав венерианской атмосферы сильно отличается от состава атмосферы Земли: CO2 содержится 97%, N2 – около 3%, H2O – 0,05%, в виде примесей содержатся CO, SO2, HCl, HF, Н2SO4, HSO3. Температура у поверхности из-за парникового эффекта около 750° К, давление около 107 паскалей, или 100 атмосфер. Масса атмосферы Венеры примерно в 100 раз превышает массу атмосферы Земли. Парниковый эффект имеет место и в атмосферах других планет. Но если в атмосфере Марса он поднимает температуру у поверхности на 9°, в атмосфере Земли – на 35°, то в атмосфере Венеры этот эффект достигает 400°. Зарегистрированный максимум температуры на поверхности Венеры +480°C.

Венера. Снимок поверхности, как если бы она выглядела без атмосферы. Видны вулканы и потоки долго не застывающей лавы. Фото с сайта: http://nlo-ru.com/kosmonavtika12.php При первой посадке на Венере автоматической станции была зарегистрирована максимальная температура около +530° C, и давление у поверхности почти в 100 раз большее, чем атмосферное давление на Земле на уровне моря.

Кора Венеры имеет толщину примерно 16 км, она примерно в 2 раза тоньше земной коры под материками. Далее идет мантия, простирающаяся на глубину порядка 3300 км – до границы с железным ядром, масса которого составляет около четверти всей массы планеты. Магнитное поле Венеры незначительно – ее магнитный дипольный момент меньше, чем у Земли, по крайней мере, на пять порядков. Из-за относительной близости к Солнцу Венера испытывает значительные приливные воздействия, из-за чего над ее поверхностью возникает электрическое поле, напряженность которого может вдвое превышать напряженность поля, наблюдаемого над поверхностью Земли. Поэтому в атмосфере Венеры наблюдается очень высокая грозовая активность – там часто случаются грозы с мощными страшными молниями. Венера, двигаясь по орбите, подходит к Земле ближе, чем все остальные планеты. Однако плотная облачная атмосфера не позволяет видеть ее поверхность непосредственно, и все исследования проводятся с помощью радаров или автоматических межпланетных станций. Почти все изображения Венеры и ее поверхности сделаны в условных цветах. С помощью радиоволн было установлено, что Венера вращается в обратном, нежели почти все планеты Солнечной системы, направлении. Первые две автоматические станции серии "Венера" в шестидесятых годах прошлого века не смогли достигнуть планеты, сошли с траектории. Следующие станции разрушились, не выдержав суровых условий венерианской атмосферы, и лишь спускаемый аппарат "Венера-7" 15 декабря 1970 года достиг ее поверхности и проработал на ней 23 минуты, успев провести исследования в атмосфере. Температура на поверхности оказалась около +500°С, а давление 100 атмосфер. Средняя плотность поверхностных пород – 2,7 г/см3. Аппараты "Венера-13" и "Венера-14" выяснили, что грунт Венеры состоит на 50% из кремнезема, 16% – алюминиевых квасцов и на 11% – из окиси магния. Орбита Венеры наклонена к плоскости эклиптики под углом 35°23'39''. Для земного наблюдателя она видна только в течение некоторого времени после захода Солнца (вечерняя звезда) или незадолго до его восхода (утренняя звезда). Венера – это наиболее яркое для землян (после Солнца и Луны) небесное тело.

Венера в искусственных цветах. Фотография сделана с помощью радиолокационного зондирования, при котором атмосфера невидима. Фото с сайта: http://zagadkimira.ru/

Радиолокационные исследования показали, что на поверхности Венеры имеются большие по размеру, но не глубокие кратеры. Причиной возникновения кратеров скорее всего является вулканизм. Также на Венере найдено несколько горных областей, самый большой горный район – Иштар – по площади вдвое превышает Тибет. В центре его на высоту 11 км поднимается гигантский вулканический конус. В облаках Венеры содержится много серной кислоты (возможно, даже фтористо-серной). Поверхность Венеры усыпана гладкими скальными обломками, по составу похожими на земные базальты, она хорошо освещена. Света у поверхности Венеры столько, сколько бывает на Земле в средних широтах в облачный летний полдень. Оказалось к тому же, что атмосфера не обладает чрезмерно высокими преломляющими свойствами, все детали ландшафта на фотографиях получились довольно четкими. Было обнаружено, что слой облаков кончается на высоте около 30 км. Hиже находится область горячего едкого тумана из серной кислоты. Hа высотах 50–70 км располагаются мощные облачные слои и дуют ураганные ветры. У поверхности же Венеры атмосфера очень плотная (всего в 10 раз меньше плотности воды), и столь сильных ветров нет, так как градиент температуры между экватором и полюсами и между днем и ночью из-за парникового эффекта выражен слабо. Состав пород поверхности близок к составу базальтов Земли. Hо частотное распределение высот поверхности Венеры одномодальное, а на Земле оно бимодальное – на Земле есть два максимума частоты высот, отражающие деление поверхности нашей планеты на выступы материков и впадины океанов. Базальтовые лавы, широко развитые на Земле и Луне, есть и на Венере. В пределах равнин наблюдаются специфические кольцевые вулкано-тектонические структуры поперечником в сотни километров, получившие название "венцы". Структурный рисунок поверхности определяеется многочисленными тектоническими разломами и напоминает вид черепичной кровли.

Предположительно на Венере имеется кора толщиной примерно 16 км, далее идет силикатная мантия, простирающаяся на глубину порядка 3300 км до границы с железным ядром, масса которого составляет около четверти всей массы планеты. Поскольку собственное магнитное поле у Венеры отсутствует, то следует считать, что в железном ядре нет перемещения заряженных частиц, вызывающего магнитное поле. Плотность в центре планеты достигает 14 г/см3. Фото с сайта: http://zagadkimira.ru/index/planeta_mars/0-55

Ландшафты этого типа названы "тессера", что по-гречески означает "черепица". Образование тессер предшествовало сформировавшим равнины лавовым излияниям, но разобраться в возрастных соотношениях между различными типами равнин пока не удалось – не хватает разрешения изображений. Похоже, что на Венере нет "тектоники плит", типичной для Земли глобальной организации геологической активности, для которой характерно разделение верхней жесткой оболочки – литосферы – на несколько крупных плит. Главной движущей силой вулканических тектонических процессов на Венере, по-видимому, являются вертикальные (восходящие и нисходящие) движения вещества недр планеты. Они происходит за счет тепловых неоднородностей – так называемых "горячих пятен". Горячие пятна существенны и в геологии Земли, но геологическая роль их на Земле второстепенна. На Земле происходит спрединг – расширение дна океанических и морских впадин в зонах разлома более тонкой океанической коры. Было установлено, что на Венере эндогенные геологические процессы – базальтовый вулканизм и разломная тектоника – господствуют над экзогенными процессами, так как здесь не обнаружено никаких следов деятельности жидкой воды. Hа этой планете резко преобладают, занимая около 85% площади, базальтовые равнины, осложненные сетью узких извилистых пологосклонных гряд. Такие гряды известны на вулканических равнинах Луны и Марса и считаются структурами коробления поверхности при ее сжатии. Гладкие равнины с ненарушенной поверхностью моложе равнин с извилистыми грядами. "Острова" тессер среди равнин занимают в общей сложности около 8% поверхности планеты. Тессеры древнее всех упомянутых разновидностей равнин. В истории тектонических нарушений, сформировавших тессеры, был более ранний этап деформаций сжатия и последовавший за ним этап деформаций растяжения. Это подтверждает гипотезу пульсации объема планет и их спутников в геологических масштабах времени.

В атмосфере Венеры зафиксированы сильные грозы. Фото с сайта: http://gizmobi.ru/2007/12/09/v_atmosfere_venery_zafiksirovany_grozy/

И равнины, и тессеры рассекаются протяженными на тысячи километров желобами, образованными роями тектонических разломов. По топографии и морфологии они похожи на так называемые рифтовые зоны Земли и, видимо, имеют ту же природу. На снимках обнаружены загадочные "русла" длиной от сотен до нескольких тысяч километров и шириной от 2–3 до 10–15 км. Они имеют типичные признаки долин, прорезанных течением какой-то жидкости. Они имеют меандровидные извилины, расхождение и схождение отдельных "проток", а в редких случаях – нечто вроде дельты. В начале самого длинного русла, названного долиной Балтис, протяженностью около 7 000 км при очень выдержанной (2–3 км) ширине находится базальтовый вулкан поперечником около 100 км. Сначала считали, что по этим "руслам" течет горячая, долго не застывающая, лава. Hо расчеты показывают, что на пути длиной 7 000 км у потока базальтовой лавы не хватило бы запаса тепла, чтобы безостановочно течь и подплавлять вещество базальтовой же равнины, прорезая в ней русло. Возможно, потоки – это сильно перегретые коматиитовые лавы или еще более экзотические жидкости вроде расплавленных карбонатов или расплавленной серы. Можно предположить, что это глубокий тектонический разлом, заполненный горячей жидкой лавой, постоянно подогреваемой эндогенным теплом планеты. Hебольшие лавовые русла известны и у некоторых земных базальтовых вулканов. На Земле эти русла короткие – до нескольких десятков километров в длину. Они, видимо, родственны потокам на Венере. Есть такие русла и на Луне. Однако лавовые русла Земли и Луны существенно меньше русел Венеры, так что загадка происхождения последних остается пока нерешенной.

Кольцевое обрамление структур с поперечником от 150 до 1000 км состоит из систем трещин, широких или узких гряд с концентрическим или радиально-концентрическим рисунком. Часть этих структурных элементов моложе окружающих равнин, часть древнее, что говорит о многоактном характере образования этих структур. Явные аналоги венцов Венеры на других планетах земной группы неизвестны. Оказалось, что из многих кратеров часть выбросов ведет себя как жидкотекучая субстанция, образуя направленные обычно в одну сторону от кратера обширные потоки длиной в десятки километров, а иногда и больше.

Вулкан на Венере. Цвета искусственные. Фото с сайта: http://zagadkimira.ru/index/planeta_mars/0-55

Еще совсем недавно фантасты представляли Венеру чуть ли не раем для человека. На ее поверхности предполагали встретить теплые моря, атмосферу, насыщенную кислородом и приятную для дыхания, защищающую от испепеляющего солнечного света. Но на поверку рай оказался адом. Атмосфера – непригодной для дыхания и раскаленной чуть ли не до 500° С. На твердый грунт невозможно ступить, текут реки долго не застывающей лавы. С неба выпадают дожди из серной кислоты, а воздух из горячего углекислого газа разрывают молнии и сотрясают раскаты страшного грома, от которого лопнут барабанные перепонки. Даже космические аппараты серии "Венера" не выдерживали адских условий этой "Царицы любви". Только с седьмого раза "Венере-7" удалось сесть на поверхность и поработать чуть больше 20 минут. Чем активнее и дальше человек проникает в Космос, чем теснее он знакомится с условиями на планетах и их спутниках, тем больше убеждается, что если и есть где-то в Солнечной системе рай, так это на матушке Земле, и что Бог еще не выгонял людей из рая. Вот только сами люди рай этот уничтожают с упорством сумасшедших маньяков. И еще, мне представляется, что человечество в конце концов поймет ненужность полетов человека на другие планеты. Ведь у нас теперь есть искусственные "глаза", "уши" и "органы обоняния", которые мы можем послать и на Венеру, и на Меркурий, и на Марс, и даже на само Солнце, и сидя в уютном кабинете, увидеть их ландшафты, услышать их звуки и почувствовать их запахи. А ради экстрима можно залезть на стенку соседнего небоскреба или прыгать с парашютом с моста. А чтобы отличиться от всех, можно просто плюнуть дальше всех или сразу съесть на спор 100 порций мороженого и попасть в книгу бессмысленных рекордов Гиннеса...

 

Земля

Написать очерк о Земле оказывается труднее, чем о других планетах земной группы. Почему? Да потому, что слишком много информации есть о ее поверхности, об атмосфере и ионосфере, об океане и коре. Но вот о всем остальном неживом – столько же или даже меньше, чем о Марсе или Венере. Большая сложность связана и с наличием у Земли биосферы. Земля – это третья от Солнца, крупнейшая по диаметру, массе и плотности среди землеподобных планет. Подобно другим планетам, она движется по слабо элиптической (почти круговой) орбите. Растояние от Земли до Солнца в различных точках орбиты неодинаково, в перегелии оно примерно на 2,5 млн км меньше, а в афелии настолько же больше среднего растояния, состовляющего 149,6 млн. км.

Так выглядит западное полушарие из космоса Фото с сайта: http://samlib.ru

Вид поверхности Земли с околоземной орбиты. Люди думают, что наша Земля из космоса выглядит голубым и зеленым шаром, но на самом деле зеленого на ней совсем немного. Преобладает голубой (моря и океаны) и белый (облака). А зеленого меньше, чем коричневого и желтого, так как аридных областей на Земле больше, чем площадей, занятых зелеными лесами и лугами. Фото с сайта: http://samlib.ru Площадь поверхности земного шара 510 млн. кв.км, средняя плотность 5,518 г/см3. Земля обладает магнитосферой и тесно связанными с ней электрическими полями. Гравитационное поле Земли обуславливает ее сферическую форму и существование атмосферы.

Плоскость земного экватора наклонена к плоскости ее орбиты под углом 23°27'. Благодаря этому в одних участках своей орбиты земной шар наклонен к Солнцу своим северным полушарием, а в другой – южным. Причем северным полушарием Земля наклонена к Солнцу тогда, когда находится в дальней точке своей орбиты – в афелии, а южным полушарием к Солнцу Земля наклонена в перигелии. Земная ось медленно раскачивается, и наклон ее к плоскости эклиптики изменяется, полный цикл качания длится около 29 тыс. лет. Изменяется во времени и степень вытянутости орбиты от почти круговой до слабо эллиптической, отчего изменяется разность в теплообеспеченности полушарий планеты: при круговой орбите такой разницы нет, а при эллиптической она появляется.

Так выглядит Земля с окололунной орбиты. Фото с сайта: http://www.way-s.ru/viewtopic.php?p=31843 Восход Земли засняла камера японского автоматического корабля Кагуя.

В настоящую эпоху Земля вращается вокруг Солнца с переменной скоростью и по слегка вытянутой эллиптической орбите. Ближе всего к Солнцу она подходит в начале января, когда в северном полушарии царит зима, дальше всего отходит от Солнца в начале июля, когда у нас лето. Разница в удалении Земли от Солнца между январем и июлем составляет около 5 млн. км. Поэтому зима в северном полушарии чуть-чуть теплее, чем в южном, а лето, наоборот, чуть-чуть прохладнее. Это явственнее всего даёт себя знать в Арктике и в Антарктиде. Большую часть поверхности Земли занимает Мировой океан – 361 млн. кв. км, или 71%, суша занимает 149 млн.кв. км, или 29%. Форма Земли близка к шарообразной, но при более детальном изучении оказывается очень сложной, даже если ее обрисовывать по ровной поверхности океана и с условным продолжением этой поверхности под континентами. Оказывается, Земля слегка сплющена у полюсов: это следствие ее вращения вокруг своей оси, отчего возникают центробежные силы, и они больше на экваторе, чем на полярных широтах. Другой сорт отклонений от шарообразности поддерживается неравномерным распределением массы в недрах Земли. Суточное вращение Земного шара происходит практически с постоянной угловой скоростью с периодом 23 часа 56 минут 4,1 секунды. Ось суточного вращения Земли направлена своим северным концом приблизительно на звезду альфа Малой Медведицы, которая поэтому и называется Полярная звезда. Но так как ось вращения Земли раскачивается, то в разные исторические эпохи она направлена на разные точки небосвода – на разные созвездия и звезды. Это движение земной оси называется прецессией. Земля обращается вокруг Солнца со средней скоростью 29,765 км/с на среднем расстоянии 149,6 млн. км за период, равный 365,24 суток. Различают три наружных оболочки Земли: литосферу, гидросферу и атмосферу. Литосфера – верхний твердый покров планеты: ложе океана, острова и материки. Гидросфера – это моря и океаны, озера и реки, а также подземные воды. Средняя глубина Мирового океана 3900 м, но есть глубокие впадины до 11 000 м. Газовая оболочка земли (атмосфера) состоит из азота (78%), кислорода (21%), аргона (0,9%), водяного пара (0,3%), углекислого газа (0,03%), неона (0,2%), гелия (0,0005%), сернистого газа (00001%).

Внутреннее строение Земли. Схема с сайта: http://zagadkimira.ru Толщина коры от 6 км под океаном, до 30-50 км на континентах. Мантия составляет 67% всей массы и около 83% всего объёма Земли. Она простирается до границы с ядром на глубине 2900 км. Ядро имеет радиус 3,5 тыс. км., оно разделяется на твердое внутреннее ядро радиусом около 1300 км и жидкое внешнее ядро радиусом около 2200 км, между которыми иногда выделяется переходная зона. Масса ядра – 1,932*10 в 24 степени кг.

Суша поднимается над уровнем мирового океана в среднем на 875 м (наибольшая высота 8848 м – гора Джомолунгма в Гималаях), горы занимают свыше 1/3 поверхности суши. Пустыни, полупустыни и сухие степи покрывают примерно 70% поверхности суши, леса и болота – около 30%, ледники – свыше 10%. Средняя глубина мирового океана около 3800 м (наибольшая глубина 11020 м – Марианский желоб в Тихом океане). Объем воды на планете составляет 1370 млн. км3, средняя соленость 35 г/л. В составе Земли преобладает: железо (34,6%), кислород (29,5%), кремний (15,2%), магний (12,7%). Земная кора, мантия и внутренняя часть ядра твердые, а вот внешняя часть ядра считается жидкой (в чем я сильно сомневаюсь). От поверхности Земли к центру возрастают давление, плотность и температура. Давление в центре планеты 360 миллиардов Паскалей (3,6 млн. атм), плотность – около 12,5 г/см3, температура в центре Земли – от +5000 до +6000° С.

Считается, что внутренняя теплота планеты обеспечивается радиоактивным распадом изотопов калия-40, урана-238 и тория-232. У всех трёх элементов период полураспада составляет более миллиарда лет. Часть тепловой энергии ядра передаётся к земной коре посредством плюмов. Плюмы приводят к появлению горячих точек и траппов и являются причиной гигантских вздутий земной коры и вулканической деятельности. Поток эндогенного тепла к разным участкам земной поверхности разный, он зависит от толщины земной коры и ее плотности. На дне океанов этот поток сильнее, чем на суше. Эндогенное тепло растапливает снизу мощные ледники Антарктиды так, что под этими ледниками есть озера и текут реки, которые обогащают приатлантические воды.

Основные типы земной коры – материковый и океанический, в переходной зоне от материка к океану развита кора промежуточного строения.

Максимальная температура поверхности суши 57–58° С в тропических пустынях Африки и Северной Америки, минимальная – около –90° С зимой в центральных районах Антарктиды.

Восход Земли на Луне. Фотография сделана с окололунной орбиты. Фото с сайта: http://blogs.mail.ru/mail/sab54/231DF980908BDB23.html

Обращенная все время к Земле сторона Луны. Названия элементов мегарельефа на Луне.

 

Луна

Примерно за 1900 лет до Коперника греческий ученый Аристарх предложил гелиоцентрическую модель солнечной системы. Он вычислил расстояние до Луны и определил его превосходящим в 56 раз радиус земного шара. Гиппарх нашел, что орбита Луны имеет овальную форму и расположена в плоскости, отклоненной на 5° от плоскости орбиты Земли, т. е. Гиппарх сумел оценить диаметр Луны в 31 угловую минуту и уточнил относительное расстояние до Луны, определив его в 59 земных радиусов. Во II веке нашей эры Птоломей уточнил параметры лунной орбиты.

В период средневековья, когда господствовала церковь, многие работы древних астрономов были уничтожены. Эпоха Возрождения вновь пробудила научную мысль. Астроном Тихо Браге (1546–1601) значительно уточнил сведения о движении Луны. Существенно же наука о Луне пополнилась на базе трудов Кеплера (1571–1630), сформулировавшего законы движения планет, Ньютона (1642–1727), создавшего фундамент современной механики и сформулировавшего закон всемирного тяготения, Галилея (1564–1642), применившего телескоп для изучения небесных тел.

Великие идеи и открытия науки эпохи Возрождения определили возможность интенсивного изучения Вселенной, значительно изменили мировоззрение и методы исследований научных и технических проблем. Основа многих современных знаний о Вселенной лежит в достижениях той эпохи. Тогда значительно уточнились сведения о характеристиках движения Луны, ее массе и размерах.

Галилей, используя примитивный телескоп, открыл лунные горы и оценил их высоту по величине отбрасываемой тени. Вместе с Гевелием он составил весьма точную и детальную карту видимого лунного полушария. Начиная с этого времени, знания о Луне непрерывно обогащались. Многолетние наблюдения с поверхности Земли дали много сведений о Луне.

Запуском первого в мире искусственного спутника Земли 4 октября 1957 года Советский Союз начал новую эру в изучении космического пространства и тел Солнечной системы, в том числе и в первую очередь, Луны. В истории человечества наступила эра завоевания космоса. Прошло немногим более года и в январе 1959 года был запущен первый космический аппарат для изучения ближайшего к Земле небесного тела – автоматическая станция «Луна-1» (Алексеев, Лебедев, 1972).

Среднее расстояние от Земли до Луны – 384000 километров, диаметр Луны – около 3476 км. Средняя плотность Луны составляет 3,347 г/см³ или около 0,607 средней плотности Земли. Масса Луны 73 триллиона тонн. Ускорение силы тяжести на поверхности Луны 1,623 м/сек².

Луна движется вокруг Земли со средней скоростью 1,02 км/сек по приблизительно эллиптической орбите против часовой стрелки, если смотреть на орбиту Луны со стороны Северного полюса. Период обращения Луны вокруг Земли, так называемый синодический месяц, равен 27,321661 суток, но подвержен небольшим колебаниям и очень малому вековому сокращению. На движение Луны накладываются возмущения, обусловленные притяжением Солнца, планет и сплюснутостью Земли. Притяжение Луны Солнцем в 2,2 раза сильнее, чем притяжение ее Землей, строго говоря, следовало бы рассматривать движение Луны вокруг Солнца и возмущения этого движения Землей. Луна оказывает гравитационное воздействие на Землю, которое выражается в приливах и отливах. Один и тот же элемент массы в центре Земли притягивается Луной слабее, чем на стороне, обращенной к Луне, и сильнее, чем на противоположной стороне. В результате Земля, и в первую очередь водная оболочка Земли, слегка вытягивается в обе стороны вдоль линии, соединяющей ее с Луной. Приливная волна на Земле, вызваная гравитацией Луны, возникает не только в океане, но и в земной коре.

Такой Луну в полнолуние можно увидеть с Земли в бинокль, когда она висит низко над горизонтом. Видны темные равнины (лунные "моря") и светлые лунные "материки" – горные области. Луна светит отраженным солнечным светом, но в полнолуние в ясную ночь света от нее хватает, чтобы читать газету. Фото с сайта: http://trinixy.ru

Так Земля и ее спутник Луна видны из Космоса с борта космического корабля. Свет от Луны, не прошедший через земную атмосферу, белый, а не красный. А земля светит голубым (океаны и моря), белым (облака) и зеленым (растительность). Фото с сайта: http://www.mota.ru

Луна. Сторона, обращенная к Земле. Фото с сайта: http://www.radiovan.am/tag/moon/

Луна повернута к Земле всегда одной стороной, так как ее оборот вокруг своей оси совершается за то же время, что и оборот ее вокруг Земли. Каждый месяц Луна, двигаясь по орбите вокруг Земли, проходит между Землей и Солнцем и в это время бывает обращена к нам темной стороной, в это время происходит новолуние. Через 7 суток Солгцем бывает освещена ровно половина диска Луны, видимая с Земли. В последующие дни вид Луны приближается к кругу и через 14–15 суток наступает полнолуние. На 22-е сутки становится видна другая половина лунного диска. После этого луна опять становится серпом и через 29,5 суток вновь наступает новолуние. Промежуток между двумя последовательными новолуниями называется синодическим месяцем, имеющем среднюю продолжительность 29,5 суток. Синодический (лунный) месяц больше сидерического (обычного), так как Земля за это время проходит примерно 1/13 своей орбиты и Луна, чтобы вновь пройти между Землей и Солнцем, должна пройти дополнительно еще 1/13 часть своей орбиты, на что тратится немногим более 2 суток. Периодически случается солнечное затмение, когда Луна оказывается на одной линии между Землей и Солнцем и закрывает Землю, бывают и лунные затмения, когда Земля оказывается на одной линии с Солнцем и закрывает его, отчего Луна становится не видна.

У Луны практически нет атмосферы, поэтому ее поверхность нагревается днем до +110° С, а ночью остывает до –120° С, но такие колебания температуры проникают вглубь лишь на несколько дециметров из-за чрезвычайно низкой теплопроводности рыхлого лунного грунта. Атмосфера Луны, если можно так назвать ничтожный по плотности 100-метровый слой газов у поверхности, существует благодаря постоянному притоку газов с солнечным ветром, который приносит на ее поверхность около 40 г/сек водорода, 8 г/сек гелия, 0,2 г/сек кислорода, а других газов еще меньше. Под действием солнечного ветра и ультрафиолетового солнечного излучения нейтральные атомы лунной атмосферы ионизуются и движутся у поверхности под действием электрических полей и внедряются в поверхность Луны. Атмосфера Луны содержит около 1 кг водорода и 1000 кг ксенона. Так что американский флаг на Лунной поверхности в принципе мог слегка колебаться от лунного ветра – движения ее разреженной атмосферы. А это колебание флага многие приводят как факт, доказывающий инсценировку посадки американцев на Луну.

Темные пятна на диске Луны – это не моря, как думали раньше, а равнины более темного оттенка, по сравнению с другими областями, изобилующими горами, которые в большинстве случаев имеют кольцеобразную форму и расположены вокруг кратеров. "Лунные моря", занимающие около 40% видимой поверхности Луны, представляют собой равнины, пересеченные трещинами и невысокими извилистыми валами; крупных кратеров на поверхности лунных морей сравнительно мало. Многие моря окружены кольцевыми хребтами. Остальная, более светлая поверхность покрыта многочисленными небольшими кратерами и бороздами. Кратеры менее 15–20 километров в диаметре имеют простую чашевидную форму, более крупные кратеры состоят из округлого вала с крутыми внутренними склонами и сравнительно плоского дна часто с центральной горкой.

Темные равнинные поверхности на Луне – это гигантские лавовые поля, они образовались позже светлых гористых территорий, поэтому метеоритных кратеров на лавовых полях меньше. О вулканической активности Луны свидетельствуют истечения углеродосодержащих газов в лунных кратерах, спектрограммы которых были впервые получены астрономом Н. А. Козыревым. Астрономы, однако, отвергли в свое время открытие Н. А. Козырева, обвинив его чуть ли не в фальсификации. В 50-е годы ХХ века считалось, что Луна – тектонически мертвое тело и никаких вулканов, тем более действующих, на ней не должно быть.

Лунный кратер Коперник. Вид с окололунной орбиты. Считается, что этот кратер имеет ударное происхождение, в чем я сомневаюсь. Такая структура могла образоваться в результате провала части лунной коры при прогревании этого участка за счет эндогенного тепла и оплавления лунной коры снизу, с последовавшим ее погружением в этом месте. Фото с сайта: http://go60.ru Кратеры на Луне бывают двух типов: ударные – с конусообразным дном и вулканические – с плоским, залитым лавой дном. Они разительно отличаются и по размеру. Вулканические кальдеры бывают не только круглые, но и эллиптические и более сложной формы, как на этой фотографии. Фото с сайта: http://www.gamedev.ru

Разломы в лунном кратере. При расширении ядра и мантии Луны расплавленная лава выливалась на поверхность по жерлам вулканов и разломам, заливала низменности и горные распадки, отчего горные вершины торчат из застывшей магмы. За счет этих излияний кора Луны наращивалась – Луна расширялась в объеме. На Земле такое расширение происходило в зонах спрединга, когда океаническая кора наращивалась и материки раздвигались. Но и на Земле встречаются кальдеры, залитые базальтовыми лавами, подобные лунным. Фото с сайта: http://blogs.mail.ru Детальная съемка поверхности в районе лунного экватора. Впереди дно и стенка кратера Коперник. На этой фотографии отчетливо видно, что кратер этот – не ударного, а провального характера. При ударе метеорита такие стенки в кратерах не образуются. Горка в центре кратера – это вершины гор, основания которых частично залиты базальтовой лавой. Фото с сайта: http://italia-ru.com

Тепловой поток из недр Луны примерно втрое меньше, чем из недр Земли. В породах Луны обнаружена остаточная намагниченность, в теле Луны зарегистрированы сейсмические колебания. Сейсмометры зафиксировали удары от падений метеоритов и "лунотрясения" внутреннего происхождения. До глубины в несколько десятков километров Луна сложена относительно легкой "корой", а ниже залегает более плотная "мантия". Продолжительность сейсмических колебаний на Луне в несколько раз большая, чем на Земле, что возможно, связано с сильной трещиноватостью лунной "коры".

Всюду, где совершали посадки космические аппараты, Луна покрыта реголитом – это обломочно-пылевой слой толщиной от нескольких метров до нескольких десятков метров. Он возник в результате дробления, перемешивания и спекания лунных пород при падениях метеоритов. Реголит насыщен нейтральными газами, принесенными солнечным ветром. Среди обломков реголита найдены частицы метеоритного вещества. Некоторые обломки на поверхности реголита находились на одном и том же месте десятки и сотни миллионов лет. Среди образцов, доставленных на Землю, встречаются породы двух типов: вулканические (лавы) и породы, возникшие за счет раздробления лав и расплавления лунного реголита при падениях метеоритов. Основная масса вулканических пород сходна с земными базальтами. По-видимому, такими породами сложены все лунные моря.

Обратная сторона Луны, которая обращена от Земли, покрыта кратерами. Черные кляксы в некоторых кратерах и вокруг кратеров говорят о том, что в результате извержений темное вещество было выброшено на поверхность. Фото с сайта: http://bolshoyforum.org

Этот лунный кратер больше похож на вулканический, чем на ударный. Во-первых, он элипсообразной формы без кольцевой цепи гор по краю. Но самое главное – он с дном, залитым темной застывшей лавой. При застывании лава растрескалась, так как обьем ее при охлаждении уменьшился.

Толщина коры на Луне в районах котловин составляет 60 км. Весьма вероятно, что на обратной стороне Луны кора в 1,5 раза мощнее. Кора в основном сложена изверженными кристаллическими горными породами – базальтами. Однако по своему составу базальты материковых и "морских" районов имеют заметные отличия. В то время как наиболее древние материковые районы Луны преимущественно образованы светлой горной породой – анортозитами (почти целиком состоящими из среднего и основного плагиоклаза, с небольшими примесями пироксена, оливина, магнетита, титаномагнетита и др.), то кристаллические породы лунных "морей", подобно земным базальтам, сложены в основном плагиоклазами и моноклинными пироксенами (авгитами).

Под лунной корой расположена мантия, в которой выделяют верхнюю, среднюю и нижнюю. Толщина верхней мантии около 250 км, а средней – примерно 500 км, и ее граница с нижней мантией расположена на глубине около 1000 км. До этого уровня вещество недр находится в твердом состоянии, представляя собой мощную и относительно холодную литосферу, в которой долго не затухают сейсмические колебания. Состав верхней мантии предположительно оливин-пироксеновый, а на большей глубине присутствует ультраосновной щелочной минерал мелилит. На границе с нижней мантией температуры приближаются к температурам плавления, отсюда начинается сильное поглощение сейсмических волн. Эта область представляет собой лунную астеносферу. В самом центре, как предполагают планетологи, по-видимому, находится небольшое жидкое ядро радиусом менее 350 километров, через которое не проходят поперечные волны. Температура в ядре Луны, видимо, заключена в пределах от 1300° до 1900° К (А. Кременчуцкий. © 2003. Сайт "Галактика"). Скорее всего, представления о центральной части ядра Луны, как кстати, и других шарообразных космических тел, ошибочны. Особые свойства их связаны вовсе не с тем, что они жидкие, а с тем, что вещество в них находится в сверхплотном состоянии, аналогов которого в коре и мантии нет. Это вещество когда-то было выброшено из недр чёрной дыры, и двигаясь в просторах Галактики, своим мощным гравитационным полем собрало на свою поверхность вещество газо-пылевых галактических рукавов.

Если в центре планет и крупных спутников действительно находятся ядра из сверхплотного "ядерного" вещества, то на своей поверхности они должны иметь повышенную концентрацию электронов, а в своей толще – протонов и нейтронов. И вовсе не расплавленностью ядра Луны может объясняться поглощение сейсмических волн ядром, а его особой структурой, связанной с распределением электрических зарядов – положительного в центре ядра и отрицательного на его поверхности.

Граница между лунной равниной и лунными горами. Горная область испещрена кратерами, скорее всего, ударными и очень древними. Некоторые вершины хребта возвышаются над окружающей поверхностью на 5 и более километров. На равнине кратеров мало, она залита базальтовой лавой сравнительно недавно. Фото с сайта: http://www.realsky.ru

Уступ на поверхности Луны, образовавшийся в результате тектонических процессов. Высота этого уступа – несколько сотен метров. На поверхности очень много небольших ударных кратеров. Фото с сайта: http://oko-planet.su

На обратной стороне Луны очень много кратеров, планетологи считают, что все они ударного происхождения. В число кратеров входят Аполлон (диаметр 537 км), Биркхоф (345 км), Королев (437 км), Менделеев (313 км), Планк (314 км) и Шредингер (312 км). Самый большой кратер на видимой стороне Луны – Байи – имеет диаметр только 287 км. Самой большой впадиной, зарегистрированной на Луне, является бассейн Эйткен на южном полюсе, который имеет в поперечнике 2500 км и простирается почти на четверть окружности Луны. Не могу представить и согласиться с тем, что огромные кратеры на обратной стороне Луны имеют ударное происхождение. Если бы Луна подвергалась бомбардировке такими большими астероидами, то такие же астероиды еще с большей вероятностью врезались бы и в Землю. В этом случае существование и развитие биосферы вряд ли было возможно. По всей вероятности, большие кратеры на обеих сторонах Луны образованы мощными вулканами и извержениями лавы при периодических сжатиях и расширениях (пульсации) Луны (более подробно см. мою книгу "Гипотеза пульсирующей Земли" на этом портале).

Вероятно, немногим менее 4 млрд. лет назад Луна пришла в синхронизированное вращение вокруг Земли – период ее собственного вращения сравнялся с периодом обращения по геоцентрической орбите. Основной причиной замедления вращения было приливное трение, возникающее при движении Луны вокруг Земли. Под действием лунного притяжения на Земле также возникают приливные горбы, один из которых обращен к Луне, тогда как другой образуется на прямо противоположной стороне Земли. Под воздействием притяжения нашей планеты деформация Лунного шара может достигать около 13 метров. В недрах Луны тоже шли процессы, способствовавшие приведению ее в синхронизированное вращение. В далеком прошлом приливные трения на Земле и на Луне были значительно большими, и их тела разогревались от этого сильнее, чем в настоящее время. Вулканическая деятельность на Земле и на Луне тогда должна была проявляться значительно сильнее.

Лавовые плато, высокие уступы, вытянутые узкие и широкие гряды без пиков и крутых склонов, западины рельефа, похожие на ямы, небольшие ударные кратеры – все это можно разглядеть на этой фотографии поверхности Луны. Как все это могло образоваться, в результате каких процессов? Скорее всего, при растяжении лунной коры в ней образовались тектонические параллельные трещины, по которым вверх поднялась лава и застыла. Застывая, она и приняла такие странные формы. Фото с сайта: http://www.way-s.ru/viewtopic.php?f=62&t=4071 Обратите внимание на то, что в отличие от Земли, на Луне нет линейно вытянутых горных цепей, образовавшихся в режиме сжатия, когда тонкая кора океанов сминалась в складки (так образовались цепи Анд и Кордильер, Гималаи, каменный пояс Урал). На Луне горы образовывались в виде кольцевых структур вокруг огромных кальдер. А вот есть ли на Луне зоны спрединга, предстоит выяснить будущим исследователям.

Солнце светит справа, оно стоит невысоко над горизонтом Луны. Вытянутая платообразная структура, скорее всего, есть результат излияния лавы из тектонической трешины. Видно много явно ударных древних и не очень древних небольших кратеров. Фото с сайта: http://www.way-s.ru/viewtopic.php?f=62&t=4071

Долгое время обсуждались три основные гипотезы образования Луны. Согласно первой, Луна некогда отделилась от Земли, отчего возник бассейн Тихого океана. Вторая гипотеза основывалась на том, что Луна образовалась самостоятельно и позднее была захвачена Землей. Согласно третьей гипотезе, формирование Луны произошло в результате конденсации обломков протопланетного облака. Согласно последней гипотезе, Луна образовалась одновременно с Землей. Считается, что примерно 4,6–3,8 млрд. лет назад происходила интенсивная бомбардировка Луны планетазималями. Около 4 млрд. лет назад интенсивность метеоритной бомбардировки резко снизилась, и на обращенной к Земле стороне Луны образовались крупные депрессии, а 3,8–3,0 млрд. лет назад произошли массовые излияния базальтов, затопившие депрессии и сформировавшие равнины лунных "морей" на стороне, обращенной к Земле. Позднее такие глубинные магматические процессы на Луне, вероятно, уже не случались. Ведущими факторами преобразования ее поверхности за последние 2,5 млрд. лет стали относительно слабая метеоритная бомбардировка, солнечный ветер и космические лучи. Луна постепенно покрывалась рыхлым чехлом реголита. Под действием солнечного ветра в приповерхностных зонах на Луне образовалось неокисляемое в земных условиях металлическое железо, титан и кремний, возникли и космогенные изотопы химических элементов.

Отделение Луны от Земли в результате ее быстрого вращения вокруг своей оси невозможно. Земля для этого не имеет достаточно большой массы в ядре. Но если предположить, что когда-то она так быстро вращалась, то трудно представить формирование не только атмосферы, но и жидкого океана. Луна в этом случае должна была бы быть значительно легче и менее плотная, чем это имеет место быть.

Гипотеза одновременного формирования Луны и Земли из протопланетного облака тоже не убедительна хотя бы потому, что в этом случае невозможно представить образование впадин (впуклостей) на Луне на ее стороне, все время обращенном к Земле.

Так что более вероятно приобретение Землей Луны в качестве спутника в готовом виде, т.е. в результате гравитационного захвата. Выяснить, когда и где это произошло – задача уже для будущих планетологов.

Этот след на Луне оставил советский луноход, проехавший по ее поверхности много десятков километров. Фото с сайта: http://epizodsspace.airbase.ru/bibl/alekseev/za-lunn-kam/01.html Лунный грунт, доставленный на Землю автоматической станцией «Луна-16». К сожалению, фотографий лунного грунта, доставленного американскими астронавтами, я в интернете не нашел. Фото с сайта: http://epizodsspace.airbase.ru

Внутреннее строение Луны Состав лунного грунта. Взято с сайта: http://epizodsspace.airbase.ru

Материковые районы Луны слагаются габбро-норит-анортозитовым комплексом пород, глиноземистыми и так называемыми крип-базальтами с высоким содержанием щелочей, редкоземельных элементов и фосфора. Породы темных равнин (лунных "морей") представлены оливиновыми, глиноземистыми и титанистыми (до 12% содержание титана) базальтами с низким содержанием щелочей. Удалось выделить шесть основных типов пород, залегающих на поверхности Луны. К настоящему времени описано более 50 минералов, содержащихся в лунных породах. Ведущее место в лунных породах как по числу минеральных видов, так и по распространенности принадлежит силикатам и окислам. В качестве сопутствующих минералов часто встречаются фосфаты, сульфиды и самородные элементы. Обнаружены также карбиды и фосфиды. В земной же коре известно более 2000 минералов. Малое число минералов в лунных породах связано с тем, что на Луне практически нет воды и атмосферы, к тому же минералогический состав коры Луны еще очень слабо изучен. Известен только один лунный минерал – акаганеит, который содержит водород и трехвалентное железо, на Земле он отсутствует. Луна по сравнению с Землей изначально оказалась обеднена железом и летучими компонентами, что тоже не вяжется с гипотезой происхождения Луны и Земли из одного протопланетного облака.

В лунных породах обнаружены карбонаты, сульфаты и хлориды. Некоторые данные свидетельствуют о возможном проявлении на Луне фумарольной деятельности, связанной с выходами на поверхность струй горячего вулканического газа и пара. Характерной чертой лунных пород оказалось наличие в них огромного числа газовых полостей, на стенках которых образовывались хорошо ограниченные кристаллы (возникновение которых трудно представить без участия газовой фазы на Луне). Содержание летучих компонентов (F, Cl, S) в глубинных базальтах равнин оказалось значительно выше, чем в породах материковой коры. Все это говорит о том, что обедненность лунных пород водой и летучими компонентами может оказаться вторичной. В прошлом Луна могла иметь атмосферу и гидросферу и быть самостоятельной планетой, вращающейся на орбите, близкой к орбите Земли. Гравитационный захват Луны Землей мог привести к потере Луной и атмосферы, и гидросферы.

---

При написании данной странички была также использована информация с сайтов:

1. Википедия. Адрес доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/%CC%E5%F0%EA%F3%F0%E8%E9

2. Венера // Атлас солнечной системы. Адрес доступа: http://www.korax.narod.ru/

3. Сайт "Пулсар". Адрес доступа: http://kosmos-x.net.ru (http://kosmos-x.net.ru/index/0-60; http://kosmos-x.net.ru/index/0-61; http://kosmos-x.net.ru/index/0-62

4. http://www.3dnews.ru/news/608899/