Луна

Луна стала первым и пока единственным небесным телом, на которое в 1969 г. ступила нога человека, американского астронавта Нейла Армстронга. В дальнейшем в ходе реализации американской программы «Аполлон» на Луне побывало 12 астронавтов, которые пробыли там в общей сложности 300 ч (рис. 4.8). Длительное время работали на Луне советские самоходные аппараты «Луноход-1» и «Луноход-2», которые обследовали лунную поверхность на площади свыше 100 км2. Покрывающий всю лунную поверхность реголит по своим физико-механическим свойствам (размеры частиц, прочность и т. п.) похож на влажный песок. Он представляет собой смесь мелких обломков горных пород, остеклованных и оплавленных частиц, возникающих при образовании кратеров. Средний размер частиц реголита около 1 мм, однако встречаются и более крупные (см. рис. 3 на цветной вклейке III). На многих частицах с помощью микроскопа можно различить мельчайшие кратерочки, образовавшиеся при ударах микрометеоритов.

Американский астронавт на Луне

Американские корабли «Аполлон» и советские автоматические станции доставили на Землю около 400 кг образцов лунных пород, которые были подвергнуты детальному химическому анализу в лабораторных условиях на Земле. Породы Луны похожи на земные изверженные породы, но обеднены по сравнению с ними летучими элементами, железом и водой. Набор минералов в их составе оказался беднее (около 50), чем в земных породах, где содержится более 2000 минералов. В лунных породах преобладают силикаты и оксиды, встречаются также фосфаты, сульфиды, карбиды и фосфиды. На Луне практически нет минералов, отличающихся от земных, но в то же время отсутствуют те из них, которые могут образовываться в водной среде и при наличии свободного кислорода. Никаких признаков жизни даже в виде микроорганизмов или органических соединений на Луне не обнаружено.

Доставленные на поверхность Луны сейсмометры позволили зарегистрировать большое число лунотрясений — до 3000 за год. Однако все они очень слабы — их сейсмическая энергия в миллиард раз меньше, чем на Земле. Так же как и на Земле, регистрация сейсмических колебаний позволила уточнить внутреннее строение Луны. Оказалось, что лунная кора значительно толще земной: от 60 км на видимом с Земли полушарии до 100 км на обратной стороне. Структура верхних слоев коры исследовалась посредством активных сейсмических экспериментов при падениях на Луну отработанных частей кораблей «Аполлон» и искусственных взрывах на поверхности Луны. Под реголитом лежит слой пород, выброшенных при образовании крупных кратеров. Его толщина меняется от нескольких десятков до сотен метров. Ещё ниже до глубины примерно 1 км располагаются растрескавшиеся от многочисленных ударов базальтовые породы.

Определённый различными методами возраст пород, доставленных с Луны, как говорилось ранее, близок к возрасту Земли, что свидетельствует об их совместном происхождении. В то же время на лунной поверхности не было обнаружено более молодых пород, что говорит о давнем прекращении лавовых излияний и вулканической активности.

Отсутствие на Луне процессов размывания и выветривания позволяет считать её своеобразным геологическим заповедником, где на протяжении миллионов и миллиардов лет сохраняются все возникавшие за это время формы рельефа. Таким образом, изучение Луны даёт возможность понять геологические процессы, происходившие на Земле в далёком прошлом, от которого на нашей планете не осталось никаких следов.

В настоящее время существуют детально разработанные проекты создания на Луне крупной обитаемой базы (рис. 4.9), где смогут длительное время находиться участники экспедиций. Наличие такой базы позволит постоянно проводить наблюдения за нашей планетой, объектами ближнего и дальнего космоса, а также другие исследования, которые трудно осуществить на Земле или на орбитальных станциях. Так, например, обратная сторона Луны удобна для размещения радиотелескопов, поскольку тем самым практически исключаются помехи наземных радиотехнических средств. При реализации этих проектов предполагается максимально использовать ресурсы самой Луны.

Один из проектов лунной базы

В этой связи немаловажное значение приобретает тот факт, что благодаря исследованиям, проведённым в последние годы, на Луне обнаружены весьма заметные запасы воды. Бомбардировка лунной поверхности вблизи её южного полюса ракетой-носителем «Центавр» и специальным зондом позволила установить, что в веществе, выброшенном при взрыве, действительно содержится вода. Российский нейтронный детектор ЛЕНД, установленный на борту американского искусственного спутника Луны ЛРО, показал, что водяной лёд составляет 3—8% массы пород в её приполярной зоне. Согласно предварительным оценкам, из тонны лунного грунта можно получить порядка 40—45 л воды. В перспективе воду можно будет использовать в различных целях: частично на бытовые нужды, частично разложив на кислород и водород. Кислород необходим для дыхания, а водород является прекрасным топливом. О намерении создать на Луне базы заявили несколько стран, в том числе Россия, Китай и Индия. В качестве сроков реализации проектов называются 30—40-е гг. текущего столетия.

Подробные карты Луны (физическая и геологическая) размещены на сайте http://gotourl.ru//1808.

Вопросы

1. Какие особенности распространения волн в твёрдых телах и жидкостях используются при сейсмических исследованиях строения Земли? 2. Почему в тропосфере температура с увеличением высоты падает? 3. Чем объясняются различия плотности веществ в окружающем нас мире? 4. Почему при ясной погоде ночью происходит наиболее сильное похолодание? 5. Видны ли с Луны те же созвездия (видны ли они так же), что и с Земли? 6. Назовите основные формы рельефа Луны. 7. Каковы физические условия на поверхности Луны? Чем и по каким причинам они отличаются от земных?

Упражнение 13

1. Подсчитайте, какую (примерно) кинетическую энергию имеет тело массой 1 кг при встрече с лунной поверхностью. Скорость тела считать равной скорости орбитального движения Земли. 2*. Галилей первым измерил высоту гор на Луне, наблюдая появление вблизи терминатора (границы дня и ночи) отдельных горных вершин, освещённых Солнцем. Сделайте соответствующим чертеж и выведите формулу, по которой можно провести необходимые расчеты.

Ответ

1. 4,5 • 10⁸ Дж.

<<< К началу