Наша Вселенная
�‛лавная Карта сайта
Планеты

Объекты Вселенной

Телескопы

Спутники

Видеотека

Теории о пространстве
Луна

ЛунаСлово луна восходит к праслав. *luna < пра-и.е. *louksnā́ «светлая» (ж. р. прилагательного *louksnós), к этой же индоевропейской форме восходит и лат. lūna «луна». �‛реки называли спутник Земли Селеной (др.-греч. Σελήνη), древние египтяне – Ях (Иях). Луна как небесное тело.

С древних времён люди пытались описать и объяснить движение Луны, используя всё более точные теории. Основой современных расчётов является теория Брауна. Созданная на рубеже XIX–XX веков, она объясняла движение Луны с точностью измерительных приборов того времени. При этом в расчёте использовалось более 1400 членов (коэффициентов и аргументов при тригонометрических функциях). Современная наука может рассчитывать движение Луны и проверять расчёты на практике с ещё более высокой точностью. Так, для расчёта позиции Луны с точностью измерений лазерной локации применяются выражения с десятками тысяч членов и не существует предела количества членов в выражении, если потребуется ещё более высокая точность. В первом приближении можно считать, что Луна движется по эллиптической орбите с эксцентриситетом 0,0549 и большой полуосью 384 399 км. Реальное движение Луны довольно сложно, при его расчёте необходимо учитывать множество факторов, например, сплюснутость Земли и сильное влияние Солнца, которое притягивает Луну в 2,2 раза сильнее, чем Земля. Более точно движение Луны вокруг Земли можно представить как сочетание нескольких движений: вращение вокруг Земли по эллиптической орбите с периодом 27,32166 суток, это так называемый сидерический месяц (то есть движение измерено относительно звёзд); поворот плоскости лунной орбиты, её узлов (точек пересечения орбиты с эклиптикой) с периодом 18,6 лет. Гвижение прецессионное, то есть долготы узлов уменьшаются; поворот большой оси лунной орбиты (линии апсид) с периодом 8,8 лет (происходит в противоположном направлении, чем указанное выше движение узлов, то есть долгота перигея увеличивается); периодическое изменение наклона лунной орбиты по отношению к эклиптике от 4°59′ до 5°19′; периодическое изменение размеров лунной орбиты: перигея от 356,41 Мм до 369,96 Мм, апогея от 404,18 Мм до 406,74 Мм; постепенное удаление Луны от Земли вследствие приливного ускорения (примерно на 4 см в год), при этом непериодическая составляющая её орбиты представляет собой медленно раскручивающуюся спираль.

Внутреннее строение ЛуныЛуна состоит из коры, верхней мантии, средней мантии, нижней мантии (астеносферы) и ядра. Атмосфера практически отсутствует. Поверхность Луны покрыта так называемым реголитом – смесью тонкой пыли и скалистых обломков, образующихся в результате столкновений метеороитов с лунной поверхностью. Ударно-взрывные процессы, сопровождающие метеоритную бомбардировку, способствуют взрыхлению и перемешиванию грунта, одновременно спекая и уплотняя частицы грунта. Толщина слоя реголита составляет от долей метра до десятков метров. Толщина коры Луны меняется в широких пределах от 0 до 105 км. Условия на поверхности Луны Атмосфера Луны – крайне разрежена. Когда поверхность не освещена Солнцем, cодержание газов над ней не превышает 2,0·105 частиц/см³ (для Земли этот показатель составляет 2,7·1019 частиц/см³), а после восхода Солнца увеличивается на два порядка за счёт дегазации грунта. Разреженность атмосферы приводит к высокому перепаду температур на поверхности Луны (от −160 °C до +120 °C), в зависимости от освещённости, хотя температура пород, залегающих на глубине 1 м, постоянная и равна −35 °C. Ввиду практического отсутствия атмосферы небо на Луне всегда чёрное со звёздами, даже когда Солнце над линией горизонта. Земной диск висит в небе Луны почти неподвижно. Причины небольших ежемесячных колебаний Земли по высоте над лунным горизонтом и по азимуту (примерно по 7°) такие же, как у либраций. Угловой размер Земли в 3,7 раз больше, чем лунный при наблюдении с Земли, а закрываемая Землей площадь небесной сферы в 13,5 раз больше, чем закрываемая Луной. Степень освещённости Земли, видимая с Луны, обратно пропорциональна лунным фазам на Земле, в полнолуние c Луны видна неосвещённая часть Земли, и наоборот. Освещение отражённым светом Земли примерно в 50 раз сильнее, чем освещение лунным светом на Земле, максимальная видимая звёздная величина Земли на Луне составляет приблизительно −16m.

Приливы и отливы

Луна в ночном небе�‛равитационные силы между Землёй и Луной вызывают некоторые интересные эффекты. Наиболее известный из них – морские приливы и отливы. Если бы мы взглянули на Землю со стороны, мы увидели бы две выпуклости, находящиеся на противоположных сторонах планеты. Причём одна точка – со стороны, ближайшей к Луне, а другая – с противоположной стороны Земли, наиболее удалённой от Луны. В мировом океане этот эффект выражен намного сильнее, чем в твёрдой коре, поэтому выпуклость воды больше. Амплитуда приливов (разность уровней прилива и отлива) на открытых пространствах океана невелика и составляет 30–40 см. Однако вблизи берегов вследствие набега приливной волны на твёрдое дно, приливная волна увеличивает высоту точно так же, как обычные ветровые волны прибоя. Учитывая направление вращения Луны вокруг Земли, можно составить картину следования приливной волны по океану. Сильным приливам больше подвержены восточные побережья материков. Максимальная амплитуда приливной волны на Земле наблюдается в заливе Фанди в Канаде и составляет 18 метров. Хотя для земного шара сила тяготения Солнца почти в 200 раз больше, чем сила тяготения Луны, прили́вные силы, порождаемые Луной, почти вдвое больше порождаемых Солнцем. Это происходит из-за того, что приливные силы зависят не от величины гравитационного поля, а от степени его неоднородности (градиента). При увеличении расстояния до источника поля градиент уменьшается быстрее, чем величина самого поля. Поскольку Солнце почти в 400 раз дальше от Земли, чем Луна, то и приливные силы, вызываемые солнечным притяжением, слабее. Магнитное поле Считается, что источником магнитного поля планет является тектоническая активность. Например, у Земли поле создаётся движением расплавленного металла в ядре, у Марса – последствия прошлой активности. «Луна-1» в 1959 году установила отсутствие однородного магнитного поля на Луне:24. Результаты исследований учёных Массачусетского технологического института подтверждают гипотезу, что у Луны было жидкое ядро. Это укладывается в рамки самой популярной гипотезы происхождения естественного спутника – столкновение примерно 4,5 миллиарда лет назад Земли с космическим телом размером с Марс, «выбило» из Земли огромный кусок расплавленной материи, который позже превратился в Луну. Экспериментально удалось доказать, что на раннем этапе существования у Луны было аналогичное земному магнитное поле.

Высадка американцев на ЛунеНаблюдение Луны с Земли Основные статьи: Фазы Луны, Либрация, Затмение, Рефракция астрономическая Видимый диаметр Луны сравним с солнечным и составляет около половины градуса. Луна отражает только 7 % падающего на неё солнечного света. Так как Луна не светится сама, а лишь отражает солнечный свет, с Земли видна только освещённая Солнцем часть лунной поверхности. (В фазах Луны, близких к новолунию, то есть в начале первой четверти и в конце последней четверти, при очень узком серпе можно наблюдать т. н. пепельный свет Луны – видимое свечение неосвещённой прямым солнечным светом поверхности характерного пепельного цвета). Луна обращается по орбите вокруг Земли, и тем самым угол между Землёй, Луной и Солнцем изменяется; мы наблюдаем это явление как цикл лунных фаз. Период времени между последовательными новолуниями составляет 29,5 дней (709 часов) и называется синодический месяц. То, что длительность синодического месяца больше, чем сидерического, объясняется движением Земли вокруг Солнца: когда Луна относительно звёзд совершает полный оборот вокруг Земли, Земля к этому времени проходит уже 1/13 часть своей орбиты, и чтобы Луна снова оказалась между Землёй и Солнцем, ей нужно дополнительно около двух суток.

Лунные либрации:

Лунные кратерыЯвление либрации, открытое �‛алилео �‛алилеем в 1635 году, позволяет наблюдать около 52 % лунной поверхности. Гело в том, что вокруг Земли Луна обращается с переменной угловой скоростью вследствие эксцентриситета лунной орбиты (вблизи перигея движется быстрее, вблизи апогея медленнее), в то время как вращение спутника вокруг собственной оси равномерно. Это позволяет увидеть с Земли западный и восточный края обратной стороны Луны (оптическая либрация по долготе). Кроме того, в связи с наклоном оси вращения Луны к плоскости земной орбиты с Земли можно увидеть северный и южный края обратной стороны Луны (оптическая либрация по широте). Существует ещё физическая либрация, обусловленная колебанием спутника вокруг положения равновесия в связи со смещённым центром тяжести, а также в связи с действием приливных сил со стороны Земли. Эта физическая либрация имеет величину 0,02° по долготе с периодом 1 год и 0,04° по широте с периодом 6 лет. Из-за рефракции в атмосфере Земли при наблюдении Луны низко над горизонтом наблюдается приплюснутость её диска. Из-за неровностей рельефа на поверхности Луны во время полного солнечного затмения можно наблюдать чётки Бейли. Когда же, наоборот, Луна попадает в тень Земли можно наблюдать другой оптический эффект, она краснеет будучи подсвеченной рассеянным в атмосфере Земли светом.

Ударный кратер – углубление, появившееся на поверхности космического тела в результате падения другого тела меньшего размера. Благодаря её размеру и составу Луну иногда относят к планетам земной группы наряду с Меркурием, Венерой, Землёй и Марсом. Поэтому, изучая геологическое строение Луны, можно многое узнать о строении и развитии Земли.

Молодой кратер в Океане БурьТолщина коры Луны в среднем составляет 68 км, изменяясь от 0 км под лунным морем Кризисов до 107 км в северной части кратера Королёва на обратной стороне. Под корой находится мантия и, возможно, малое ядро из сернистого железа (радиусом приблизительно 340 км и массой, составляющей 2 % массы Луны). Любопытно, что центр масс Луны располагается примерно в 2 км от геометрического центра по направлению к Земле. На той стороне, которая повёрнута к Земле, кора более тонкая. Измерения скорости спутников «Лунар Орбитер» позволили создать гравитационную карту Луны. С её помощью были обнаружены уникальные лунные объекты, названные масконами (от англ. mass concentration) – это массы вещества повышенной плотности. Луна не имеет магнитного поля, хотя некоторые из горных пород на её поверхности проявляют остаточный магнетизм, что указывает на возможность существования магнитного поля Луны на ранних стадиях развития. Не имеющая ни атмосферы, ни магнитного поля, поверхность Луны подвержена непосредственному воздействию солнечного ветра. В течение 4 млрд лет водородные ионы из солнечного ветра внедрялись в реголит Луны. Таким образом, образцы реголита, доставленные миссиями «Аполлон», оказались очень ценными для исследования солнечного ветра. Этот лунный водород также может быть когда-нибудь использован как ракетное топливо. В феврале 2012 года американские астрономы обнаружили на темной стороне Луны несколько геологических новообразований. Это свидетельствует о том, что лунные тектонические процессы продолжались ещё как минимум 950 миллионов лет после предполагаемой даты геологической «смерти» Луны.

Пещеры Японским зондом Кагуя обнаружено отверстие в поверхности Луны, расположенное недалеко от вулканического плато Холмы Мариуса, предположительно ведущее в тоннель под поверхностью. Гиаметр отверстия составляет около 65 метров, а глубина, предположительно, 80 метров. Учёные считают, что подобные тоннели сформированы путём затвердевания потоков расплавленной породы, где в центре застыла лава. Ганные процессы происходили в период вулканической активности на Луне. Подтверждением данной теории является наличие извилистых борозд на поверхности спутника. Подобные тоннели могут послужить для колонизации, благодаря защите от солнечной радиации и замкнутости пространства, в котором проще поддерживать условия жизнеобеспечения. Похожие отверстия имеются и на Марсе.

Сейсмология

Нил Армстронг и луноходОставленные на Луне экспедициями «Аполлон-12», «Аполлон-14», «Аполлон-15» и «Аполлон-16» четыре сейсмографа показали наличие сейсмической активности. Исходя из последних расчетов учёных, лунное ядро состоит главным образом из раскалённого железа. Из-за отсутствия воды колебания лунной поверхности продолжительны по времени, могут длиться более часа. Лунотрясения можно разделить на четыре группы: приливные, случаются дважды в месяц, вызваны воздействием приливных сил Солнца и Земли. тектонические – нерегулярные, вызваны подвижками в грунте Луны, метеоритные – из-за падения метеоритов, термальные – их причиной служит резкий нагрев лунной поверхности с восходом Солнца.

Вода на Луне В июле 2008 года группа американских геологов из Института Карнеги и Университета Брауна обнаружила в образцах грунта Луны следы воды, в большом количестве выделявшейся из недр спутника на ранних этапах его существования. Позднее бо́льшая часть этой воды испарилась в космос. Российские учёные, с помощью созданного ими прибора LEND, установленного на зонде LRO, выявили участки Луны, наиболее богатые водородом. На основании этих данных НАСА выбрало место для проведения бомбардировки Луны зондом LCROSS. После проведения эксперимента, 13 ноября 2009 года НАСА сообщило об обнаружении в кратере Кабеус в районе южного полюса воды в виде льда. Согласно данным, переданным радаром Mini-SAR, установленном на индийском лунном аппарате Чандраян-1, всего в регионе северного полюса обнаружено не менее 600 млн. тонн воды, большая часть которой находится в виде ледяных глыб, покоящихся на дне лунных кратеров. Всего вода была обнаружена в более чем 40 кратерах, диаметр которых варьируется от 2 до 15 км. Сейчас у учёных уже нет никаких сомнений в том, что найденный лёд – это именно водный лёд. Химия лунных пород

Луна проходит  перед диском СолнцаСостав лунного грунта существенно отличается в морских и материковых районах Луны. Лунные породы обеднены железом, водой и летучими компонентами.

Поверхность Луны можно разделить на два типа: очень старая гористая местность (лунный материк) и относительно гладкие и более молодые лунные моря. Лунные моря, которые составляют приблизительно 16 % всей поверхности Луны, – это огромные кратеры, возникшие в результате столкновений с небесными телами, которые были позже затоплены жидкой лавой. Большая часть поверхности покрыта реголитом. Лунные моря, под которыми лунными спутниками обнаружены более плотные, тяжёлые породы, сконцентрированы на обращённой к Земле стороне из-за влияния гравитационного момента при формировании Луны. Большинство кратеров на обращённой к нам стороне названо по имени знаменитых людей в истории науки, таких как Тихо Браге, Коперник и Птолемей. Гетали рельефа на обратной стороне имеют более современные названия типа Аполлон, �‛агарин и Королёв . На обратной стороне Луны расположена огромная впадина (бассейн) диаметром 2250 км и глубиной 12 км – это самый большой бассейн в Солнечной системе, появившийся в результате столкновения. Море Восточное в западной части видимой стороны (его можно видеть с Земли) является отличным примером многокольцевого кратера. Также выделяют второстепенные детали лунного рельефа – купола, хребты, рилли (от нем. Rille – борозда, жёлоб) – узкие извилистые долиноподобные понижения рельефа. Происхождение кратеров Попытки объяснить происхождение кратеров на Луне начались с конца 80-х годов XVIII века. Основных гипотез было две – вулканическая и метеоритная. Следуя постулатам вулканической теории, выдвинутой в 80-х годах XVIII века немецким астрономом Иоганном Шрётером, лунные кратеры были образованы вследствие мощных извержений на поверхности. Но в 1824 году также немецкий астроном Франц фон �‛руйтуйзен сформулировал метеоритную теорию, согласно которой при столкновении небесного тела с Луной происходит продавливание поверхности спутника и образование кратера. Го 20-х годов XX века против метеоритной гипотезы выдвигали тот факт, что кратеры имеют круглую форму, хотя косых ударов по поверхности должно быть больше чем прямых, а значит при метеоритном происхождении кратеры должны иметь форму эллипса. Однако в 1924 году новозеландский учёный Гжиффорд впервые дал качественное описание удара о поверхность планеты метеорита, двигающегося с космической скоростью. Получалось, что при таком ударе большая часть метеорита испаряется вместе с породой на месте удара, и форма кратера не зависит от угла падения. Также в пользу метеоритной гипотезы говорит то, что совпадает зависимость количества лунных кратеров от их диаметра и зависимость количества метеорных тел от их размера. Чуть позже, в 1937 году, данную теорию привёл к обобщённому научному виду советский студент Кирилл Петрович Станюкович, впоследствии ставший доктором наук и профессором. Ганная «взрывная теория» разрабатывалась им самим и группой учёных с 1947 по 1960 года, а дорабатывалась в дальнейшем и другими исследователями. Полёты к спутнику Земли с 1964 года, совершенные американскими аппаратами «Рейнджер», а также открытие кратеров на других планетах Солнечной системы (Марс, Меркурий, Венера) подвели итог этому вековому спору о происхождении кратеров на Луне. Гело в том, что открытые вулканические кратеры (например, на Венере) сильно отличаются от лунных, схожих с кратерами на Меркурии, которые, в свою очередь, были образованы ударами небесных тел. Поэтому метеоритная теория ныне считается общепринятой. Благодаря столкновению Луны с астероидом мы можем наблюдать с Земли метеоритные кратеры на Луне. Учёные из Парижского института физики Земли полагают, что 3,9 миллиарда лет назад столкновение Луны с крупным астероидом заставило Луну повернуться.

Внутреннее строение Луны Море СпокойствияЛуна – дифференцированное тело, она имеет геохимически различную кору, мантию и ядро. Оболочка внутреннего ядра богата железом, она имеет радиус 240 км, жидкое внешнее ядро состоит в основном из жидкого железа с радиусом примерно 300–330 километров. Вокруг ядра находится частично расплавленный пограничный слой с радиусом около 480–500 километров. Эта структура, как полагают, появилось в результате фракционной кристаллизации из глобального океана магмы вскоре после образования Луны 4,5 миллиарда лет назад. Лунная кора имеет в среднем толщину ~ 50 км. Луна второй спутник по плотности в Солнечной системе после Ио. Однако, внутреннее ядро Луны мало, его радиус около 350 км; это только ~ 20 % от размера Луны, в отличие от ~ 50 % у большинства других землеподобных тел. Состоит лунное ядро из железа, легированного небольшим количеством серы и никеля. Го того, как учёные получили образцы лунного грунта, они ничего не знали о том, когда и как образовалась Луна. Существовало три принципиально разных теории: Луна и Земля сформировались в одно и то же время из газо-пылевого облака; Луна образовалась в результате столкновения Земли с другим объектом; Луна сформировалась в другом месте и впоследствии была захвачена Землёй. Однако новая информация, полученная путём детального изучения образцов с Луны, привела к созданию теории �‛игантского столкновения: 4,36 миллиарда лет назад протопланета Земля (�‛ея) столкнулась с протопланетой Тейя. Удар пришёлся не по центру, а под углом (почти по касательной). В результате большая часть вещества ударившегося объекта и часть вещества земной мантии были выброшены на околоземную орбиту. Из этих обломков собралась прото-Луна и стала обращаться по орбите с радиусом около 60 000 км. Земля, в результате удара, получила резкий прирост скорости вращения (один оборот за 5 часов) и заметный наклон оси вращения. Хотя у этой теории тоже есть недостатки, в настоящее время она считается основной. По оценкам, основанным на содержании стабильного радиогенного изотопа вольфрама-182 (возникающего при распаде относительно короткоживущего гафния-182) в образцах лунного грунта, в 2005 году учёные-минералоги из �‛ермании и Великобритании определили возраст лунных пород в 4 млрд 527 млн лет (±10 млн лет), а в 2011 году её возраст был определён в 4,36 млрд лет (±3 млн лет). Это самое точное на сегодняшний день значение.

Цветная топографическая карта обратной стороны ЛуныС началом космической эры количество наших знаний о Луне значительно увеличилось. Стал известен состав лунного грунта, учёные получили его образцы, составлена карта обратной стороны. Впервые Луны достиг советский космический корабль «Луна-2» 13 сентября 1959 года. Впервые удалось заглянуть на обратную сторону Луны в 1959 году, когда советская станция «Луна-3» пролетела над ней и сфотографировала невидимую с Земли часть её поверхности. Обратная сторона Луны представляет собой идеальное место для астрономической обсерватории. Размещённым здесь оптическим телескопам не пришлось бы пробиваться сквозь плотную земную атмосферу. А для радиотелескопов Луна послужила бы естественным щитом из твёрдых горных пород толщиной 3500 км, который надёжно прикрыл бы их от любых радиопомех с Земли. В начале 1960-х годов было очевидно, что в освоении космоса США отстают от СССР. Гж. Кеннеди заявил – высадка человека на Луну состоится до 1970 года. Гля подготовки к пилотируемому полёту НАСА выполнило несколько космических программ: «Рейнджер» – фотографирование поверхности, «Сервейер» (1966–1968) – мягкая посадка и съёмки местности и «Лунар орбитер» (1966–1967) – детальное изображение поверхности Луны. Американская программа пилотируемого полёта на Луну называлась «Аполлон». Первая посадка произошла 20 июля 1969 года; последняя – в декабре 1972 года, первым человеком, ступившим на поверхность Луны, стал американец Нил Армстронг (21 июля 1969 года), вторым – Эдвин Олдрин. Третий член экипажа Майкл Коллинз оставался в орбитальном модуле. Таким образом, Луна – единственное небесное тело, на котором побывал человек, и первое небесное тело, образцы которого были доставлены на Землю (США доставили 380 килограммов, СССР – 324 грамма лунного грунта).

Космический аппарат 'Луна-2'СССР проводил исследования на поверхности Луны с помощью двух радиоуправляемых самоходных аппаратов, «Луноход-1», запущенный к Луне в ноябре 1970 года и «Луноход-2» – в январе 1973. «Луноход-1» работал 10,5 земных месяцев, «Луноход-2» – 4,5 земных месяцев (то есть 5 лунных дней и 4 лунные ночи). Оба аппарата собрали и передали на Землю большое количество данных о лунном грунте и множество фотоснимков деталей и панорам лунного рельефа:26. После того как в августе 1976 года советская станция «Луна-24» доставила на Землю образцы лунного грунта, следующий аппарат – японский спутник «Hiten» – полетел к Луне лишь в 1990 году. А два американских космических аппарата – Clementine в 1994 году и Lunar Prospector в 1998 году.

XXI век После окончания советской космической программы «Луна» и американской «Аполлон» исследования Луны с помощью космических аппаратов были практически прекращены. Но в начале XXI века Китай опубликовал свою программу освоения Луны, включающую кроме доставки лунохода (в 2011 году) и отправки грунта на Землю (в 2012), в том числе и постройку обитаемых лунных баз (2030). Считается, что это заставило остальные космические державы снова развернуть лунные программы. Так, например, Европейское космическое агентство 28 сентября 2003 года запустило первый лунный зонд «Смарт-1», а Гж. Буш 14 января 2004 года объявил, что в планы США входит создание новых пилотируемых космических кораблей, способных доставить на Луну людей и луноход, с целью заложить к 2020 году первые лунные базы. 14 сентября 2007 года Япония запустила автоматический космический аппарат (КА) для исследования Луны «Кагуя», а 24 октября 2007 года в лунную гонку официально вступила и КНР. С космодрома Сичан был запущен первый китайский спутник Луны «Чанъэ-1». С помощью станции учёные планируют сделать объёмную карту лунной поверхности, что в будущем может поспособствовать амбициозному проекту колонизации Луны. 22 октября 2008 года был запущен индийский аппарат Чандраян-1. 18 июня 2009 года, НАСА были запущены лунные орбитальные зонды – Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) и Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (LCROSS). Запуск был произведён с помощью ракеты-носителя Атлас 5 со Станции Военно-Воздушных сил Мыса Канаверал во Флориде. Спутник предназначен для сбора информации о лунной поверхности, поиска воды и подходящих мест для будущих лунных экспедиций.

Лунный модуль Апполона-11К сорокалетию полёта Аполлона-11 автоматическая межпланетная станция LRO выполнила специальное задание – провела съёмку районов посадок лунных модулей земных экспедиций. В период с 11 по 15 июля LRO произвела съёмку и передала на Землю первые в истории детальные снимки самих лунных модулей, посадочных площадок, элементов оборудования, оставленных экспедициями на поверхности и, даже, следов самих землян от тележки и ровера. За это время были отсняты 5 из 6 мест посадок: экспедиции Аполлон-11, 14, 15, 16, 17. Позднее КА LRO выполнил ещё более подробные снимки поверхности, где можно чётко дешифрировать не только посадочные модули и аппаратуру со следами лунного автомобиля, но и пешие следы самих космонавтов. 9 октября 2009 космический аппарат LCROSS и разгонный блок «Центавр» совершили запланированное падение на поверхность Луны в кратер Кабеус, расположенный примерно в 100 км от южного полюса Луны, а потому постоянно находящийся в глубокой тени. 13 ноября НАСА сообщило о том, что с помощью этого эксперимента на Луне обнаружена вода. Не исключено, что на Луне может находиться не только серебро, ртуть и спирты, но и прочие химические элементы и соединения. Водяной лёд, молекулярный водород, найденные благодаря миссии LCROSS и LRO в лунном кратере Кабеус указывают на то, что на Луне действительно есть ресурсы, которые могут быть использованы в будущих миссиях. Анализ топографических данных, присланных аппаратом LRO, и гравитационные измерения «Кагуя» показали, что толщина коры на обратной стороне Луны не постоянна и меняется с широтой места. Самые толстые участки коры соответствуют наибольшим возвышенностям, что характерно и для планеты Земля, а самые тонкие обнаружены в приполярных широтах.

Круитни


КруитниКруитни (лат. Cruithne) – околоземный астероид из группы атонов, принадлежащий к очень редкому спектральному классу Q и движущийся в орбитальном резонансе с Землёй 1:1. Из-за особенностей его движения вокруг Солнца этот астероид также называют квазиспутником Земли.

Круитни был обнаружен 10 октября 1986 года британским астрономом-любителем Гунканом Уалдроном (англ.)русск. на фотопластинке, которая была получена с телескопа Шмидта (англ.)русск., находящегося под управлением обсерватории Сайдинг-Спринг города Кунабарабран, Австралия. Тогда же он получил своё первое временное обозначение 1986 TO. Орбита астероида была вычислена в 1997 году Paul Wiegert и Kimmo Innanen, работавшими в Йоркском университете в Торонто, и финским астрономом Сеппо Микколой (англ.), работавшим в университете Турку в Финляндии. В результате проведённых расчётов стало ясно, что его орбита совпадает с открытым ранее в 1983 году астероидом 1983 UH, чьё открытие приписывают итальянскому астроному Гжованни де Санктису (англ.) и датскому астроному Ричарду Мартину Весту (англ.), работавшим в европейской южной обсерватории в Чили. Позже он получил имя Круитни в честь первых кельтских племён, населявших Британские острова.

Круитни является околоземным астероидом, который регулярно сближается с Землёй. Но так как астероид находится на резонансной орбите, то его сближения строго ограничены этим резонансом: он не может пролететь рядом с Землёй ближе, чем в 30 расстояний до Луны, что составляет примерно 12 млн км. С 1994 года и по 2015 год максимальное ежегодное сближение этого астероида с Землёй происходит в ноябре.

Орбита астероида Круитни и его положение в Солнечной системе: Хотя орбиту этого астероида нельзя назвать стабильной в долгосрочной перспективе, расчёты Wiegert и Innanen показывают, что синхронизация его орбиты с орбитой Земли может сохраняться довольно длительное время. Земная орбита нигде не пересекается с орбитой Круитни, поскольку последняя находится в другой орбитальной плоскости и наклонена к земной орбите под углом 19,8 °. Поэтому никакой опасности столкновения этого астероида с Землёй не существует, по крайней мере, в течение ближайших нескольких миллионов лет.

Относительное движение Земли и Круитни по своим орбитам: Круитни движется по довольно сильно вытянутой эллиптической орбите (англ.)русск. вокруг Солнца, так что он в своих крайних положениях доходит почти до орбиты Меркурия, а потом, пересекая орбиты Венеры и Земли, уходит к орбите Марса, порой пролетая довольно близко от него. Так в 2058 году ожидается, что он сблизится с Марсом до расстояния в 0,09 а. е., что составляет 13,6 млн км. Тем не менее, из-за орбитального резонанса с Землёй, астероид пролетает свою орбиту в течение одного земного года (364 дня), вследствие чего Круитни и Земля в любой момент времени находятся на том же расстоянии друг от друга, что и год назад. Поэтому Круитни иногда называют «второй луной» Земли, хотя это совсем не так. Вследствие малых размеров Круитни, даже во время своего ближайшего подхода к Земле, наблюдается на земном небе как очень слабая звёздочка +15,8 m (ещё слабее, чем Плутон), поэтому её можно разглядеть лишь в достаточно крупные телескопы-рефлекторы, с диаметром зеркала не менее 320 мм.

Орбита астероида Круитни с точки зрения земного наблюдателя: Интересно, что из-за очень большого эксцентриситета орбитальная скорость этого астероида меняется гораздо сильнее, чем у Земли, так что с точки зрения земного наблюдателя, если принять Землю за систему отсчёта и считать её неподвижной, получится, что не астероид, а его орбита вращается вокруг Солнца, при этом сам астероид начинает описывать впереди Земли подковообразную траекторию, напоминающую по форме «боб», с периодом, равным периоду обращения астероида вокруг Солнца – 364 дня. Из-за того, что длительность периода обращения составляет чуть меньше года, Земля постепенно каждый год всё больше отстаёт от этого «боба», поэтому с нашей точки зрения схема не является стабильной, скорее она представляет собой некоторый спиральный цикл, по которому этот «боб» медленно обгоняет Землю. Спустя достаточно длительное время «боб» удалится от Земли настолько, что станет правильнее говорить, что он догоняет, а не обгоняет Землю.

А когда «боб» снова подойдёт к Земле, что случится примерно в июне 2292 года, астероид сделает серию ежегодных сближений с Землёй на расстоянии 12,5 млн км, в результате которых произойдёт гравитационный обмен орбитальной энергией между Землёй и астероидом, что приведёт к изменению орбиты астероида примерно на 0,5 млн км, так что его орбита вокруг Солнца станет чуть больше года, в то время как орбита Земли изменится не более чем на 1,3 см. В результате «боб» вновь начнёт мигрировать от Земли, но на этот раз уже в другую сторону, – он начнёт отставать от Земли. Спустя ещё 380–390 лет, примерно в 2676 году, «боб» снова сблизится с Землёй, но уже с другой стороны, в результате чего вновь начнётся серия сближений астероида с Землёй, вследствие которых Земля опять поменяет орбиту Круитни, при этом период обращения астероида вокруг Солнца вновь уменьшится и станет чуть меньше года, как и сейчас, что изменит направление движения «боба» на обратное. Ближайшая к нашему времени серия подобных сближений произошла довольно давно, ещё примерно в 1902 году.

Гругие резонансные астероиды: После этого было найдено ещё несколько астероидов, движущихся по резонансным с Землёй орбитам, среди них астероиды (54509) YORP, (85770) 1998 UP1, 2002 AA29 (нем.) и 2009 BD. Гругим примером космических тел, двигающихся по подковообразной орбите, могут служить естественные спутники Сатурна Янус и Эпиметей. Эти тела движутся вокруг Сатурна по гораздо более простым орбитам, чем Круитни, но подчиняются тем же принципам. Марс имеет четыре коорбитальных астероида: (5261) Эврика, 1999 UJ7, 1998 VF31 и 2007 NS2, расположенных в точках Лагранжа, их ещё называют троянскими астероидами Марса. А планета Юпитер и вовсе имеет в своих точках Лагранжа более 1000 троянских астероидов. Небольшие коорбитальные спутники имеются также и в системе Сатурна (Телесто, Калипсо, Тефия, Елена, Полидевк и Гиона), однако, ни один из них не имеет подковообразной орбиты.