Луна — планета или нет? описание, история исследований, фото

Версии происхождения

Сейчас Земля и ее спутница неразрывно связаны в двойную систему с общим центром масс. Однако логично предположить что было время, когда данной системы не было.

Самые первые

Одну из первых теорий выдвинул в конце 19 века Джордж Дарвин. Он решил что в начале своего существования Земля была расплавленным шаром из горячей магмы. И в результате быстрого вращения вокруг своей оси, от общей массы отделилась эдакая капля, которая не смогла далеко улететь, и осталась остывать на нашей орбите. Однако, это предположение не объясняет много других странностей, и в дальнейшем мы их обсудим.

Следующая идея является полной противоположностью предыдущей. Она состоит в том, что наша планета попросту захватила гравитацией объект, проходящий мимо нее. Этим объектом и оказалась Луна. Насколько это верно – покажет время

Одновременное появление

Например версия, что Луна и Земля образовались одновременно. Такую теорию выдвинул немецкий философ Кант. Когда-то вокруг Солнца не было никаких планет, а только один, единый протопланетный диск, состоящий из миллиардов частичек протопланетного вещества. Этот диск вращался вокруг звезды, и постепенно более плотные участки начали сжиматься и притягивать к себе более мелкие частички. Так образовались все планеты, в том числе и Земля. По версии Канта, Земля и Луна были двумя плотными участками на одной орбите и в силу стечения обстоятельств не соединились воедино, а так и продолжили движение рядом друг с другом.

Появление позднее

Четвертый сценарий образования Луны, выдвинутый эстонским астрономом Эрнстом Эпиком, звучит довольно устрашающе – на каком то этапе своего развития, Земля подверглась массированной бомбардировке большим количеством каменных частиц – метеоритов и астероидов. В результате такой атаки, поверхность планеты нагрелась до 2 тысяч градусов и большое количество вещества Земли просто испарилось в окружающее пространство. Самые легкие частицы, размером с молекулу, попросту сдуло в глубокий космос, а более тяжелые сформировали маленькую протопланету из пыли и льда, которая в будущем и стала Луной.

Переходная версия

Пятая версия является как бы переходным вариантом из предыдущих двух версий. Считается что мимо Земли проходило не одно космическое тело, а множество, и все они были так или иначе захвачены гравитационным полем Земли. Попав к нам на орбиту, эти метеориты не упали на землю, а начали сталкиваться друг с другом, постепенно формируя гораздо больший объект. Так и появилась Луна.

Теория столкновения

Но самой популярной гипотезой на данный момент является теория столкновения двух планет. Когда-то в далеком прошлом, рядом с нашей планетой проходила орбита еще одной планеты, размерами сопоставимой с нашей. В какой-то момент орбиты пересеклись и планеты столкнулись, но под очень острым углом. Практически по касательной друг к другу. В результате такого события поверхности планет сильно разогрелись, катастрофа была поистине чудовищной. От Земли оторвался большой кусок вещества, который однако не улетел в космос, а продолжил болтаться на нашей орбите. Он и превратился в Луну. А куда делась вторая планета? А вот это уже загадка. Может быть слилась в одно целое с Землей, может быть приобрела дополнительное ускорение в результате не очень удачного гравитационного маневра и улетела далеко за пределы Солнечной системы. А может быть ее судьба была более печальна и она врезалась в Солнце.

Метеоритная бомбардировка

Существует также еще гипотеза метеоритной бомбардировки. Согласно ей, в результате такого обстрела метеориты как бы выбивали из земной поверхности обломки вещества и пыли, которые затем оставались вращаться на дальней орбите вокруг Земли. Со временем количество пыли и обломков достигло таких объёмов, что они сформировали из себя целую маленькую планету. Кстати эта гипотеза объясняет наличие воды в составе Лунного материала

Искусственное происхождение

Ну и самая любопытная гипотеза, вызывающая споры и толкования, это версия искусственного объекта. Еще в середине прошлого века, в 60-х годах, Александр Щербаков и Михаил Васин при Академии Наук в СССР предложили гипотезу о том, что Луна на самом деле искусственный объект, некий космический корабль, созданный другой цивилизацией.

Неужели в Академии Наук СССР сидели мечтатели? И да и нет. Конечно каждый из нас зачитывался фантастикой, которая впоследствии давала новые идеи для развития и прогресса. Однако гипотеза искусственного происхождения Луны возникла не на пустом месте. И виноваты в этом научные загадки, тайны Луны, неразгаданные до сих пор.

История наблюдений

Как же выглядит история исследования Луны? Спутник расположен близко и заметен в небе, поэтому за ним могли следить еще доисторические жители. Ранние примеры записи лунных циклов начинаются в 5-м веке до н. э. Это сделали ученые в Вавилоне, отметившие 18-летний цикл.

Анаксагор из Древней Греции верил, что Солнце и спутник выступают масштабными сферическими скалами, где Луна отражала солнечный свет. Аристотель в 350 г до н.э. считал, что спутник является границей между сферами элементов.

О связи приливов и Луны заявил Селевк во 2-м веке до н.э. Также он думал, что высота будет зависеть от лунного расположения по отношению к звезде. Первую удаленность от Земли и размер добыл Аристарх. Его данные улучшил Птолемей.

Предсказывать лунные затмения начали китайцы в 4-м веке до н.э. Они уже тогда знали, что спутник отражает солнечный свет и выполнен в сферической форме. Альхазен говорил, что солнечные лучи не обиваются зеркально, а излучаются из каждого лунного участка во всех направленностях.

До момента появления телескопа все верили, что видят сферический объект, а также совершенно гладкий. В 1609 году появляется первый набросок от Галилео Галилея, который изобразил кратеры и горы. Это и наблюдения прочих объектов помогли продвинуть гелиоцентрическую концепцию Коперника.

Развитие телескопов привело к детализации поверхностных особенностей. Все кратеры, горы, долины и моря получили наименования в честь ученых, художников и видных деятелей. До 1870-х гг. все кратеры считались вулканическими формированиями. Но только позже Ричард Проктор предположил, что они могут быть следами от ударов.

Кто первым облетел вокруг Луны?

Если вы назовёте имена американских астронавтов Бормана, Ловелла и Андерса, первыми из людей обогнувших Луну на космическом корабле серии «Аполлон» в декабре 1968 года, то ошибётесь. Пионерами из живых существ, совершивших облёт вокруг Луны, были… среднеазиатские черепашки.

Их поймали близ космодрома Байконур и поместили в один из автоматических зондов-лунников. После полёта «космонавтки» вернулись на Землю целыми и невредимыми. Это произошло за несколько месяцев до полёта американских астронавтов. Однако из-за того, что космические новости в ту пору засекречивались, об этом любопытном факте стало известно намного позже.

Поделиться ссылкой

Производные от гипотезы гигантского удара

Хотя гипотеза гигантского удара объясняет многие аспекты системы Земля – Луна, все еще остается несколько нерешенных проблем, таких как неустойчивость Луны. элементы не так истощены, как ожидалось от такого энергетического удара.

Другой вопрос — это сравнение изотопов Луны и Земли. В 2001 году было проведено самое точное измерение изотопные подписи из лунные скалы был опубликован. Удивительно, но Аполлон лунные образцы несли изотопную сигнатуру, идентичную земным камням, но отличную от других тел Солнечной системы. Поскольку считалось, что большая часть материала, вышедшего на орбиту для формирования Луны, пришла из Тейи, это наблюдение было неожиданным. В 2007 году исследователи из Калифорнийского технологического института показали, что вероятность того, что Тейя будет иметь идентичную изотопную подпись, что и Земля, очень мала (вероятность менее 1 процента). Опубликованный в 2012 году анализ изотопов титана в лунных образцах Аполлона показал, что Луна имеет тот же состав, что и Земля, который с Луной, формирующейся далеко от земной орбиты.

Слияние двух планет

Чтобы помочь решить эти проблемы, новая теория, опубликованная в 2012 году, утверждает, что два тела — каждое в пять раз больше Марса — столкнулись, а затем снова столкнулись, образуя большой диск из смешанных обломков, который в конечном итоге сформировал Землю и Луну. Статья была названа Р. М. Канупом «Формирование Луны земного состава посредством гигантского удара».

Множественные удары

В 2017 году исследователи планет из Институт науки Вейцмана в Реховоте Израиль предложил новую теорию, согласно которой Луна образовалась под сильным дождем из космического мусора, который на протяжении миллионов лет неоднократно обрушивался на зарождающуюся Землю. Они определили, что серия более мелких ударов, которые, вероятно, были более распространены в ранней Солнечной системе, могла вывести на орбиту достаточно земных камней и грязи, чтобы сформировать небольшую луну. Поскольку повторяющиеся удары создавали больше шаров из обломков, лунные световые лучи со временем могли слиться в одну большую луну.

Гипотеза синестии

В 2018 г. исследователи Гарвард и Калифорнийский университет в Дэвисе разработали компьютерные модели, демонстрирующие, что один из возможных результатов столкновение планет в том, что он создает синестия, масса испаренной породы и металла, которая образует двояковогнутый диск выходит за пределы лунной орбиты. В конечном итоге синестия сожмется и остынет, чтобы срастаться со спутником и преобразовывать планету, на которую он нанесен.

Бывшие спутники

Другая возможность заключается в том, что до гигантского удара у Земли был один или несколько нормальных спутников, которые имели общий ее состав. После удара Луна сформировалась ближе к Земле, чем эти спутники, а затем развернулась по спирали, столкнувшись с ними. (Если бы Луна была более массивной, чем другие спутники, ее приливное воздействие на Землю было бы сильнее, заставляя ее вращаться по спирали быстрее.) Это привело к тому, что Луна была покрыта материалом того же состава, что и спутники, и, следовательно, Земля .[нужна цитата]

Древний рифтовые долины — прямоугольная конструкция (видимая — топография — Градиенты силы тяжести GRAIL) (1 октября 2014 г.).

Древний рифтовые долины — контекст.

Древний рифтовые долины — крупный план (концепция художника).

Голографическая Вселенная

Согласно теории, которую выдвинули в 1993 году, Вселенная на самом деле — огромная голография. Концепция напоминает платоновскую аллегорию пещеры. Согласно голографическому принципу, вся материя, содержащаяся в некой области пространства, может быть представлена как «голограмма» — информация, которая находится на границе этой области. Впервые принцип предложил нидерландский физик-теоретик Джерард’т Хофт, а американский профессор физики из Стэнфорда Леонард Сасскинд объединил свои идеи с предыдущими идеями Хофта и профессора физики в Университете Флориды Чарльза Торна, предложив теорию струн.

Сам голографический принцип Вселенной родился из обсуждения термодинамики черных дыр — Леонард Сасскинд подробно писал об этом в книге «Война при черной дыре. Мое сражение со Стивеном Хокингом за мир, безопасный для квантовой механики». Идея состоит в том, что вся информация, которая когда-то попала в черную дыру (а ее там должно быть много и, согласно закону сохранения энергии, просто исчезнуть она не может) дублируется на горизонте событий. Когда что-то попадает в черную дыру, оно остается там навсегда и искажается до неузнаваемости. В итоге, вся информация сохраняется в нечитаемом виде.

Это утверждение основано на фундаментальном физическом принципе. Именно благодаря Сасскинду голографический принцип разрешает информационный парадокс черной дыры (во всяком случае в рамках теории струн).

Так появилась идея голографической черной дыры, которая хранит информацию о падающих в нее трехмерных объектах на двухмерный горизонт событий. Потом ученые пошли дальше — они предположили, что вообще любая информация в любом объеме может быть записана на поверхности, ограничивающей этот объем. Если мы говорим об информации из черного ящика, то она записана на стенках черного ящика, если информация о Солнечной системе, то записать ее можно на воображаемой сфере вокруг нее, а данные обо всем, что происходит во Вселенной, записано на ее границе.

Для этого не нужны какие-то определенные границы, ведь это теоретический принцип. Если подытожить, то он гласит, что, вся информация и процессы, которые происходят на участке пространства равна какой-то записи на границе этого объема. Теория голографической Вселенной предполагает, что все, что человек видит, слышит. ощущает и наблюдает, может быть как реальностью, так и «голографической» 3D-проекцией 2D-записей на «стене, которая окружает Вселенную». Здесь очень важны кавычки — голография не похожа на ту, к которой мы привыкли, это лишь схожий принцип. И, конечно, мир не окружен настоящей стеной, она воображаемая, как экватор на глобусе.

Несмотря на то, что эта идея звучит безумно, это научно проверяемая теория. Ученые, которые провели исследование в 2017 году. Международная группа космологов из Канады, Великобритании и Италии получила данные, свидетельствующие в пользу теории голографической Вселенной.

Космологи использовали двумерную модель Вселенной, которая на основе наблюдаемых ранее параметров, смогла в точности воспроизвести картину микроволнового фона — теплового излучения, равномерно заполняющего космическое пространство. Полученные результаты свидетельствуют в пользу применимости голографического принципа, хотя пока и не опровергают стандартные космологические модели.

Исследования естественных спутников

Вид на Землю с орбиты Луны, снимок астронавтов Аполлона-11 от 20 июля 1969 года.

Исследования естественных спутников планет Солнечной системы интересовали умы ученых-астрономов с давних времен. С момента изобретения первого телескопа люди активно изучали эти небесные объекты. Прорыв развития цивилизации позволили не только открыть колоссальное количество спутников различных планет Солнечной системы, но и ступить человеку на главный, ближайший к нам, спутник Земли – Луну. 21 июля 1969 года американский астронавт Нил Армстронг вместе с командой космического корабля «Аполлон-11» впервые ступил на поверхность Луны, что вызвало ликование в сердцах тогдашнего человечества и до сих пор считается одним из самых важных и значительных событий в освоении космоса.

Ганимед, Каллисто, Ио и Европа

Помимо Луны, ученые активно занимаются исследованием других естественных спутников планет Солнечной системы. Для этого астрономы используют не только методы визуального и радиолокационного наблюдения, но и задействуют современные космические аппараты, а также искусственные спутники. К примеру, космический аппарат «Вояджер» впервые передал на Землю снимки нескольких крупнейших спутников Юпитера: Каллисто, Ио, Ганимеда, Европы. В частности, именно благодаря этим снимкам ученые смогли зафиксировать наличие вулканов на спутнике Ио, и океана на Европе.

На сегодняшний день всемирное сообщество исследователей космоса продолжает активно заниматься исследованием естественных спутников планет Солнечной системы. Помимо различных государственных программ существуют также частные проекты, направленные на изучение этих космических объектов. В частности всемирно известная американская компания «Google» сейчас ведет разработку туристического лунохода, на котором многие желающие могли бы совершить прогулку по Луне.

Каменные «приливы», отдаление Луны и затмения

Все знают, что Луна вызывает приливы и отливы земных океанов и морей. Но мало кто слышал, что земная кора тоже откликается на притяжение Луны. Эффект, конечно, менее заметный – всего несколько сантиметров.

По объему Луна примерно в 49 раз меньше Земли, а по площади  –  больше Африки, но меньше Азии.

Фото: космонавт Роскосмоса Сергей Рыжиков

Из-за взаимодействия с Землей спутник постепенно удаляется от нас со скоростью около 3,8 см в год. Примерно с такой скоростью растут ногти. Компьютерное моделирование показало, что в самом начале Луна была как минимум в десять раз ближе, а значит, и на небе выглядела в десять раз крупнее.

Сегодня ее видимый размер почти совпадает с размером Солнца. Но через 600 миллионов лет она удалится настолько, что полные солнечные затмения будут уже невозможными. Кстати, говорят, солнечное затмение спасло Христофора Колумба и его команду от голодной смерти. В 1504 году Колумб предсказал затмение, очень испугавшее коренных жителей Ямайки, и они тут же принесли к его кораблям еду.

Другие земные объекты

Луна — не единственная «земная» вещица в Солнечной системе. Породы вроде троктолита 76536 имеют такое же соотношение изотопов кислорода, что и земные породы, а также группы астероидов — энстатитовых хондритов. Состав изотопов кислорода у этих астероидов схож с земным, говорит Мириам Телус, космохимик, изучающий метеориты в Институте Карнеги в Вашингтоне. «Один из аргументов состоит в том, что они сформировались в горячих областях диска, которые могли быть ближе к солнцу», говорит она. Возможно, они сформировались рядом с Землей.

Некоторые из этих пород собрались, чтобы сформировать Землю; другие сформировали Тейю. Энстатитовые хондриты — это остаточные камни, которые никогда не собирались и не становились достаточно большими, чтобы образовывать мантии, ядра и полностью сформированные планеты.

В январе Николас Дауфас, геофизик Чикагского университета, заявил, что большинство камней, которые стали Землей, были метеоритами энстатитового типа. Он утверждал, что все, что сформировалось в одном регионе, будет собираться из них. Планетарное строительство проходило с использованием одних и тех же замешанных материалов, которые мы сейчас находим на Земле и Луне; они выглядят одинаково, потому что являются одним и тем же. Гигантское тело, которое сформировало Луну, вероятно, имело изотопный состав, схожий с земным.

Дэвид Стивенсон, планетолог из Калифорнийского технологического института, изучающий происхождение Луны с тех пор, как гипотеза Тейи была впервые представлена в 1974 году, говорит, что считает эту работу самым важным вкладом в спор за последний год. Потому что она посвящена проблеме, которую геохимики пытаются решить десятилетиями.

«Это умная история о том, как нужно рассматривать различные элементы, попадающие на Землю», говорит Стивенсон.

На Землю чего только не попадает.

Но не все согласны. Остаются вопросы об изотопном соотношении элементов вроде вольфрама, отмечает Стюарт. Вольфрам-182 является производным от гафния-182, поэтому отношение вольфрама к гафнию работает как часы, определяя возраст конкретной породы. Если у одной породы больше вольфрама-182, чем у другой, можно смело заявлять, что богатая вольфрамом порода сформировалась раньше. Но самые точные измерения показывают, что соотношения вольфрама к гафнию у Земли и Луны одинаковы. Два тела должны были находиться в особых условиях, чтобы так получилось.

По материалам Quanta

Луна – это планета, звезда или что-то иное?

Чтобы ответить на вопрос о том, Луна — это планета или нет, нужно правильно понимать, в каких случаях космическое тело может так называться. По определению МАС, выделено три важных критерия, полное соответствие которым может относить образование к планетарным, и это:

• наличие постоянной собственной орбиты, по которой оно вращается вокруг Главной звезды системы;
• способность очищать свою орбиту, устранять на ней все препятствия своему движению;
• обладание достаточной массой, чтобы принять округлую форму под действием собственной гравитации.

Отрицательным ответ на вопрос о том, Луна планета или нет, делает уже факт отсутствия собственной орбиты для движения вокруг Солнца.

Следом за «планетной» теорией появилось ещё одно интересное сообщение о Луне, предполагающее, что она может быть звездой. Но и тут несоответствия. По определению, звёздные тела не могут иметь твёрдую поверхность, это газообразные скопления, по размерам превышающие все планеты. Например, Солнце в диаметре в 109 раз больше Земли, которая больше Луны. Ну и доказательством можно назвать факт возможности ступить американским астронавтом Нилом Армстронгом на твёрдую лунную поверхность.

Любопытно, что Луна не светит собственным светом, её структура не предполагает подобного. Поэтому она не такая яркая, как Солнце. Она отсвечивает отраженным солнечным светом примерно на 7%. Причем, с Земли видна та сторона, на которую лучи Солнца попадают.

Методом исключения и путём анализа иных фактов, выясняем, что говоря о нашем «ночном светиле», имеем дело с другим космическим телом, но никак не со звездой или другой планетой. Вероятнее, что всё же Луна — спутник земной.

Люди на Луне

В общей сложности на Луне побывали 12 человек. Все они американские астронавты, и ни один не спускался на спутник дважды. Первым был Нил Армстронг в 1969 году, а последним стоявшим на Луне стал Юджин Сернан в 1972 году.

Юджин Сернан, последний человек, походивший по Луне

Экипаж последней миссии  –  «Аполлона-17» –  побил много рекордов: астронавты провели на поверхности более трех дней, собрали крупнейшую коллекцию образцов лунного реголита и рекордное количество времени провели на окололунной орбите.

В общей сложности миссии «Аполлона» привезли на Землю 385 кг лунного грунта. Из них 110 кг привезла последняя миссия.

На Луне нет ветра и дождя, поэтому отпечатки ботинок астронавтов сохранились там в идеальном состоянии (если только на них не упал какой-то астероид).

Другая гипотеза

Захватывать

Эта гипотеза утверждает, что Луна была захвачена Землей. Эта модель была популярна до 1980-х годов, и некоторые аргументы в ее пользу — это размер Луны, орбита и приливная синхронизация.

Одна из проблем — понимание механизма захвата. Близкое столкновение двух планетных тел обычно приводит либо к столкновению, либо к изменению траектории. Для того, чтобы эта гипотеза сработала, могло произойти большое атмосфера вокруг примитивной Земли, что замедлит движение Луны на аэротормоз прежде чем он смог сбежать. Эта гипотеза также может объяснить нерегулярный спутник орбиты Юпитер и Сатурн.

Теория захвата общего донора объясняет изотопное сходство между корой Земли и Луны. В качестве донора был предложен Меркурий, потому что образцы с Земли и Луны падают на одно и то же. фракционирование линия как энстатитовые хондриты которые, как полагают, возникли на Меркурии или в области Меркурия. Изотопы кремния, чувствительные к давлению совпадают с другими изотопами, подтверждая, что минералы на поверхности Луны и Земли возникли под большим давлением, предположительно из недр другой планеты. Ртуть, лишенная большей части своей каменной мантии, является очевидным кандидатом в доноры.. Согласно сценарию происхождения Луны недалеко от центра Солнечной системы, Венера является логической ступенькой на пути происхождения нашего спутника и его судьбы..

Земля и Луна в масштабе, 500 км на пиксель

Деление

Это уже опровергнутая гипотеза о том, что древняя, быстро вращающаяся Земля выбросила часть своей массы. Это было предложено Джордж Дарвин (сын известного биолога Чарльз Дарвин) в 1879 г. и сохранил некоторую популярность до Аполлона. Австрийский геолог Отто Амферер в 1925 году также предположил появление Луны как причину Континентальный дрифт.

Было предложено, чтобы Тихий океан представлял шрам этого события. Сегодня известно, что океаническая кора, составляющая этот океанский бассейн, относительно молода, ей около 200 миллионов лет или меньше, тогда как Луна намного старше. Луна состоит не из океанической коры, а из мантийного материала, который зародился внутри прото-Земли в докембрии.

Концентрации тория на Луне, как показано на карте Лунный изыскатель

Аккреция

Гипотеза аккреции предполагает, что Земля и Луна образовались вместе как двойная система из изначальных аккреционный диск из Солнечная система или даже черная дыра.Проблема с этой гипотезой заключается в том, что она не объясняет угловой момент системы Земля-Луна или почему Луна имеет относительно небольшое железное ядро ​​по сравнению с Землей (25% ее радиуса по сравнению с 50% для Земли).

Ядерный взрыв

В 2010 году голландские ученые Роб де Мейер и Вим ван Вестренен предположили, что Луна могла образоваться в результате ядерного взрыва, вызванного центробежной силой ранее вращавшейся прото-Земли. Центробежная сила сконцентрировала бы тяжелые элементы, такие как торий и уран на экваториальной плоскости и на границе между земными внешнее ядро и мантия. Если бы концентрация этих радиоактивных элементов была достаточно высокой, это могло бы привести к ядерной цепной реакции, которая стала сверхкритической, вызвав ядерный взрыв, выбросивший Луну на орбиту. Этот естественный ядерный реактор деления наблюдался на Земле в гораздо меньшем масштабе.

Определение спутника

Мы с вами разобрались, что Луна планетой или звездой не является. Что можно сказать о спутниках? Так называются объекты, вращающиеся по некоторой траектории около других космических тел. Движение их происходит благодаря действию гравитации. При этом орбита может быть как изменяющейся, так и стабильной.

Небесное тело может стать спутником только в том случае, если оно было захвачено гравитационным полем своей космической соседки при своем движении в космосе или же сформировалось из того же газопылевого облака, из которого была образована сама планета. Ну что можно сказать о ночном светиле? Вокруг нашей планеты Луна действительно вращается по заданной орбите, но история ее происхождения будет немного иной. Полагается, что более четырех миллиардов лет назад Земля, бывшая еще протопланетой, в космосе столкнулась с себе подобным телом, называвшемся Тейей.

Данное столкновение произошло по касательной, а далее на околоземную орбиту попало множество обломков, из которых в будущем якобы и образовалась Луна. Несмотря на такую историю, астрономы считают, что Луна является спутником Земли.

Когда у вас спросят: «Луна — это спутник или планета?», вы сможете дать однозначный ответ, что данное тело является спутником Земли.