Місяць

1. Міфологічна історія Місяця.

Місяць у римської міфології є богинею нічного світла. Місяць мала кілька святилищ, одне разом з богом сонця. У єгипетській міфології богиня місяця - Тефнут і її сестра Шу - одне з втілень сонячного початку, були близнюками. У індоєвропейської і балтійської міфології широко поширений мотив залицяння місяця за сонцем і їх весілля: після весілля місяць залишає сонце, за що йому мстить бог-громовержець і розрубує місяць навпіл. В іншій міфології місяць, що жив на небі разом зі своєю дружиною-сонцем, пішов на землю подивитися, як живуть люди. На землі за місяцем погналася Хоседем (зле жіноче міфологічне істота). Місяць, квапливо повертається до сонця, тільки наполовину встигло ввійти в його чум. Сонце схопило його за одну половину, а Хоседем за іншу і почали тягнути його в різні боки, поки не розірвали навпіл. Сонце намагалося потім оживити місяць, що залишився без лівої половини і тим самим без серця, пробувало зробити йому серце з вугілля, гойдало його в колисці (шаманський спосіб воскресіння особу), але все було марно. Тоді сонце наказав місяцю, щоб він світив вночі, що залишилася в нього половиною. У вірменській міфології Лусіне ( "місяць") -- молодий хлопець попросив у матері, яка тримала тісто, булочку. Сердита матір дала ляпаса Лусіне, від якої він злетів на небо. До цих пір на його обличчі видні сліди тесту. За народними повір'ями, фази місяця пов'язані з циклами життя царя Лусіне: молодий місяць - з його юністю, повний місяць - зі зрілістю; коли місяць спадає і з'являється півмісяць, настає старість Лусіне, який потім йде в рай (вмирає). З раю він повертається відродженим.

Відомі також міфи про походження місяця з частин тіла (частіше всього з лівого і правого ока). У більшості народів світу є особливі Місячні міфи, що пояснюють виникнення плям на місяці, частіше за все тим, що там знаходиться особливий людина ( "Місячний людина" або "місячна жінка"). Божеству місяця багато народів додають особливе значення, вважаючи, що воно дає необхідні елементи для всього живого.

Рух місяця.

Видиме рух Місяця на тлі зірок є наслідком дійсного руху Місяця навколо Землі. Місяць протягом зоряного місяця переміщається серед зірок завжди в одну і ту ж сторону - із заходу на схід, або прямим рухом. Видимий шлях Місяця на небі - не замикаються крива, постійно змінює своє положення серед зірок зодіакальних сузір'їв. Видимий рух Місяця супроводжується безперервним зміною її зовнішнього вигляду, що характеризується фазою Місяця (Фаза Ф дорівнює відношенню найбільшої ширини освітленої частини d `місячного диска до його діаметру d).

Місяць рухається навколо Землі із середньою швидкістю 1,02 км/сек по приблизно еліптичній орбіті в тім же напрямку, у якому рухається переважна більшість інших тіл Сонячної системи, тобто проти вартовий стрілки, селі дивитися на орбіту Місяця з боку Північного полюса світу. Велика піввісь орбіти Місяця, рівний середній відстані між центрами Землі і Місяця, складає 384 400 км (приблизно 60 земних радіусів). Внаслідок еліптичності орбіти і збурювань відстань до Місяця коливається між 356 400 і 406 800 км. Період звертання Місяця навколо Землі, так званий сидеричний (зоряний) місяць дорівнює 27,32166 доби, але підданий невеликим коливанням і дуже малому віковому скорочення. Рух Місяця навколо Землі дуже складно, і його вивчення складає одну з найскладніших задач небесної механіки. Еліптичний рух являє собою лише грубе наближення, на нього накладаються багато обурення, обумовлені тяжінням Сонця, планет і сплюснутістю Землі. Найголовніші з цих збурень, чи нерівностей, минулого відкриті зі спостережень задовго до теоретичного висновку їх із закону всесвітнього тяжіння. Тяжіння Місяця Сонцем у 2,2 рази сильніше, ніж Землею, так що, строго кажучи, варто було б розглядати рух Місяця довкола Сонця і збурювання цього руху Землею. Однак, оскільки дослідника цікавить рух Місяця, яким воно видно з Землі, гравітаційна теорія, що розробляли багато найбільших учених, починаючи з И. Ньютона, розглядає рух Місяця саме навколо Землі. У 20 столітті користаються теорією американського математика Дж. Хилла, на основі, якої американський астроном Е. Браун обчислив (1919) математичні, ряди і склав таблиці, що містять широту, довгота і паралакс Місяця. Аргументом служить час.

Площина орбіти Місяця нахилена до екліптики під кутом 5про8 "43", підданим невеликим коливань. Точки перетину орбіти з екліптикою, називаються висхідним і спадним вузлами, мають нерівномірний назадній рух і роблять повний оборот по екліптики за 6794 доби (близько 18 років), унаслідок чого Місяць повертається до тому самому вузла через інтервал часу - так званий драконічний місяць, - більш короткий, ніж сидеричний і в середньому рівний 27.21222 доби, з цим місяцем зв'язана періодичність сонячних і місячних затемнень. Місяць обертається навколо своєї осі, нахиленою до площини екліптики під кутом 88 ° 28 ', з періодом, точно рівним сидеричному місяцю, унаслідок чого вона повернена до Землі завжди однієї і тієї ж стороною. Такий збіг періодів осьового обертання й орбітального звертання не випадково, а викликано тертям припливів, що Земля робила у твердій чи ніколи рідкій оболонці Місяця. Однак сполучення рівномірного обертання з нерівномірним рухом по орбіті викликає невеликі періодичні відхилення від незмінного напрямку до Землі, що досягають 7 ° 54 'по довготі, а нахил осі обертання Місяця до площини її орбіти обумовлює відхилення до 6 ° 50 'по широті, унаслідок чого в різний час з Землі можна бачити до 59% всієї поверхні Місяця (хоча області біля країв місячного диска видні лише в сильному перспективному ракурсі); такі відхилення називаються лібрацією Місяця. Площини екватора Місяця, екліптики і місячної орбіти завжди перетинаються по однієї прямої (закон Кассіні).

Форма Місяця.

У деякі дні Місяць зовсім не видно на небі. В інші дні вона має вигляд вузького серпа, півкола і повного кола. Місяць подібно до Землі є темним, непрозорим круглим тілом. Форма Місяця дуже близька до кулі з радіусом 1737 км, що дорівнює 0,2724 екваторіального радіусу Землі. Площа поверхні Місяця складає 3,8 * 107 км2, а обсяг 2,2 * 10 25 см 3. Більш детальне визначення фігури Місяця утруднене тим, що на Місяці, через відсутності океанів, немає явно вираженою вирівняні поверхні по відношенню, до якої можна було б визначити висоти і глибини; крім того, оскільки Місяць повернений до Землі однією стороною, вимірювати з Землі радіуси крапок поверхні видимої півкулі Місяця (крім крапок на самому краї місячного диска) представляється можливим лише на підставі слабкого стереоскопічного ефекту, обумовленого лібрацією. Вивчення лібрації дозволило оцінити різницю головних піввісь еліпсоїда Місяця. Полярна вісь менше екваторіальній, спрямованої в бік Землі, приблизно на 700 м і менше екваторіальній осі, перпендикулярній напрямку на Землю, на 400 м. Таким чином, Місяць під впливом приливних сил, небагато витягнутий убік Землі. Маса Місяця точніше всього визначається зі спостережень її штучних супутників. Вона в 81 разів менше маси землі, що відповідає 7.35 * 1025 р. Середня щільність Місяця дорівнює 3,34 р. см3 (0.61 середньої щільності Землі). Прискорення сили тяжіння на поверхні Місяця в 6 разів більше, ніж на Землі, складає 162.3 см. сек2 і зменшується на 0.187 см. сек2 при підйомі на 1 кілометр. Перша космічна швидкість 1680 м/сек, друга 2375 м. сек. Унаслідок малого притягання Місяць не змогла утримати навколо себе газової оболонки, а також воду у вільному стані.

Фази Місяця.

Різні видимі форми Місяця називаються її фазами. Повний цикл фаз закінчується і починає повторюватися через кожні 29,59 діб.

Не будучи самосвітним, Місяць видний тільки в тій частині, куди падають сонячні промені, або промені, відбиті Землею. Цим пояснюються фази Місяця. Із-за віддаленості Сонця сонячні промені, які падають на Місяць, майже паралельні і завжди освітлюють рівно половину Місячного кулі; інша його половина залишається темною. До Землі зазвичай звернені частина світлого півкулі і частина темного, тому Місяць найчастіше здається нам неповним колом. Лінія, що відокремлює темну частину диска Місяця від світлою, називається термінатором і завжди є полуелліпсом. Кут між направленнями від Сонця до Місяця і від Місяця до Землі називається фазовим кутом. Розрізняються чотири основні фази Місяця, які поступово переходять один в іншу в наступній послідовності: молодик, перша чверть, повний місяць і остання чверть.

Кожен місяць Місяць, рухаючись по орбіті, проходить між Землею і Сонцем і звернена до нас темною стороною, у цей час відбувається молодик. Через 1 - 2 дні після цього на західній частині неба з'являється вузький яскравий серп молодого Місяця. Решта частина місячного диска буває в цей час слабко освітлена Землею, оберненою до Місяця своєю денною півкулею. Тоді люди кажуть, що "нова Місяць знаходиться в руках старої ". Місячний серп, звернений опуклістю до Сонця, день від дня поступово розширюється. Через 7 діб після молодика Місяць набуває форми півкола і відходить від Сонця на 900, настає перша чверть, коли освітлена рівно половина диска Місяця і термінатор, тобто лінія розділу світлої і темної сторони, стає прямої - діаметром місячного диска. У наступні дні термінатор стає опуклим, вид Місяця наближається до світлого кола і через 14 - 15 доби настає повний місяць.

Повна Місяць видно на небі цілу ніч; сходить вона приблизно під час заходу Сонця, а заходить - близько моменту його сходу.

На 22-у добу спостерігається остання чверть. Mag/відстань Місяця від сонця зменшується, вона знову стає серпом і через 29.5 доби знову настає молодик. Проміжок між двома послідовними молодиками називається синодичним місяцем, що має середню тривалість 29.5 доби. Синодичний місяць більше сидеричному, тому що Земля за цей час проходить приблизно 113 своєї орбіти і Місяць, щоб знову пройти між Землею і Сонцем, повинна пройти додатково ще 113-у частину своєї орбіти, на що витрачається не набагато більше 2 діб. Астрономи розрізняють ще драконічний і аномалістіческій місяці. Драконічний місяць - це період обертання Місяця відносно вузлів її орбіти, тобто точок перетину нею площині екліптики. Він грає важливу роль при передвичесленням сонячних та місячних затемнень. Аномалістіческій місяць - це період обертання Місяця щодо перигею, найближчої до Землі точці її орбіти.

Якщо молодик відбувається поблизу одного з вузлів місячної орбіти, відбувається сонячне затемнення, а повня біля вузла супроводжується місячним затемненням. Легко спостережувана система фаз Місяця послужила основою для ряду календарних систем.

4. Покриття світил Місяцем.

При русі навколо Землі Місяць проходить перед більш далекими світилами і своїм диском може їх заступити. Це явище має загальну назву покриттів світил Місяцем. Визначення точних моментів початку і кінця покриття має велике значення для вивчення руху Місяця і форми її диска. Найчастіше відбуваються покриття зірок, рідше трапляються покриття планет.

4.1. Сонячні затемнення.

Сонце в 400 разів більше Місяця і приблизно в 400 разів далі від нас, ніж Місяць. Завдяки цьому випадковим збігом, розміри Сонця і Місяця, як ми бачимо їх на небі, здаються нам майже однаковими. Внаслідок цього Місяць може повністю закрити від нас Сонце, якщо, рухаючись по своїй орбіті, вона опиниться в точності між Сонцем і Землею. Коли Земля, Місяць і Сонце опиняються точно на одній прямій, настає повне сонячне затемнення. Кожного місяця, в молодика, Місяць проходить в просторі між Сонцем і Землею, але вибудовування точно на одній прямій, яка необхідна для сонячного затемнення, відбувається не так часто. І навіть коли це трапляється, на поверхні Землі є лише довга, вузька область, звідки можна спостерігати повне сонячне затемнення. Смуга сонячного затемнення ніколи не буває ширше 264 км, але в довжину може тягнутися на тисячі кілометрів. Повне сонячне затемнення може спостерігатися в одному місці Землі не більше восьми хвилин. Повне сонячне затемнення - видовище настільки драматичне, що деякі люди готові перетнути половину земної кулі спеціально, щоб його побачити. Починається сонячне затемнення з того, що передній край Місяця злегка накриває сонячний диск. Виглядає це так, наче від Сонця відкусили шматочок. В цей час спостерігається лише часткове затемнення Сонця. При деяких сонячних затемненнях сяюче кільце Сонця залишається видимим навколо всього темного диска Місяця. Справа в тому, що відстані між Землею і Сонцем і між Землею і Місяцем, хоча і в невеликих межах, але все ж таки змінюються. Якщо Місяць трохи далі від Землі, ніж у середньому, її кутовий розмір стає менше, а якщо Земля ледь ближче до Сонця, ніж у середньому, кутовий розмір Сонця трохи збільшується. І якщо все це трапляється в той час, коли має спостерігається повне сонячне затемнення, Місяць виявляється досить великий, щоб цілком закрити Сонце. При сонячному кільцеподібному затемнення небо залишається світлим і сонячна корона не видно. Затемнення сонця можуть відбуватися тільки під час молодика.

Світить повна Місяць. "Що це вона сьогодні надзвичайно яскрава?" - Подумали ви, глянули й побачили: по лівому краю її сріблястого диска ніби хтось мазнув червоною фарбою. Почалося місячне затемнення. Протягом години щось кругле й червоне, мов великий диск пофарбованого скла, поступово накриває на нічне світило, поки все воно не сховається в цій червоності. І довго ще Місяць буде залишатися в такому вигляді, а потім червоне коло почне сповзати з її правого краю. Різні почуття викликає місячне затемнення. Можна милуватися мідно-червоним диском Місяця, блакитним обідком по краю тіні, радіючи з того, яке нині видався світле і яскраве затемнення. За старих часів темно-Богрова, криваве місячне "затміще" пугало. Чи не кажучи вже про ті випадки, коли Місяць, на подив і тривогу очевидців, взагалі зникла з неба! А раптом назавжди?!

Стародавні мешканці Південної Америки інки думали, що Місяць почервоніла від хвороби і якщо вона помре, то, мабуть, зірветься з неба і впаде. Знаючи, що Місяць - велика приятелька собак, інки тягали псів за вуха, волаючи: "Матінка Місяць, матінко Місяць! ". Бідна Місяць, почувши виски і благання, збирала всі свої сили, щоб перемогти хворобу і воскреснути з колишньою яскравістю.

Норманна ж уявлялося, що червоний вовк Мангарм знову осмілів і напав на Місяць. Відважні воїни, звичайно, розуміли, що не можуть завдати шкоди небесному хижакові, але, знаючи, що вовки не виносять шуму, кричали, свистіли, били в барабани. Шумова атака тривала 2-3 години без перерви.

А в Центральній Азії затемнення проходило в повній тиші. Люди байдуже дивилися, як злий дух Раху проковтує Місяць. Ніхто не шумів і не махав руками. Відомо, що добрий дух Очервані колись відсік демонові полтуловіща і Місяць, пройшовши крізь Раху, як через рукав, засвітить знову.

На Русі завжди вважалося, що затемнення віщує лихо: "Місяць загине і бути крові". І згадує літописець, як хитали головами мудрі старі люди і реклами: "Не благо є таке затемнення ".

Місячні затемнення.

Земля відкидає в просторі довгу тінь, загороджуючи світло Сонця. Коли Місяць потрапляє в тінь Землі, відбувається місячне затемнення. Якби під час місячного затемнення ми перебували на Місяць, то побачили б, що Земля проходить перед Сонцем, закриваючи його. Нерідко при цьому Місяць залишається слабо видимою, світися тьмяним червоним світлом. Тому що Місяць рухається із заходу на схід, то перше входить у земну тінь лівий край Місяця. На ньому з'являється збиток, який поступово збільшується, і видимий диск Місяця приймає форму серпа. Якщо Місяць повністю увійде в земну тінь, то відбудеться повне затемнення Місяця, якщо в тіні виявиться тільки частина Місяця, то затемнення буде приватним. Повне місячне затемнення може тривати до 1 години 44 хвилин. Повному або приватному місячним затемненню передує (і завершує їх) напівтіньовий місячне затемнення, коли Місяць проходить крізь земну півтінь. Місячні затемнення можуть відбуватися тільки під час повень. На відміну від сонячних, місячні затемнення можна спостерігати з будь-якого місця на Землі, де Місяць знаходиться над горизонтом.        

Повні Місячні Затьмарення   

1995 - 2005 рр..             

Дата Тривалість   

4 квітня 1 ч 24 м?? н   

1996 27 1 вересня год 12 хв   

1997 16 1 вересня год 6 хв   

2000 21 січня 1 год 16 хв   

2000 16 1 липня ч   

2001 9 января 30 хв   

2003 16 мая 26 хв   

2004 4 мая 38 хв   

2004 28 октября 40 хв     

Урожайная Місяць.

Кожної осені в північній півкулі наступає повний місяць, найближче до дня осіннього рівнодення, 23 вересня, і відоме в народі під назвою "урожайна луна ". Кілька днів поспіль Місяць сходить майже в один і той же час кожен вечір, якраз на заході Сонця. Так що коли день закінчується, фермери мають можливість продовжувати збиральні роботи при світлі Місяця - тому й називали це час днями "врожайною місяця". Коли Місяць стоїть низько над горизонтом, вона здається більше, але це всього лише зорова ілюзія.

Затьмарення в колишні часи.

В давнину затемнення Сонця і Місяця надзвичайно цікавили людей. Філософи Стародавньої Греції були переконані, що Земля є кулею, оскільки вони помітили, що тінь Землі, що падає на Місяць, завжди має форму кола. Більш того, вони підрахували, що Земля приблизно втричі більше Місяця, просто виходячи з тривалості затемнень. Дані археології дозволяють припустити, що багато стародавніх цивілізації намагалися передбачати затемнення. Результати спостережень у Стоунхендж, в Південній Англії, могли давати можливість людям пізнього кам'яного століття, 4000 років тому, передбачати деякі затемнення. Вони вміли обчислювати час приходу літнього та зимового сонцестояння. У Центральній Америці 1000 років тому астрономи майя могли передбачати затемнення, вибудовуючи довгий ряд спостережень і шукаючи повторюються поєднання факторів. Майже однакові затемнення повторюються кожні 54 року 34 дні.

4.4. Як часто ми можемо бачити затемнення.

Хоча Місяць проходить по своїй орбіті навколо Землі раз на місяць, затемнення не можуть відбуватися щомісяця з-за того, що площина орбіти Місяця нахилена щодо площини орбіти Землі навколо Сонця. Найбільше, за рік може відбутися сім затемнень, з яких дві або три повинні бути місячними. Сонячні затемнення відбуваються тільки в молодика, коли Місяць знаходиться в точності між Землею і Сонцем. Місячні затемнення ж завжди бувають в повний місяць, коли Земля знаходиться між Землею і Сонцем. За все життя ми можемо сподіватися побачити 40 місячних затемнень (за умови, що небо буде ясним). Спостерігати сонячні затемнення більш важко через вузькість смуги затемнень Сонця.

Вінці.

Часто, глянувши на Місяць, просвічує через пір'ясті хмари або прозору серпанок, можна побачити, що її диск оточений невеликими райдужними кільцями. Ці кільця називають вінцями. Вони утворюються внаслідок дифракції світла на дрібних крапельках води. Чим більше краплі, тим менше діаметр вінців. Здавна люди помітили, що малі вінці віщують дощ, а великі - поліпшення погоди. А ще в народі про це явище говорять "місяць в теремі".

Поверхня Місяця.

Атмосфери на Місяці немає. Небо над Місяцем завжди чорне, навіть серед дня, тому що для розсіювання сонячного світла і освіти блакитного неба, як на Землі, необхідний повітря, що там відсутній. Звукові хвилі у вакуумі не поширюються, так що на Місяці панує повна тиша. Погоди теж немає; дощ, річки і лід не формують місячного ландшафту, як це відбувається на нашій планеті. У денний час температура місячної поверхні під прямими променями Сонця піднімається значно вище точки кипіння води. Щоб захиститися від нестерпної спеки, люди, які прибули на Місяць для проведення досліджень, носять спеціальні космічні костюми, усередині яких знаходиться повітря і підтримується звичні для людини фізичні параметри. А по ночах температура на Місяці падає до 1500 нижче точки замерзання води.

Астрономічні спостереження вказують на пористий характер місячного поверхневого матеріалу. Зразки доставленого на Землю місячного грунту схожі за складом на земні породи. Моря складені з базальтів, континенти з анортозитів (силікатна порода, збагачена оксидами алюмінію). Зустрічається особливий тип порід, збагачених калієм і рідкоземельними елементами. Вік місячних вивержених гірських порід дуже великий, їх кристалізація відбувалася чотири мільярди років тому, найбільше древні зразки мають вік 4,5 мільярда років. Характер місячної поверхні (наявність оплавлених частинок та уламків) свідчать про безперервну метеоритного бомбардування, але швидкість руйнування нею поверхні невелика, близько 10 -7 см/рік.

Поверхня Місяця досить темна, її альбедо дорівнює 0.073, тобто вона відбиває в середньому лише 7.3% світлових променів Сонця. Візуальна зоряна величина повного Місяця на середній відстані дорівнює - 12.7; вона посилає в повню на Землю в 465 000 разів менше світла, ніж Сонце. У залежності від фаз, ця кількість світла зменшується набагато швидше, ніж площа освітленої частини Місяця, так що коли Місяць знаходиться у чверті, і ми бачимо половину її диска світлої, вона посилає нам не 50%, а лише 8% світла від повного Місяця. Показник кольору місячного світла дорівнює + 1.2, тобто він помітно червоно сонячного. Місяць обертається щодо Сонця з періодом, рівним синодичним місяцю, тому день на Місяці триває майже 1.5 доба і стільки ж продовжується ніч. Не будучи захищена атмосферою, поверхню Місяця нагрівається вдень до + 1100С, а вночі остигає до -1200С, однак, як показали радіонаблюденія, ці величезні коливання температури проникають усередину лише на кілька дециметрів внаслідок надзвичайно слабкої теплопровідності поверхневих шарів. З тієї ж причини і у час повних місячних затемнень нагріта поверхня швидко охолоджується, хоча деякі місця довше зберігають тепло, імовірно, внаслідок великої теплоємності (так звані "гарячі плями").

Навіть неозброєним оком на Місяці видні неправильні протяжні темнуваті плями, які були прийняті за моря; назва збереглася, хоча і було встановлено, що ці утворення нічого загального з земними морями не мають. Телескопічні спостереження, яким поклав початок у 1610 Г. Галілей, дозволили виявити гористе будову поверхні Місяця. З'ясувалося, що моря - це рівнини більш темного відтінку, чим інші області, іноді звані континентальними (або материковими), що буяють горами, більшість яких має кільцеподібну форму (кратери). Великі світлі ділянки місячної поверхні, які називаються материками, займають близько 60% видимого із Землі диска. Це нерівні, гористі райони. Решта 40% поверхні - моря, рівні гладкі області. Материки пересічені гірськими хребтами. Вони розташовані головним чином уздовж "узбереж" морів. Найбільша висота місячних гір досягає 9 км.

За багаторічними спостереженнями були складені докладні карти Місяця. Перші такі карти видав у 1647 Я. Гевелій в Ланцет (Гданськ). Зберігши термін "моря", він привласнив назви також і найголовнішим місячним хребтах - по аналогічним земним утворенням: Апенніни, Кавказ, Альпи, Алтай. Дж. Річчолі в 1651г. дав великим темним низовинах фантастичні назви: Океан Бур, Море Криз, Море Спокою, Море Дощів і так далі, менше примикають до морів темні області він назвав затоками, наприклад, Залив Веселки, а невеликі неправильні плями -- болотами, наприклад Болото гнилі. Окремі гори, головним чином кільцеподібні, він назвав іменами видатних учених: Коперник, Кеплер, Тихо Бразі та іншими. Ці назви збереглися на місячних картах і понині, причому додано багато нових імен видатних людей, учених більш пізнього часу. На картах зворотної сторони Місяця, складених за спостереженнями, виконаним з космічних зондів і штучних супутників Місяця, з'явилися імена К. Е. Ціолковського, С. П. Корольова, Ю. А. Гагаріна й інших. Докладні і точні карти Місяця були складені за телескопічним спостереженнями в XIX столітті німецькими астрономами И. Медлером, Й. Шмідтом і ін Карти складалися в ортографіческой проекції для середньої фази лібрації, тобто приблизно такими, який Місяць видно з Землі. Наприкінці XIX століття почалися фотографічні спостереження Місяця.

У 1896-1910 великий атлас Місяця був виданий французькими астрономами М. Леви і П. пьезо по фотографіях, отриманим на Паризькій обсерваторії; пізніше фотографічний альбом Місяця виданий Лікской обсерваторією в США, а в середині 20 століття Дж. Койпер (США) склав кілька детальних атласів фотографій Місяця, отриманих на великих телескопах різних астрономічних обсерваторій. За допомогою сучасних телескопів на Місяці можна помітити, але не розглянути кратери розміром близько 0,7 кілометрів і тріщини шириною в перші сотні метрів. Зворотний бік Місяця має певні відмінності від сторони, що звернена до Землі. Низинні райони на зворотному боці Місяця являють собою не темні, а світлі області, і вони, в відміну від звичайних морів, були названі талассоідамі (мореподобнимі). На видимій із Землі стороні низовини залиті темною лавою; на зворотному боці цього не відбулося, за винятком окремих дільниць. Пояс морів продовжується на зворотному боці талассоідамі. Кілька невеликих темних областей (подібних звичайним морів), знайдених на звороті, розташовані в центрі талассоідов.

Рельєф місячної поверхні.

Рельєф місячної поверхні був в основному з'ясований у результаті багаторічних телескопічних спостережень. "Місячні моря", що займають близько 40% видимої поверхні Місяця, являють собою рівнинні низовини, пересічені тріщинами і невисокими звивистими валами; великих кратерів на морях порівняно мало. Багато морів оточені концентричними кільцевими хребтами. Інша, більш світла поверхня покрита численними кратерами, кільцеподібними хребтами, борознами і так далі. Кратери менш 15-20 кілометрів мають просту чашоподібну форму, більш великі кратери (до 200 кілометрів) складаються з округлого вала з крутими внутрішніми схилами, мають порівняно плоске дно, більш поглиблене, ніж навколишня місцевість, часто з центральною гіркою. Висоти гір над навколишньою місцевістю визначаються по довжині тіней на місячній поверхні або фотометричним способом. Таким шляхом були складені гіпсометричні карти масштабу 1: 1 000000 на велику частину видимої сторони. Однак абсолютні висоти, відстані крапок поверхні Місяця від центра чи фігури маси Місяця визначаються дуже непевно, і засновані на них гіпсометричні карти дають лише загальне представлення про рельєф Місяця. Набагато докладніше і точніше вивчений рельєф крайової зони Місяця, що, в залежності від фази лібрації, обмежує диск Місяця. Для цієї зони німецький учений Ф. Хайн, радянський вчений А. А. Нефедьєв, американський учений Ч. Уотс склали гіпсометричні карти, які використовуються для обліку нерівностей краю Місяця при спостереженнях з метою визначення координат Місяця (такі спостереження виробляються меридіанними колами і по фотографіях Місяця на тлі навколишніх зірок, а також за спостереженнями покрить зірок). Мікрометричними вимірами визначені стосовно місячного екватора і середнього меридіана Місяця селенографічні координати декількох основних опорних точок, які служать для прив'язки великого числа інших крапок поверхні Місяця. Основною вихідною точкою при цьому є невеликої правильної форми і добре видимий біля центра місячного диска кратер Местинг. Структура поверхні Місяця був в основному вивчена фотометричними і поляриметричними спостереженнями, доповненими радіоастрономічними дослідженнями.

Місячні кратери.

Кратери на місячній поверхні мають різний відносний вік: від древніх, ледь помітних, сильно перероблених утворень до дуже чітких в обрисах молодих кратерів, іноді оточених "світлими променями". При цьому молоді кратери перекривають більш древні. В одних випадках кратери врізані в поверхню місячних морів, а в інших - гірські породи морів перекривають кратери. Тектонічні розриви те розсікають кратери і моря, те самі перекриваються більш молодими утвореннями. Ці й інші співвідношення дозволяють установити послідовність виникнення різних структур на місячній поверхні; у 1949 радянський вчений А. В. Хабаков розділив місячні утворення на кілька послідовних вікових комплексів. Подальший розвиток такого підходу дозволило до кінця 60-х років скласти середньомасштабні геологічні карти на значну частину поверхні Місяця. Абсолютний вік місячних утворень відомий поки лише в декількох точках; але, використовуючи деякі непрямі методи, можна встановити, що вік найбільш молодих великих кратерів складає десятки і сотні мільйонів років, а основна маса великих кратерів виникла в "до морської" період, 3-4 млрд. років тому.

В освіті форм місячного рельєфу брали участь як внутрішні сили, так і зовнішні впливу. Розрахунки термічної історії Місяця показують, що незабаром після її утворення надра були розігріті радіоактивним теплом і значною мірою розплавлені, що привело до інтенсивного вулканізму на поверхні. У результаті утворилися гігантські лавові полючи і деяка кількість вулканічних кратерів, а також численні тріщини, уступи й інше. Разом з цим на поверхню Місяця на ранніх етапах випадала величезна кількість метеоритів і астероїдів - залишків протопланетної хмари, при вибухах яких виникали кратери - від мікроскопічних лунок до кільцевих структур поперечником у багато десятків, а можливо і до декількох сотень кілометрів. Через відсутність атмосфери і гідросфери значна частина цих кратерів збереглася до наших днів. Зараз метеорити випадають на Місяць набагато рідше; вулканізм також у основному припинився, оскільки Місяць витратив багато теплової енергії, а радіоактивні елементи були винесені в зовнішні шари Місяця. Про залишковий вулканізм свідчать витікання вуглецевих газів у місячних кратерах, спектрограми яких були вперше отримані радянським астрономом Н. А. Козирєв.

Лавові потоки та нищівних ударів.

Найбільш стародавні камені на Місяці знаходяться в гірських районах. Вік порід, взятих з морів застиглої лави, значно менше. Коли Місяць був зовсім молодий, її зовнішній шар був рідким з-за дуже високої температури. У міру того як Місяць остигала, формувався її зовнішній покрив або кора, частини якої знаходяться тепер в гірських районах. У наступні півмільярда років місячна кора піддавалася безперервної бомбардуванні астероїдами, тобто маленькими планетами, і гігантськими каменями, що виникли при формуванні Сонячної системи. Після найсильніших ударів на поверхні залишалися величезні вм'ятини, поступово перетворювалися на моря. Такої ж бомбардуванні піддавалися і планети, але на Землі майже всі сліди цих катаклізмів зникли завдяки ерозії. У міру того як зовнішні шари Місяця продовжували охолоджуватися, внутрішні її області під впливом радіоактивності розігрівалися. У проміжках між 4,2 і 3,1 млрд років тому лава витікала через отвори в корі, затоплюючи кругові басейни, що залишилися на поверхні після ударів колосальної сили. Лава була зовсім рідким і, затоплюючи обширні плоскі кругові території, створювала місячні моря. Так що Галілей був частково прав, коли він назвав ці ділянки Місяця "морями", оскільки вони являють собою затверділі океани породи, яка колись була рідкою. Закінчення лави тривало близько мільярда років. Ми дізналися про це завдяки вивченню віку каменів. Близько двох мільярдів років тому вулканічна діяльність на Місяці підійшла до завершення. Зовнішні шари породи стали достатньо потужними, щоб витримувати натиск лави, не випускаючи її на поверхню. З цього часу всі зміни поверхні Місяця відбувалися тільки за рахунок ударів падаючих на неї тел. Кратери великого розміру та відходять у сторони променями - це результат дуже сильних ударів, від яких виникали вибухи; уламки породи розносилися радіально на сотні кілометрів. Зіткнення з більш дрібними шматками породи призводили до розламування поверхні, до вибивання в ній кратерів меншої величини.

Походження Місяця.

Походження Місяця остаточно ще не встановлено. Найбільш розроблені три різні гіпотези. Наприкінці XIX ст. Дж. Дарвін висунув гіпотезу, згідно з якою Місяць і Земля спочатку складали одну загальну розплавлену масу, швидкість обертання якої збільшувалася в міру її охолодження та стиснення; в результаті ця маса розірвалася на дві частини: велику - Землю і меншу - Місяць. Ця гіпотеза пояснює малу щільність Місяця, утвореної з зовнішніх шарів первісної маси. Однак вона зустрічає серйозні заперечення з точки зору механізму подібного процесу; крім того, між породами земної оболонки і місячними породами є істотні геохімічні розходження.

Гіпотеза захоплення, розроблена німецьким ученим К. Вейцзеккером, шведським ученим Х. Альфвеном і американським ученим Г. Юри, припускає, що Місяць спочатку була малою планетою, що при проходженні поблизу Землі в результаті впливу тяжіння останньої перетворилася в супутник Землі. Імовірність такої події дуже мала, і, крім того, в цьому випадку варто було б очікувати більшого розходження земних і місячних порід.

Згідно третій гіпотезою, розроблялася радянськими вченими - О. Ю. Шмідтом і його послідовниками в середині XX століття, Місяць і Земля утворилися одночасно шляхом об'єднання й ущільнення великого роя дрібних часток. Але Місяць у цілому має меншу щільність, чим Земля, тому речовина протопланетної хмари повинно було розділитися з концентрацією важких елементів у Землі. У зв'язку з цим виникло припущення, що першою почала формуватися Земля, оточена потужною атмосферою, збагаченої відносно летучими силікатами; при наступному охолодженні речовина цієї атмосфери сконденсувалася в кільце планетезімалей, з яких і утворився Місяць. Остання гіпотеза на сучасному рівні знань (70-і роки 20 століття) представляється найбільш перевагу. Не так давно виникла четверта теорія, яка і прийнята зараз як найбільш правдоподібна. Це гіпотеза гігантського зіткнення. Основна ідея полягає в тому, що, коли планети, які ми бачимо тепер, тільки ще формувалися, якесь небесне тіло завбільшки з Марс з величезною силою врізалося в молоду Землю під ковзаючим кутом. При цьому легші речовини зовнішніх шарів Землі повинні були б відірватися від неї і розлетітися в просторі, утворивши навколо Землі кільце з уламків, у той час як ядро Землі, що складається з заліза, збереглося б в цілості. Зрештою, це кільце з уламків злиплися, утворивши Місяць. Теорія гігантського зіткнення пояснює, чому Земля містить велику кількість заліза, а на Місяці його майже немає. Крім того, з речовини, яка мала перетворитися на Місяць, в результаті цього зіткнення виділилося багато різних газів - зокрема кисень.

Новий етап дослідження Місяця.

Не дивно, що перший політ космічного апарата вище навколоземній орбіти був спрямований до Місяці. Ця честь належить радянському космічному апарату "Місяць-l", запуск якого був здійснений 2 січня 1958 року. Відповідно до програми польоту через кілька днів він пройшов на відстані 6000 кілометрів від поверхні Місяця. Пізніше в тому ж році, у середині вересня подібний апарат серії "Місяць" досяг поверхні природного супутника Землі.

Ще через рік, в жовтні 1959 року автоматичний апарат "Місяць-3", оснащений апаратурою для фотографування, п