Обратната страна на Луната
Цялата публикация е оповестена в брой 2/2019 година на Списание 8
Обратната страна на Луната
В самото начало на 2019 година китайската станция „ Чанг-4 “ достави на повърхността на Луната незначителен луноход. За пръв път кацането беше осъществено върху противоположната страна на Луната, която постоянно е невидима от Земята. На 14 септември 1959 година автоматизираната станция „ Луна-2 “ слага началото на лунните проучвания in situ (на място). Предишната забележителна стъпка в проучването на земната спътница принадлежи на Галилео, който през 1609 година за пръв път поглежда към нея през телескоп. Какво знаем за нашата галактическа съседка през днешния ден, по какъв начин сме го научили и какви са огромните въпроси, на които астрономията и геологията към момента търсят отговори?
Луната е най-близкото небесно тяло до Земята, второто по бляскавост след Слънцето. Но в случай че погледнем към Слънцето без подобаващи очила или задимено стъкло, ще бъдем заслепени; в случай че погледнем към цялостната Луна през някоя ясна нощ, тя единствено ще разпали любознанието ни.Най-близката ни спътница е по едно и също време обект на човешкото знание, инструмент за реализиране на това знание, а през последния половин век тя влезе в ролята на знак за самоутвърждаване в мащаба на страни и политически системи.
Дела и документи
Ако би трябвало да опростим до прекаленост, тя е огромен каменен пай, който обикаля към Земята и свети с отразена от Слънцето светлина, както вярно са предполагали античните вавилонци и гърци. Преди Галилео да открие четирите най-големи спътника на Юпитер през 1610 година, Луната има неповторим статут—тя е единственото тяло, което не се движи към Слънцето, сходно на планетите — проблем, прочут като забравения през днешния ден Коперникански абсурд. С откриването на спътника на Плутон - Харон, от американския астроном Джеймс Кристи през 1978 година Луната се лиши и от званието сателит с най-висока относителна маса (отношението на масите на Луна:Земя е 1:81, а на Харон:Плутон – единствено 1:8,5).
Приливното взаимоотношение в течение на милиарди години е изравнило интервала на лично въртене на Луната с този на придвижването є към Земята (27,3 дни) и по тази причина постоянно виждаме едната є страна. Лунната орбита е съвсем кръгова, със междинен радиус към 384 000 км—разстояние, което светлината изминава почти за 1,3 секунди. Средният радиус на самата Луна е към 1736 км — близо 3,7 пъти по-малък от земния. Тези параметри са измерени с лимитирани средства и доста досетливост от Аристарх Самоски през III в. пр.Хр. Наистина, с не доста висока акуратност. Четиристотин години по-късно по метода на паралакса Хипарх получава стойности, близки до актуалните.
Масата на Луната в килограми се показва с цифрата седем, следвано от двадесет и две нули. Пръв я пресмята по височината на приливите Исак Нютон преди повече от триста години. Неговият резултат е два пъти по-голям от актуалната стойност — дан на неточните измервания на приливите и на незнайния тогава факт, че височината им зависи от земния релеф. През 1812 година френският математик Пиер-Симон Лаплас по същия способ получава стойности, сравними с днешните.
Въоръжени с радиуса и масата на Луната, астрономите са пресметнали нейната компактност — параметър, който разрешава надалеч преди началото на галактическата епоха да се създадат заключения за материала, от който се състои тя. Съвременната астрофизика употребява същия метод за установяване вътрешната конструкция на планети в системите на звезди на стотици светлинни години от нас. Нютон едвам отделя няколко реда в своите „ Принципи “ на този незабравим резултат, само че употребява придвижването на Луната, с цел да ревизира концепцията, че гравитацията отслабва с квадрата на дистанцията — факт, който удостоверява ролята на Луната като инструмент на човешкото знание.
Как се е образувала?
Лунната компактност подсказва отговора на този въпрос — тя е към 3,3 грама на пространствен сантиметър, а Земята е към 1,7 пъти по-плътна, което демонстрира, че двете тела имат друг химичен състав. Лунната компактност е сравнима с тази на някои астероиди — наблюдаване, подкрепящо хипотезата, че Луната е тяло, „ хванато “ от Земята сходно на ретроградните спътници на някои от планетите колоси в Слънчевата система.
Но има и други благоприятни условия. През 1898 година британският астроном Джордж Дарвин, наследник на Чарлз Дарвин, допуска, че Луната е формирана от парчета, откъснати от Земята вследствие на центробежни сили. По-късни калкулации демонстрират, че центробежните сили не са задоволително „ мощни “, и през 1946 година канадският геолог Реджиналд Дейли предлага различен механизъм: удар сред Земята и друго тяло с размерите на Марс, условно наречено Тея, случил се не повече от 100 милиона години след образуването на Слънчевата система (според последните проучвания — преди към 4,5 милиарда години). Късове от двете тела, изхвърлени в земна орбита, последователно се слели и са образували Луната. В поддръжка на тази догадка има доста доказателства: от идентичния изотопен състав на двете тела до сходната ориентировка на земната ос и на оста на лунната орбита. По-ниската компактност на Луната също поддържа тази догадка, тъй като парчета, състоящи се от по-леки детайли, е по-лесно да бъдат изхвърлени при удара сред Земята и Тея. Подобни процеси — само че в по-голям мащаб — през днешния ден се следят към някои млади звезди: те са обкръжени от дискове от парчета, в които протича развой на планетообразуване, както в ранната история на Слънчевата система.
Каква е от вътрешната страна?
Вътрешната конструкция на Луната е сходна със земната и включва 200-300-километрово желязно ядро, обкръжено от тога, и 50-километрова кора. Ядрото е по-малко от 1/4 от лунния радиус вместо нормалните за множеството тела в Слънчевата система 1/3-1/2, което води до по-малката междинна компактност на Луната. На Луната съвсем отсъстват тектонични придвижвания на континентални плочи, които да „ плуват “ върху море от лава като на Земята. Лавата на Луната е лимитирана до пласт с дебелина единствено към 150 км, заровена над желязното ядро надълбоко под повърхността.
Самата повърхнина е обилно поръсена с кратери, болшинството — резултат от метеорни удари, както допуска още през 1893 година американският геолог Гроув Карл Гилберт. Тази догадка получава удостоверение през 60-те години на предишния век. Днес патрулни наблюдения с чувствителни видеокамери даже „ виждат “ в действително време по какъв начин се образуват нови кратери.
Кратерите разрешават да се „ датира “ лунната повърхнина по налагането им един върху друг—практически единственият механизъм за ерозия на лунната повърхнина са метеорните удари, които образуват нови кратери върху старите. Тази концепция дружно с наблюдения на млади звезди с дискове е довела до осъзнаването, че в историята на Слънчевата система преди към четири милиарда години е имало интервал на мощна астероидна бомбардировка, провокирана от промени в орбитите на огромните планети. В хода на този развой те „ смущават “ астероидния пояс и доста метеорити навлизат навътре в Слънчевата система, където се сблъскват с дребните планети и Луната.
Има ли атмосфера?
Галилео пръв си задава този въпрос и насочва телескопа си към края на лунния диск, където пластовете на лунната атмосфера биха могли да се видят най-лесно — като на Земята, когато гледаме ниско над хоризонта. Вторият тест на великия италианец е да следи покриване на звезди от Луната с концепцията, че хипотетичната лунна атмосфера ще ги накара да премигват малко преди да се „ скрият “ зад Луната — още веднъж по прилика с примигването на звездите под въздействие на измененията в плътността и оптичните свойства на земната атмосфера.
Отговорът е негативен — през днешния ден знаем, че Луната е обкръжена от мощно разредена обвивка, на практика неотличима от галактическия вакуум. Ниската є компактност значи, че положението на лунната атмосфера не се ръководи от същите физични процеси като на Земята: атомите в нея на практика не се възбуждат и не излъчват за сметка на удари между тях, което я прави толкоз друга от земната атмосфера, че астрономите са измислили нов термин: екзосфера.
Лунната екзосфера има маса единствено десетина тона (за съпоставяне земната атмосфера тежи 5,2 x 1015 тона!) и не е постоянна – поради дребната маса на Луната атомите, от които е формирана екзосферата, под въздействието на слънчевия вятър отлитат в открития Космос. Но те непрекъснато се заменят с нови атоми, „ избити “ от повърхността под влияние на същия безоблачен вятър, на метеорни удари и на галактически частици. Което разкрива любопитна опция химичният състав на лунната повърхнина да бъде проучен отдалечено посредством екзосферата. Почти по едно и също време през 1988 година Ендрю Потър и Томас Морган (по това време работещи в НАСА) и група, водена от Ан Тайлър (тогава в Аризонския университет, Тюсън) записват емисионни линии на натрий и калций в спектри, получени от наземни телескопи. Днес, вследствие на по-съвършени наблюдения в това число от галактически обсерватории, са оценени количествата хелий, аргон, криптон, ксенон, исполин, алуминий, магнезий и даже О2 в лунната почва. Последният детайл бе „ забелязан “ за пръв път благодарение на немски инструмент, част от индийската станция „ Чандраян-1 “, от група, водена от Одри Форбургер от Университета в Берн през 2014 година..
Авторът е астроном в Европейската южна обсерватория. Известен е и с творбите си в региона на научната фантастика. През 1992 година се дипломира като магистър по физика със специализация по астрономия в Софийския университет. Защитава докторска дисертация в Аризонския университет, Съединени американски щати, през 2001 година, от този момент работи в Европейската южна обсерватория в Чили. Научните му ползи са ориентирани към звездни купове, кафяви джуджета, екзопланети и други.
Прочети цялата публикация в брой 2/2019 година на Списание 8
Купи броя от тук
Обратната страна на Луната
Какво знаем за месечината до момента
В самото начало на 2019 година китайската станция „ Чанг-4 “ достави на повърхността на Луната незначителен луноход. За пръв път кацането беше осъществено върху противоположната страна на Луната, която постоянно е невидима от Земята. На 14 септември 1959 година автоматизираната станция „ Луна-2 “ слага началото на лунните проучвания in situ (на място). Предишната забележителна стъпка в проучването на земната спътница принадлежи на Галилео, който през 1609 година за пръв път поглежда към нея през телескоп. Какво знаем за нашата галактическа съседка през днешния ден, по какъв начин сме го научили и какви са огромните въпроси, на които астрономията и геологията към момента търсят отговори?
Луната е най-близкото небесно тяло до Земята, второто по бляскавост след Слънцето. Но в случай че погледнем към Слънцето без подобаващи очила или задимено стъкло, ще бъдем заслепени; в случай че погледнем към цялостната Луна през някоя ясна нощ, тя единствено ще разпали любознанието ни.Най-близката ни спътница е по едно и също време обект на човешкото знание, инструмент за реализиране на това знание, а през последния половин век тя влезе в ролята на знак за самоутвърждаване в мащаба на страни и политически системи.
Дела и документи
Ако би трябвало да опростим до прекаленост, тя е огромен каменен пай, който обикаля към Земята и свети с отразена от Слънцето светлина, както вярно са предполагали античните вавилонци и гърци. Преди Галилео да открие четирите най-големи спътника на Юпитер през 1610 година, Луната има неповторим статут—тя е единственото тяло, което не се движи към Слънцето, сходно на планетите — проблем, прочут като забравения през днешния ден Коперникански абсурд. С откриването на спътника на Плутон - Харон, от американския астроном Джеймс Кристи през 1978 година Луната се лиши и от званието сателит с най-висока относителна маса (отношението на масите на Луна:Земя е 1:81, а на Харон:Плутон – единствено 1:8,5).
Приливното взаимоотношение в течение на милиарди години е изравнило интервала на лично въртене на Луната с този на придвижването є към Земята (27,3 дни) и по тази причина постоянно виждаме едната є страна. Лунната орбита е съвсем кръгова, със междинен радиус към 384 000 км—разстояние, което светлината изминава почти за 1,3 секунди. Средният радиус на самата Луна е към 1736 км — близо 3,7 пъти по-малък от земния. Тези параметри са измерени с лимитирани средства и доста досетливост от Аристарх Самоски през III в. пр.Хр. Наистина, с не доста висока акуратност. Четиристотин години по-късно по метода на паралакса Хипарх получава стойности, близки до актуалните.
Масата на Луната в килограми се показва с цифрата седем, следвано от двадесет и две нули. Пръв я пресмята по височината на приливите Исак Нютон преди повече от триста години. Неговият резултат е два пъти по-голям от актуалната стойност — дан на неточните измервания на приливите и на незнайния тогава факт, че височината им зависи от земния релеф. През 1812 година френският математик Пиер-Симон Лаплас по същия способ получава стойности, сравними с днешните.
Въоръжени с радиуса и масата на Луната, астрономите са пресметнали нейната компактност — параметър, който разрешава надалеч преди началото на галактическата епоха да се създадат заключения за материала, от който се състои тя. Съвременната астрофизика употребява същия метод за установяване вътрешната конструкция на планети в системите на звезди на стотици светлинни години от нас. Нютон едвам отделя няколко реда в своите „ Принципи “ на този незабравим резултат, само че употребява придвижването на Луната, с цел да ревизира концепцията, че гравитацията отслабва с квадрата на дистанцията — факт, който удостоверява ролята на Луната като инструмент на човешкото знание.
Как се е образувала?
Лунната компактност подсказва отговора на този въпрос — тя е към 3,3 грама на пространствен сантиметър, а Земята е към 1,7 пъти по-плътна, което демонстрира, че двете тела имат друг химичен състав. Лунната компактност е сравнима с тази на някои астероиди — наблюдаване, подкрепящо хипотезата, че Луната е тяло, „ хванато “ от Земята сходно на ретроградните спътници на някои от планетите колоси в Слънчевата система.
Но има и други благоприятни условия. През 1898 година британският астроном Джордж Дарвин, наследник на Чарлз Дарвин, допуска, че Луната е формирана от парчета, откъснати от Земята вследствие на центробежни сили. По-късни калкулации демонстрират, че центробежните сили не са задоволително „ мощни “, и през 1946 година канадският геолог Реджиналд Дейли предлага различен механизъм: удар сред Земята и друго тяло с размерите на Марс, условно наречено Тея, случил се не повече от 100 милиона години след образуването на Слънчевата система (според последните проучвания — преди към 4,5 милиарда години). Късове от двете тела, изхвърлени в земна орбита, последователно се слели и са образували Луната. В поддръжка на тази догадка има доста доказателства: от идентичния изотопен състав на двете тела до сходната ориентировка на земната ос и на оста на лунната орбита. По-ниската компактност на Луната също поддържа тази догадка, тъй като парчета, състоящи се от по-леки детайли, е по-лесно да бъдат изхвърлени при удара сред Земята и Тея. Подобни процеси — само че в по-голям мащаб — през днешния ден се следят към някои млади звезди: те са обкръжени от дискове от парчета, в които протича развой на планетообразуване, както в ранната история на Слънчевата система.
Каква е от вътрешната страна?
Вътрешната конструкция на Луната е сходна със земната и включва 200-300-километрово желязно ядро, обкръжено от тога, и 50-километрова кора. Ядрото е по-малко от 1/4 от лунния радиус вместо нормалните за множеството тела в Слънчевата система 1/3-1/2, което води до по-малката междинна компактност на Луната. На Луната съвсем отсъстват тектонични придвижвания на континентални плочи, които да „ плуват “ върху море от лава като на Земята. Лавата на Луната е лимитирана до пласт с дебелина единствено към 150 км, заровена над желязното ядро надълбоко под повърхността.
Самата повърхнина е обилно поръсена с кратери, болшинството — резултат от метеорни удари, както допуска още през 1893 година американският геолог Гроув Карл Гилберт. Тази догадка получава удостоверение през 60-те години на предишния век. Днес патрулни наблюдения с чувствителни видеокамери даже „ виждат “ в действително време по какъв начин се образуват нови кратери.
Кратерите разрешават да се „ датира “ лунната повърхнина по налагането им един върху друг—практически единственият механизъм за ерозия на лунната повърхнина са метеорните удари, които образуват нови кратери върху старите. Тази концепция дружно с наблюдения на млади звезди с дискове е довела до осъзнаването, че в историята на Слънчевата система преди към четири милиарда години е имало интервал на мощна астероидна бомбардировка, провокирана от промени в орбитите на огромните планети. В хода на този развой те „ смущават “ астероидния пояс и доста метеорити навлизат навътре в Слънчевата система, където се сблъскват с дребните планети и Луната.
Има ли атмосфера?
Галилео пръв си задава този въпрос и насочва телескопа си към края на лунния диск, където пластовете на лунната атмосфера биха могли да се видят най-лесно — като на Земята, когато гледаме ниско над хоризонта. Вторият тест на великия италианец е да следи покриване на звезди от Луната с концепцията, че хипотетичната лунна атмосфера ще ги накара да премигват малко преди да се „ скрият “ зад Луната — още веднъж по прилика с примигването на звездите под въздействие на измененията в плътността и оптичните свойства на земната атмосфера.
Отговорът е негативен — през днешния ден знаем, че Луната е обкръжена от мощно разредена обвивка, на практика неотличима от галактическия вакуум. Ниската є компактност значи, че положението на лунната атмосфера не се ръководи от същите физични процеси като на Земята: атомите в нея на практика не се възбуждат и не излъчват за сметка на удари между тях, което я прави толкоз друга от земната атмосфера, че астрономите са измислили нов термин: екзосфера.
Лунната екзосфера има маса единствено десетина тона (за съпоставяне земната атмосфера тежи 5,2 x 1015 тона!) и не е постоянна – поради дребната маса на Луната атомите, от които е формирана екзосферата, под въздействието на слънчевия вятър отлитат в открития Космос. Но те непрекъснато се заменят с нови атоми, „ избити “ от повърхността под влияние на същия безоблачен вятър, на метеорни удари и на галактически частици. Което разкрива любопитна опция химичният състав на лунната повърхнина да бъде проучен отдалечено посредством екзосферата. Почти по едно и също време през 1988 година Ендрю Потър и Томас Морган (по това време работещи в НАСА) и група, водена от Ан Тайлър (тогава в Аризонския университет, Тюсън) записват емисионни линии на натрий и калций в спектри, получени от наземни телескопи. Днес, вследствие на по-съвършени наблюдения в това число от галактически обсерватории, са оценени количествата хелий, аргон, криптон, ксенон, исполин, алуминий, магнезий и даже О2 в лунната почва. Последният детайл бе „ забелязан “ за пръв път благодарение на немски инструмент, част от индийската станция „ Чандраян-1 “, от група, водена от Одри Форбургер от Университета в Берн през 2014 година..
Авторът е астроном в Европейската южна обсерватория. Известен е и с творбите си в региона на научната фантастика. През 1992 година се дипломира като магистър по физика със специализация по астрономия в Софийския университет. Защитава докторска дисертация в Аризонския университет, Съединени американски щати, през 2001 година, от този момент работи в Европейската южна обсерватория в Чили. Научните му ползи са ориентирани към звездни купове, кафяви джуджета, екзопланети и други.
Прочети цялата публикация в брой 2/2019 година на Списание 8
Купи броя от тук
Източник: spisanie8.bg
КОМЕНТАРИ