Чому Місяць це супутник Землі

Портал створений за підтримки Федерального агентства з друку та масових комунікацій.

Місячний парадокс

Кандидат фізико-математичних наук Олексій Понятов

Чи має супутник Землі притягуватися до Землі сильніше, ніж до Сонця? Чи може у Місяця бути супутник? Чи може бути супутник у астероїда чи комети? Чи може космонавт стати супутником орбітальної станції?

Чи має супутник Землі притягуватися до Землі сильніше, ніж до Сонця? Чи може у Місяця бути супутник? Чи може бути супутник у астероїда чи комети? Чи може космонавт стати супутником орбітальної станції?

Чому Місяць є супутником Землі?

Місяць — єдине небесне тіло, з приводу якого в астрономів з давніх-давен не було сумнівів щодо його місця у Всесвіті. І Гіппарх, і Птолемей, і Коперник не сумнівалися, що Місяць крутиться навколо Землі. Про характер руху самої Землі, інших планет та Сонця суперечки були, а щодо Місяця – ні.

А ось із питанням про те, чому Місяць – супутник Землі, все набагато складніше. Більшість людей на це «дитяче» питання впевнено дадуть відповідь: Місяць знаходиться набагато ближче до Землі, ніж Сонце, тому тяжіння Місяця до Землі (F ЛЗ ) значно більше, ніж його тяжіння до Сонця (F_ЛЗ).

Продовження статті читайте у номері журналу

Що таке місяць

Над нашою планетою обертається небесне тіло, відоме як Місяць. Тим не менш, ми все ще бачимо ночами, багато людей дійсно не знають що таке місяць. Ми говоримо про наш супутник, який викликає гравітаційні сили, які породжують припливи та інші аспекти на Землі. Наш супутник має унікальні характеристики та різні рухи, які досить цікаво дізнатися.

Тому ми збираємося присвятити цю статтю тому, щоб розповісти вам, що таке Місяць, які його характеристики, основні рухи та кратери.

Що таке місяць

Місяць - природний супутник Землі і єдиний супутник, що належить Землі. Звичайно, це скелясте небесне тіло без кілець і супутників. зіткнення марсіанського об'єкта із Землею. Місяць утворився з цих фрагментів і через 100 мільйонів років. розплавлена ​​магма кристалізувалась і утворила місячну кору.

Місяць знаходиться приблизно за 384 400 кілометрів від Землі. обертається з тією ж швидкістю, оскільки він обертається синхронно з землею у місяця таке ж обличчя, як і в нього. Завдяки сучасним технологіям добре відомо, що «приховані грані» мають кратери, западини, звані талассоід, і не мають океану.

Спостереження за Місяцем старі як люди. Його ім'я зустрічається в багатьох цивілізаціях, а також є частиною їхньої міфології. Це причина земних припливів, оскільки вони викликані тяжінням тяжкості.що з силою тягне воду з одного боку і притягує її з іншого, викликаючи припливи та відливи.

Які рухи у Місяця?

Через наявність гравітаційної сили між Місяцем та Землею цей супутник також має природний рух.Як і наша планета, вона здійснює два унікальні рухи, які називають обертанням і переміщенням навколо Землі. Ці рухи характерні для Місяця і пов'язані з припливом та фазою Місяця.

Йому потрібен час, щоб закінчити свої рухи. Наприклад, повний цикл перекладу займає в середньому 27,32 днів. Цікаво, що при цьому місяць завжди показує нам одну й ту саму особу, і вона здається повністю нерухомою. Це з безліччю геометричних причин і з іншим рухом, званим місячної вібрацією.

Коли Земля обертається навколо Сонця, Місяць також обертається, але Землі вона перебуває в сході. Протягом усього руху відстань від Місяця до Землі сильно змінюється. Ця відстань залежить від того, коли він знаходиться на своїй орбіті. Оскільки орбіта досить хаотична і іноді далека, Сонце значно впливає на її гравітацію.

Рух нашого супутника, що обертається, синхронізований з трансляцією. Він триває 27,32 дня, тому ми завжди бачимо ту саму сторону Місяця. Це називається сидеричним місяцем. При обертанні він утворює кут нахилу 883 градуси по відношенню до площини еліпса перекладу. Це з гравітаційної силою, що утворюється між Місяцем і Землею.

Característiques principals

Місяць має тверду кам'янисту поверхню, і її найбільш примітною особливістю є наявність великої кількості кратерів та западин. Оскільки його атмосфера дуже слабка і практично відсутня, вона не може протистояти ударам астероїдів, метеоритів або інших небесних тіл, що дозволяє їм зіткнутися з Місяцем.

В результаті удару також утворився шар уламків, який може бути великим камінням, вугіллям або дрібним пилом, званий еродованим шаром. Темна зона - це басейн, вкритий лавою близько 12-4,2 мільйонів років тому.а яскрава зона - це так зване нагір'я. В цілому, коли місяць повний, здається, що він формує зображення людської особи або кролика відповідно до певних культур, хоча насправді ці області є різним складом і віком скелі.

Його атмосфера, яка називається екзосферою, дуже тонка, слабка і тонка. Через це часті зіткнення метеоритів, комет та астероїдів з поверхнею. Реєструються лише вітри, які можуть спричинити пилові бурі.

Кратери

Вчені вивчають вік гірських порід на нашій планеті та на Місяці. Ці камені походять із зазначеної області, яка може визначити, коли утворився кратер. Вивчаючи дедалі світліші за кольором ділянки Місяця, звані плато, вчені знайшли інформацію про формування Місяця. Він утворився приблизно від 460 до 380 мільйонів років тому., А решта каменів, що впали на поверхню Місяця, повідомили, що вона сформувалася досить швидко. Кам'яний дощ припинився, і з того часу утворилося кілька кратерів.

Деякі зразки гірських порід, взяті з цих кратерів, називаються басейнами та його вік становить приблизно від 3800 до 3100 мільйонів років. Є також зразки величезних астероїдоподібних об'єктів, які впали на Місяць, коли каменепад припинився.

Незабаром після цих подій велика лава заповнила всі басейни і утворила темний океан. Це пояснює, чому в океані мало кратерів, а на плато багато кратерів. Саме тому, що поверхня Місяця бомбардувалася цими планетаріями під час формування Сонячної системи, на плато не було так багато потоків лави, які призвели до зникнення початкових кратерів.

У найдальшій частині Місяця є лише одне «море», тому вчені вважають, що ця область представлений рухом Місяця 4 мільярди років тому.

Щоб вивчати кратери на Місяці, ми маємо розуміти географію Місяця. І кілька рівнин, які були плоскими чи колись були частиною моря. Не дивно, що на Місяці також є океан. Найбільший із них - Море Імбріум, званий іспанською Mar de Lluvia, діаметром близько 1120 кілометрів.

Я сподіваюся, що з цією інформацією ви зможете більше дізнатися про те, що таке Місяць та його характеристики.

Будьте першим, щоб коментувати

Звідки взялася Місяць: відповідають геохіміки

Супутник Землі з'явився завдяки одній малоймовірній події

Фахівці підвідомчого Міносвіти Росії Інституту геохімії та аналітичної хімії (ГЕОХІ) РАН розглянули найпопулярніші теорії походження Місяця і з'ясували, яка з них найбільш правдоподібна.

Загальноприйнята теорія свідчить, що світ виник у результаті Великого вибуху. Вибухнувши, гігантська вогненна куля розкидала по простору матерію та енергію. Матерія та енергія згустилися та утворили мільярди зірок, а ті, у свою чергу, об'єдналися у численні галактики. Близько 4,567 млрд років тому шляхом захоплення пилу і газу, що залишилися від утворення Сонця, з протопланетного диска виникла планета Земля.

А ось про те, як виник супутник Землі – Місяць, – вчені сперечаються досі. Існують чотири основні теорії походження Місяця: теорія коаккреції, теорія мультиімпакту, теорія мегаімпактів та теорія утворення Землі та Місяця з єдиного розрідженого згущення. Однак аж до сьогодні це питання остаточно не вирішене.Вчені ГЕОХИ РАН в одній зі своїх наукових статей критично розглянули кожен із варіантів і розповіли про найімовірнішу, на їхню думку, теорію походження Місяця та утворення зв'язку між нашою планетою та її супутником.

«Моделі походження Місяця тісно пов'язані з її складом та будовою. Формування будови та складу кори та мантії Місяця, як і на Землі, відбулося в перші кілька сотень мільйонів років. Вивчення особливостей постаті та гравітаційного поля Місяця дає можливість знайти важливі аналогії в еволюції обох тіл. Крім того, недалеко той час, коли люди почнуть жити на Місяці та освоювати його корисні копалини», - сказав керівник відділу планетних досліджень ГЕОХІ РАН, академік РАН Михайло Маров.

«Тому, виходячи з концепції майбутнього використання природного супутника Землі для освоєння та розгортання широкомасштабної місячної інфраструктури, вченим важливо вивчати місячні ресурси, їх мінеральний склад, область залягання та глобального картування»,— додав провідний науковий співробітник лабораторії термодинаміки та математичного моделювання природних процесів. , доктор фізико-математичних наук Сергій Іпатов.

Місяць утворився з рою малих тіл (теорія коаккреції)

Хто запропонував теорію? Вперше теорія була висунута ще 1785 року німецьким філософом Іммануїлом Кантом. Розвинули її радянські математики Отто Шмідт, Євгенія Рускол та Віктор Сафронов.

Однією з найпоширеніших теорій освіти Місяця — це теорія коаккреції (від латів. Аccretio — приєднання). Згідно з нею, Місяць і Земля з'явилися одночасно. Навколо молодої Землі через злипання твердих частинок метеоритів, хмар пилу та газу поступово утворювався диск, схожий на кільця Сатурна. З такого диска і сформувався Місяць.Основним джерелом навколоземного рою тіл у моделі Шмідта-Рускол-Сафронова стало захоплення частинок допланетного диска під час їх зіткнень («вільною зі вільною» та «вільною зі зв'язаною»). Це найстаріша модель формування Місяця.

Чому теорію можна вважати такою, що не відбулася. Підхід коаккреції передбачає утворення супутникових систем, загальна маса яких становить близько 10-5-10-4 від маси планети, а маса Місяця набагато більше. Також теорія не пояснює різну щільність Місяця та Землі та більший вміст заліза у складі Землі, ніж Місяця. Крім того, якби Земля і Місяць утворилися з одного й того самого матеріалу, Місяць мав би мати таке ж ядро, як і наша планета.

Місяць сформувався внаслідок катастрофічного зіткнення з Теей (теорія мегаімпакту)

Хто запропонував теорію? У 1975 році її висунули американські вчені Вільям Хартман та Дональд Девіс.

Велику популярність набула запропонована рядом авторів (В. К. Хартман, Д. Р. Девіс, 1975; А. Ж. В. Камерон, В. Р. Ворд, 1976; Р. М. Кануп, Є. Аспауг, 2001; .М. Кануп, 2004, 2012; Р. М. Кануп та ін.; . Передбачається, що близько 4,5 млрд. років тому сталося катастрофічне зіткнення протоземлі з тілом розміром з Марс, яке отримало назву Тейя. Удар спричинив викид розплавленої силікатної мантії Землі на близьку навколоземну орбіту. З фрагментів викиду, що об'єдналися, утворилася протолуна, що поступово віддалилася на сучасну орбіту внаслідок приливної взаємодії з Землею в процесі еволюції. Привабливість цієї гіпотези полягала передусім у поясненні середньої щільності Місяця, рівної щільності земної мантії.

Що не так із цією теорією.Ця модель не дозволяє пояснити близький ізотопний склад цілого ряду елементів Землі та Місяця, насамперед ізотопів кисню, заліза, водню, кремнію, магнію, титану, калію, вольфраму, хрому. Критика теорії мегаімпакту була дана у численних публікаціях академіка Еріка Михайловича Галімова (Галімов та ін., 2005; Галімов, 2011; Galimov, Krivtsov, 2012). Як зазначають вчені, важко припустити, що тіло, що утворило Місяць, навіть із порівняно близької околиці формуються планет земної групи мало склад, аналогічний Землі, оскільки в цій моделі більша частина речовини Місяця утворюється з речовини ударника, а не протоземлі. Ці результати позбавляють модель мегаімпакту геохімічного обґрунтування. Крім того, поверхня Місяця багата на вуглецю, чого не могло статися, якби вона сформувалася після катастрофічного зіткнення протоземлі з Теей.

Земля та Місяць сформувалися з єдиної речовини (теорія мультиімпакту)

Хто запропонував теорію? Ця модель розглядалася А. Рінгвудом (Австралія, 1989), російськими вченими А. В. Вітязєвим та Г. В. Печерниковою (1996), Н. Н. Горьковим (2007), В. В. Світцовим (Svetsov) та ін. 2012), В. Н. Афанасьєвим та Г. В. Печерниковою (2022), ізраїльськими вченими Р. І. Сітроном та ін. (Citron та ін. (2014), Р. Руфу та О. Ааронсоном (Ізраїль, 2015). Р. Руфу та ін. (2017) моделювали випадання на Землю ударників з масою від 0,01 до 0,09 від маси Землі.

На відміну від мегаімпактної, в мультиімпактній моделі розглядається не одне, а кілька зіткнень тіл із Землею: у газопиловому навколосонячному диску утворювалися розріджені газопилові згущення, які потім стискалися в тверді тіла — планетезималі (два зіткнулися камені не мають шансів об'єднатися). Планетезималі брали участь в акумуляції планет земної групи та Місяця.

Чому теорія стала популярною? Ця модель окрім задоволення геохімічних обмежень дозволяє також пояснити відомі відмінності в хімічному складі Місяця та Землі, у тому числі дефіцит заліза, об'єднання летючими та збагачення тугоплавкими оксидами Al (алюміній), Ca (кальцій), Ti (титан) речовини Місяця порівняно із Землею .

А чи є мінуси в теорії? Модель мультиімпактів не пояснює, чому Земля має Місяць, а інші планети земної групи не мають великих супутників.

Земля та Місяць утворилися з єдиного розрідженого згущення

Хто запропонував теорію? Російський вчений Ерік Галімов (Галімов та ін., 2005; Галімов, 1995, 2008, 2011, 2013; Галімов, Кривцов, 2012; Васильєв та ін., 2011).

Вчені припустили, що Земля та Місяць сформувалися з газопилової хмари. Ця модель краще узгоджується з геохімічними даними про склад місячної речовини. Дослідження Галімова показали, що Місяць не міг утворитися раніше 50 млн років, відраховуючи від часу виникнення Сонячної системи. Перш ніж Місяць сформувався як конденсоване тіло, він повинен був розвиватися в середовищі з більш високим ставленням рубідії до стронцію Rb/Sr. Через велику атомну вагу втікання рубідії неможливе з поверхні Місяця, а можливо лише з нагрітої поверхні невеликих тіл або частинок.Тому, на думку Галімова, вихідна для Місяця речовина перші 50 млн. років перебувала у диспергованому стані, наприклад, у вигляді газопилового скупчення. Вчені припустили, що близько 40% летючої речовини (у тому числі FeO, оксид заліза) пилових частинок, що утворили зародки, випарувалося і спочатку високотемпературні зародки Місяця та Землі були однаково виснажені в залізі. Частинки зовнішньої частини згущення, які не увійшли до початкових зародків, були холоднішими і зберегли залізо. Зародки росли, збираючи багаті на залізо частинки. Зростання зародка Землі було швидше за Місяць. Тому Місяць зберіг відносно низький вміст заліза, тоді як Земля акумулювала більшу частину пилового згущення, що залишилося, і придбав високий вміст заліза. Ця модель утворення Землі та Місяця відповідає багатьом геохімічним даним.

Чи є проблеми у моделі Галімова? Згідно з моделлю, стиснення розрідженого згущення до зародків Землі та Місяця зайняло десятки мільйонів років. Такий тривалий час існування згущення після початку формування Сонячної системи не підтвердилося в наукових працях інших фахівців, які займаються вивченням формування та еволюції згущень. Маров та ін. (2008) вважають, що еволюція навколосонячного протопланетного диска до утворення збагаченого пилом субдиску займала від 1 млн до 2 млн років.

У моделі Галімова та ін. в міліметрових порошинках, що утворюють згущення радіусом 5,5 радіуса Землі, заліза було мало, а решта частинок у сфері Хілла (простір навколо планети, в якому вона здатна утримувати свій супутник) були, навпаки, збагачені залізом.Далі математика: сумарна маса початкових зародків, необхідних для пояснення вмісту заліза в Землі та Місяці (згідно з Galimov, Krivtsov, 2012), дорівнює 0,047 ME (ME - маса Землі), а розрахунки стиснення згущення радіусом в 5,5 радіуса Землі роботі для маси згущення, що дорівнює 1,023 ME. Таким чином, Галімов та ін. не вказали, куди поділося 95% збідненого залізом речовини з внутрішньої частини згущення до того моменту, коли зародки стали рости за рахунок речовини зовнішньої частини згущення.

Поки що ще не опубліковано роботи з формування в зоні планет земної групи згущень, маси яких були б не меншими за масу Землі. Тож питання про можливість утворення масивних згущень (розглянуті Е. М. Галімов, А. М. Кривцов, 2012; С.В. Васильєв та ін., 2011) залишається відкритим.

Зародки Землі та Місяця утворилися в результаті стиснення розрідженого згущення

Хто запропонував теорію? Російський вчений Сергій Іпатов у 2018 році. (DOI: 10.1134/S0320930X18050043)

Вважається, що в газопиловому протопланетному диску утворилися згущення речовини, що породили при стисканні тверді планети зималі і, можливо, зародки планет. Суть теорії освіти Місяця у цьому, що зародки Землі та Місяця могли утворитися внаслідок стиснення загального батьківського розрідженого згущення. Розрахунки Д. Незвірного та ін. (Nesvorny et al., 2010) показали, який має бути кутовий момент згущення для того, щоб при стисканні він породив супутникову систему, а не стиснувся в одне тіло. Іпатов (2018) показав, що необхідний для утворення супутникової системи кутовий момент міг бути отриманий при зіткненні двох згущень, що породили згущення, при стисненні якого утворилися зародки Землі та Місяця.Такого кутового моменту не було у згущень, що породили зародки інших планет земної групи без супутників. Тому ці планети залишилися без великих супутників. Як і в мультиимпактной моделі, зародок Місяця міг зростати переважно з допомогою збору і приєднання збідненого залізом речовини кори і мантії Землі, викинутого з поверхні зародка Землі під час зіткнень із нею небесних тіл, деякі з яких могли бути невеликими. Таким чином, зародок Місяця утворився з того ж згущення, що і Земля, і зростав в основному за рахунок речовини, викинутої із зародка нашої планети.

Теорія Іпатова, на відміну від інших, пояснює, чому супутник, подібний до Місяця, не сформувався біля інших планет земної групи. Імовірність зіткнення двох розріджених згущень, що породжують згущення з кутовим моментом, достатнім для освіти при стисканні згущення бінарної системи, що складається з двох зародків, невелика. Згущення, що породили зародки інших планет земної групи, не мали кутового моменту, необхідного для освіти при їхньому стисканні великого супутника. Зародок Місяця, що утворився при стисканні згущення, сприяв захопленню речовини, викинутої з Землі, що росте, при її численних зіткненнях з планетезімалями. У рамках моделей мультиімпактів і коаккреції цей зародок міг зростати набагато швидше, ніж у випадку, коли такого досить великого зародка Місяця спочатку не було.

Як зазначають вчені, на сьогоднішній день модель, згідно з якою зародки Місяця та Землі з'явилися в результаті стиснення загального розрідженого згущення, є найбільш обґрунтованою.

Різні процеси формування Місяця розглянуті в науковій статті «Процеси міграції в Сонячній системі та їх роль в еволюції Землі та планет» у журналі «Успіхи фізичних наук». Докладніше питання формування Місяця було розглянуто у статті: Іпатов З. І. Формування зародків Землі та Місяця із загального розрідженого згущення та їх подальше зростання // Астрономічний вісник, 2018, т.д. 52 №5, c. 411–426

Підготовлено за підтримки Мінобрнауки