реферат скачать
 

Курсовая: Луна

Курсовая: Луна

Луна

Оглавление:..........................................

Список иллюстраций:..................................

План:................................................

Введение.............................................

Движение луны........................................

Форма Луны...........................................

Фазы Луны............................................

Поверхность Луны.....................................

Рельеф лунной поверхности............................

Происхождение Луны...................................

Новый этап исследования Луны........................

Человек на Луне.....................................

Лунный грунт........................................

Внутреннее строение Луны............................

Международно - правовые проблемы....................

Полеты космических кораблей “Аполлон”...............

Использованная литература:..........................

Список иллюстраций:

Фазы Луны..............

Схематическая карта обратной стороны Луны............

Кратер Коперник.....................................

Автоматическая межпланетная станция "Луна - 1"......

Первый человек на Луне..............................

Автоматическая станция "Луна - 9"...................

Самоходный аппарат "Луноход - 1"....................

Астронавт на Луне с электромобилем..................

План:

1. Введение

2. Движение Луны

3. Форма Луны

4. Фазы Луны

5. Поверхность Луны

6. Рельеф лунной поверхности

7. Происхождение Луны

8. Новый этап исследования Луны

9. Человек на Луне

10. Лунный грунт

11. Внутреннее строение Луны

12. Международно - правовые проблемы

Введение.

ЛУНА, единственный естественный спут­ник Земли и ближайшее к нам небесное

тело; среднее расстояние до Луны - 384000 километров, астрономический знак (.

Движение луны.

Луна движется вокруг Земли со средней скоростью 1,02 км/сек по

приблизительно эллиптической орбите в том же направлении, в котором движется

по­давляющее большинство других тел Солнеч­ной системы, то есть против

часовой стрелки, сели смотреть на орбиту Луны со стороны Северного полюса

мира. Большая полуось орбиты Луны, равная среднему расстоянию меж­ду центрами

Земли и Луны, составляет 384 400 км (приблизительно 60 земных радиусов).

Вследствие эллиптичности орби­ты и воз­мущений расстояние до Луны колеблется

между 356 400 и 406 800 км. Период обраще­ния Луны вокруг Земли, так

называемый сидерический (звездный) месяц равен 27,32166 суток, но

подвержен небольшим колебаниям и очень малому вековому сокращению. Движение

Луны вокруг Земли очень сложно, и его изучение составляет одну из труднейших

задач небесной ме­ханики. Эллиптическое движение представ­ляет собой лишь

грубое приближение, на него накладываются многие возмуще­ния, обусловленные

притяжением Солнца, планет и сплюснутостью Земли. Главней­шие из этих

возмущений, или неравенств, были открыты из наблюдений задолго до

теоретического вы­вода их из закона всемирного тяготения. Притяжение Луны

Солнцем в 2,2 раза сильнее, чем Землей, так что, строго говоря, следовало бы

рассматривать движение Луны вокруг Солнца и возмущения этого движения Землей.

Однако, поскольку исследователя интересует движение Луны, каким оно видно с

Земли, гравитационная тео­рия, которую разрабатывали многие круп­нейшие

ученые, начиная с И. Ньютона, рассматривает движение Луны именно вок­руг

Земли. В 20 веке пользуются теорией американского математика Дж. Хилла, на

основе которой американский астроном Э. Браун вычислил (1919) математические,

ряды и составил таблицы, содержащие широту, долготу и параллакс Луны.

Аргументом служит время.

Плоскость орбиты Луны наклонена к эклиптике под углом 5о8”43”,

подверженным небольшим колебаниям. Точки пересечения орбиты с эклиптикой,

называются восходящим и нисходящим узлами, имеют неравномерное попятное

движение и совершают полный оборот по эклиптике за 6794 суток (около 18 лет),

вследствие чего Луна возвращается к одному и тому же узлу через интервал

времени - так называемый драконический месяц, - более короткий, чем

сидерический и в среднем равный 27.21222 суток, с этим месяцем связана

периодичность солнечных и лун­ных затмений. Луна вращается вокруг оси,

наклоненной к плоскости эклиптики под углом 88°28', с периодом, точно равным

сидерическому месяцу, вслед­ствие чего она повернута к Земле всегда одной и той

же стороной. Такое совпаде­ние периодов осевого вращения и орби­тального

обращения не случайно, а выз­вано трением приливов, которое Земля производила

в твердой или некогда жидкой оболочке Луны. Однако сочетание равномерного

враще­ния с неравномерным движением по ор­бите вызывает небольшие периодические

от­клонения от неизменного направления к Земле, достигающие 7° 54' по долготе,

а наклон оси вращения Луны к плоскости ее орбиты обусловливает отклонения до

6°50' по широте, вследствие чего в разное время с Земли можно видеть до 59 %

всей поверхности Луны (хотя области близ краев лунного диска видны лишь в

сильном перспективном ракурсе); та­кие отклонения называются либрацией Луны.

Плоскости экватора Луны, эклиптики и лун­ной орбиты всегда пересекаются по

одной прямой (закон Кассини).

Форма Луны.

Форма Луны очень близка к шару с радиусом 1737 км, что равно 0,2724

экваториального радиуса Земли. Площадь поверхности Луны составляет 3,8 * 10

7 км2, а объем 2,2 * 1025 см3. Более

детальное опреде­ление фигуры Луны затруднено тем, что на Луне, из за

отсутствия океанов, нет явно выраженной уровенной поверхности по отношению к

которой можно было бы опре­делить высоты и глубины; кроме того, поскольку Луна

повернута к Земле одной стороной, измерять с Земли радиусы то­чек поверхности

видимого полушария Луны (кроме точек на самом краю лунною диска) представляется

возможным лишь на основании слабого стереоскопического эф­фекта, обусловленного

либрацией. Изу­чение либрации позволило оценить разность главных полуосей

эллипсоида Луны. Полярная ось меньше экваториальной, направленной в сторону

Земли, примерно на 700 м и меньше экваториальной оси, перпендикулярной

направлению на Землю, на 400 м. Таким образом, Луна под влиянием приливных сил,

немного вытянута в сторону Земли. Масса Луны точнее всего определяется из

наблюдений её искусственных спутников. Она в 81 раз меньше массы земли, что

соответствует 7.35 *1025 г. Средняя плотность Луны равна 3,34 г. см

3 (0.61 средней плотности Земли). Ускорение силы тяжести на поверхности

Луны в 6 раз больше, чем на Земле, составляет 162.3 см. сек2 и

уменьшается на 0.187 см. сек2 при подъеме на 1 километр. Первая

космическая скорость 1680 м. сек, вторая 2375 м. сек. Вследствие малого

притяжения Луна не смогла удержать вокруг себя газовой оболочки, а также воду в

свободном состоянии.

Фазы Луны.

Не будучи самосветящейся, Луна видна только в той части, куда падают солнечные

лучи, либо лучи, отраженные Землей. Этим объясняются фазы Луны. Каждый месяц

Луна, двигаясь по орбите, проходит между Землей и Солнцем и обращена к нам

темной стороной, в это время происходит новолуние. Через 1 - 2 дня после этого

на западной части неба появляется узкий яркий серп молодой Луны. Остальная

часть лунного диска бывает в это время слабо освещена Землей, повернутой к Луне

своим дневным полушарием. Через 7 суток Луна отходит от Солнца на 900

, наступает первая четверть, когда освещена ровно половина диска Луны и

терминатор, то есть линия раздела светлой и темной стороны, становится прямой -

диаметром лунного диска. В последующие дни терминатор становится выпуклым, вид

Луны приближается к светлому кругу и через 14 - 15 суток наступает полнолуние.

На 22-е сутки наблюдается последняя четверть. Угловое расстояние Луны от солнца

уменьшается, она опять становится серпом и через 29.5 суток вновь наступает

новолуние. Промежуток между двумя последовательными новолуниями называется

синодическим месяцем, имеющем среднюю продолжительность 29.5 суток.

Синодический месяц больше сидерического, так как Земля за это время проходит

примерно 113 своей орбиты и Луна, чтобы вновь проити между Землей и

Солнцем, должна пройти дополнительно еще 113 часть своей орбиты, на

что тратится немногим более 2 суток. Если новолуние происходит вблизи одного из

узлов лунной орбиты, происходит солнечное затмение, а полнолуние близ узла

сопровождается лунным затмением. Легко наблюдаемая система фаз Луны послужила

основой для ряда календарных систем.

Поверхность Луны.

Поверхность Луны довольно темная, ее альбедо равно 0.073, то есть она отражает

в среднем лишь 7.3 % световых лучей Солнца. Визуальная звездная величина

полной Луны на среднем расстоянии равна - 12.7; она посылает в полнолуние на

Землю в 465 000 раз меньше света, чем Солнце. В зависимости от фаз, это

количество света уменьшается гораздо быстрее, чем площадь освещен­ной части

Луны, так что когда Луна находится в четверти, и мы видим половину ее диска

светлой, она посылает нам не 50 %, а лишь 8 % света от полной Луны Показатель

цвета лунного света равен + 1.2, то есть он заметно краснее солнечного. Луна

вра­щается относительно Солнца с периодом, равным синодическому месяцу, поэтому

день на Луне длится почти 1.5 сутки и столько же продолжается ночь. Не будучи

защищена атмосферой, поверхность Луны нагревается днем до + 110о С,

а ночью остывает до -120° С, однако, как показали радионаблюдения, эти огромные

колебания температуры проникают вглубь лишь на несколько дециметров вследствие

чрезвычайно слабой теп­лопроводности поверхностных слоев. По той же причине и

во время полных лун­ных затмений нагретая поверхность бы­стро охлаждается, хотя

некоторые места дольше сохраняют тепло, вероятно, вслед­ствие большой

теплоемкости (так называемые “горя­чие пятна”).

Даже невооруженным глазом на Луне видны неправильные темноватые протяжённые

пятна, которые были приняты за моря; название сохранилось, хотя и было

установлено, что эти образования ничего общего с земными морями не имеют.

Телескопические наблюдения, которым положил начало в 1610 Г. Галилей,

позволили об­наружить гористое строение поверхности Луны. Выяснилось, что

моря - это равнины более темного оттенка, чем другие области, иногда

называемые континентальны­ми (или материковыми), изобилующие горами,

большинство которых имеет коль­цеобразную форму (кратеры). По много­летним

наблюдениям были составлены подробные карты Луны. Первые такие кар­ты издал в

1647 Я. Гевелий в Ланцете (Гданьск). Сохранив термин “моря”, он присвоил

названия также и главней­шим лунным хребтам - по аналогичным земным

образованием: Апеннины, Кав­каз, Альпы. Дж. Риччоли в 1651 дал обширным

темным низменностям фантастические названия: Океан Бурь, Море Кризисов, Море

Спокойствия, Мо­ре Дождей и так далее, меньше примыкаю­щие к морям темные

области он назвал заливами, например, Залив Радуги, а неболь­шие неправильные

пятна - болотами, например Болото Гнили. Отдельные горы, главным образом

кольцеобразные, он назвал именами выдающихся ученых: Коперник, Кеплер, Тихо

Браге и другими. Эти названия сохранились на лунных картах и поныне, причем

добавлено много новых имен вы­дающихся людей, ученых более позднего времени.

На картах обратной стороны Луны, составленных по наблюдениям, выпол­ненным с

космических зондов и искусст­венных спутников Луны, появились имена К. Э.

Циолковского, С. П. Королева, Ю. А. Гагарина и других. Подробные и точные

карты Луны были составлены по телескопическим наблюдениям в 19 веке немецкими

астрономами И. Медлером, Й. Шмидтом и др. Карты составлялись в

ортографической проекции для средней фазы либрации, то есть примерно такими,

какой Луна видна с Земли. В конце 19 века начались фотографические наблюдения

Луны.

В 1896-1910 большой атлас Луны был издан французскими астрономами М. Леви и

П. Пьюзе по фотографиям, полученным на Парижской обсерватории; позже

фотографический альбом Луны издан Ликской обсер­ваторией в США, а в середине

20 века Дж. Койпер (США) составил несколько детальных атласов фотографий

Луны, полученных на крупных телескопах разных астрономических обсерваторий. С

помощью современных телескопов на Луне можно заметить, но не рассмотреть

кратеры размером около 0,7 километров и трещины шириной в первые сот­ни

метров.

Рельеф лунной поверхности.

Рельеф лунной поверхности был в основном выяснен в результате мно­голетних

телескопических наблюдений. “Лунные моря”, занимающие около 40 % видимой

поверхности Луны, представляют собой равнинные низменности, пересе­ченные

трещинами и невысокими изви­листыми валами; крупных кратеров на морях

сравнительно мало. Многие моря окружены концентрическими кольцевы­ми

хребтами. Остальная, более светлая поверхность покрыта многочисленными

кратерами, кольцевидными хребтами, бо­роздами и так далее. Кратеры менее 15-

20 километров имеют простую чашевидную форму, бо­лее крупные кратеры (до 200

километров) состоят из округлого вала с крутыми внутренними склонами, имеют

сравнительно плоское дно, более углубленное, чем окружающая местность, часто

с центральной горкой. Высоты гор над окружающей местностью определяются по

длине теней на лунной поверхности или фотометрическим способом. Таким путем

были составлены гипсометрические карты масштаба 1: 1 000000 на большую часть

видимой стороны. Однако абсолютные высоты, расстояния точек поверхности Луны

от центра фигуры или массы Луны определяются очень неуверен­но, и основанные

на них гипсометрические кар­ты дают лишь общее представление о ре­льефе Луны.

Гораздо подробнее и точнее изучен рельеф краевой зоны Луны, которая, в

за­висимости от фазы либрации, ограничи­вает диск Луны. Для этой зоны

немецкий ученый Ф. Хайн, советский ученый А. А. Нефедьев, американский ученый

Ч. Уотс составили гипсометрические карты, которые используются для учета

неровностей края Луны при наблюде­ниях с целью определения координат Луны

(такие наблюдения производятся мери­дианными кругами и по фотографиям Луны на

фоне окружающих звезд, а также по наблюдениям покрытий звезд).

Микрометрическими измерениями определены по отношению к лунному экватору и

среднему ме­ридиану Луны селенографические координаты нескольких основных

опорных точек, которые служат для при­вязки большого числа других точек

поверх­ности Луны. Основной исходной точкой при этом является небольшой

правильной формы и хорошо видимый близ центра лунного диска кратер Мёстинг.

Структура по­верхности Луны была в основном изучена фотометрическими и

поляриметрическими наблюде­ниями, дополненными радиоастрономическими

исследованиями.

Кратеры на лунной поверхности имеют различный относительный возраст: от

древних, едва различимых, сильно пере­работанных образований до очень четких

в очертаниях молодых кратеров, иногда окруженных светлыми “лучами”. При этом

молодые кратеры перекрывают более древние. В одних случаях кратеры врезаны в

поверхность лунных морей, а в других - горные породы морей пере­крывают

кратеры. Тектонические разрывы то рассекают кратеры и моря, то сами

пере­крываются более молодыми образова­ниями. Эти и другие соотношения

позво­ляют установить последовательность воз­никновения различных структур на

лун­ной поверхности; в 1949 советский ученый А. В. Хабаков разделил лунные

образо­вания на несколько последовательных возраст­ных комплексов. Дальнейшее

развитие такого подхода позволило к концу 60-х годов составить

среднемасштабные геологические карты на значительную часть поверхности Луны.

Абсолютный возраст лунных образований известен пока лишь в нескольких точках;

но, используя некоторые косвенные методы, можно установить, что возраст

наиболее молодых крупных кратеров составляет десятки и сочни миллионов лет,

а основная масса крупных кратеров возникла в “доморской” период, 3-4 млрд.

лет назад.

В образовании форм лунного рельефа принимали участие как внутренние силы, так

и внешние воздействия. Расчеты термической истории Луны показывают, что

вскоре после её образования недра были разогреты радиоактивным теплом и в

значительной мере расплавлены, что привело к интенсивно­му вулканизму на

поверхности. В результате образовались гигантские лаво­вые поля и некоторое

количество вулканических кратеров, а также многочисленные тре­щины, уступы и

другое. Вместе с этим на по­верхность Луны на ранних этапах выпадало огромное

количество метеоритов и асте­роидов - остатков протопланетного об­лака, при

взрывах которых возникали кра­теры - от микроскопических лунок до коль­цевых

структур поперечником во много десятков, а возможно и до нескольких сотен

километров. Из-за отсутствия атмосферы и гидросфе­ры значительная часть этих

кратеров сохрани­лась до наших дней. Сейчас метеориты выпадают на Луну

гораздо реже; вулка­низм также в основном прекратился, по­скольку Луна

израсходовала много тепловой энергии, а радиоактивные элементы были вынесены

во внешние слои Луны. Об остаточном вулканизме свидетельствуют истечения

углеродосодержащих газов в лунных кратерах, спектрограммы которых были

впервые получены советским астро­номом Н. А. Козыревым.

Происхождение Луны.

Происхождение Луны окончательно еще не установлено. Наиболее разрабо­таны три

разные гипотезы. В конце 19 в. Дж. Дарвин выдвинул гипотезу, согласно которой

Луна и Земля первоначально состав­ляли одну общую расплавленную массу,

скорость вращения которой увеличивалась по мере ее остывания и сжатия; в

результате эта масса разорвалась на две части: большую - Землю и меньшую -

Луну. Эта гипотеза объясняет малую плотность Луны, образованной из внешних

слоев первона­чальной массы. Однако она встречает серьезные возражения с

точки зрения механизма подобного процесса; кроме того, между породами земной

оболочки и лунными породами есть существенные геохимические различия.

Гипотеза захвата, разработанная немецким ученым К. Вейцзеккером, шведским

ученым Х. Альфвеном и американским ученым Г. Юри, предполагает, что Луна

первоначально была малой планетой, которая при прохождении вблизи Земли в

результате воздействия тяготения последней превратилась в спут­ник Земли.

Вероятность такого события весьма мала, и, кроме того, в этом случае

следовало бы ожидать большего разли­чия земных и лунных пород.

Согласно третьей гипотезе, разрабатывавшейся советскими учеными - О. Ю.

Шмидтом и его последователями в середине 20 века, Луна и Земля образовались

одновременно путем объединения и уплотнения боль­шого роя мелких частиц. Но

Луна в целом имеет меньшую плотность, чем Земля, поэтому вещество

протопланетного облака должно было разделиться с концентра­цией тяжелых

элементов в Земле. В свя­зи с этим возникло предположение, что первой начала

формироваться Земля, окруженная мощной атмосферой, обога­щенной относительно

летучими силика­тами; при последующем охлаждении ве­щество этой атмосферы

сконденсирова­лось в кольцо планетезималей, из которых и образовалась Луна.

Последняя гипотеза на современном уровне знаний (70-е годы 20 века)

представляется наиболее предпо­чтительной.

Новый этап исследования Луны.

Неудивительно, что первый полет космического аппарата выше околоземной орбиты

Страницы: 1, 2


ИНТЕРЕСНОЕ



© 2009 Все права защищены.