Чи є життя на Місяці?

Вишнівська загальноосвітня  школа №4

Проект

На тему: «Чи є життя  на Місяці?»

 

 

23.11.2012 р.

 

 

 

 

 

 

Виконала: учениця 10-б класу                                                                                                                              Коцюрба Ольга                                                                                                                                              Вчитель: Тимохіна О.С 

Зміст

1. Вступ 2

1. Походження місяця 3

2. Форма Місяця 3
3. Орбіта 4
4. Рух місяця 5
5. Рельєф місячної поверхні 7

2. Новий етап дослідження Місяця 8

1. Людина на Місяці 11
2. Місячний ґрунт 12
3. Внутрішня будівля Місяця 13
4. Самохідний апарат "Місяцехід - 1" 14
5. На місяці знайшли життя! 15
6. На Місяці є хтось ще 15

3. Висновок 18

 

 

Вступ

Місяць (лат. Luna) - єдиний природний супутник Землі. Це друга за яскравістю об'єкт на земній небосхилі після Сонця і п'ятим за величиною природний супутник у Сонячній системі. Також, є першою (і на 2008 рік єдиним) неземним об'єктом, на якому побувала людина.  Відстань від Землі до Місяця дорівнює 384.4 тис. км. Діаметр Місяця дорівнює 3474 км, трохи більше, ніж чверть діаметра Землі. Відповідно, розмір Місяця за обсягом становить лише 2% від об'єму Землі. За меншої маси сила гравітації на Місяці в 6 разів менше ніж, на Землі. Маса Місяця у 81,3 рази менша від маси Землі, а прискорення вільного падіння на місячній поверхні 163 см/с2. Місяць - дуже великий супутник і тому систему Земля-Місяць часто називають подвійною планетою. Період обертання Місяця навколо Землі становить 27.3 днів. З причини того, що Місяць має досить великою масою і знаходиться відносно близько до Землі, ми спостерігаємо гравітаційна взаємодія між ними, у вигляді припливів і відливів. Припливи більш помітні на узбережжі океанів, де вони досягають величини декількох метрів, також вони існують і в закритих водоймах, і навіть в земній корі. В результаті припливів і відливів відбувається втрата енергії в системі Земля-Місяць через тертя, що виникає між океанами і дном, і між земною корою і мантією. Ця втрата енергії веде до того, що сила взаємодії між Землею і Місяцем постійно знижується, цим і пояснюється, що відстань між Землею і Місяцем збільшується приблизно на 4 см кожен рік.

Маров М.Я. пише, що найбільшими деталями місячної поверхні є "моря" і великі гірські  райони. На фотографії Місяця можна  побачити світлі ділянки поверхні - материки. Вони займають біля 60% видимого із Землі диска. Материкові області  утворюють загальний фон, на який накладаються темні простори "моря", які займають западини. "Моря" на поверхні Місяця розташовані нерівномірно. По відношенню до всієї місячної поверхні материкові області займають 83,1% його площі, "моря" - 16,9%.

   Встановлено, що вік порід на  материках 4,6 млрд. років і він  є віком Місяця взагалі. Породи "морів" молодші - 3,7-2,5 млрд. років. На підставі цього вчені  вважають, що материки утворились  під час першої фази розплавлення  Місяця (4,0-4,6 млрд. років тому), а пізніше  (2-3,5 млрд. років тому) відбувались  грандіозні виливи рідкої базальтової  магми, що заповнила пониження  і вирівняла їх. Але є і метеоритна  гіпотеза походження "морів"  та ін.

   Максимальна амплітуда висот  на Місяці 11 км. Більшість морських  басейнів мають овальну форму  і часто оточені кільцевими  горами. Під ними в основі кори  залягають тіла з додатньою  гравітаційною аномалією - маскони.

Походження місяця

Перші теорії утворення Місяця передбачали, що він утворився зі первинної газо-пилової хмари  разом із Землею (як подвійна планета). Однак головним питанням такої теорії є пояснення значного збіднення залізом та спорідненими з ним елементами. Виходячи з середньої густини 3,34 г/см³ Місяць містить лише близько 5% залізонікелевої фази. Це значно менше, ніж вміст заліза у вуглецевих хондритах (28%), які вважаються залишками первинної протопланетної хмари, та менше, ніж у складі Землі (37%) чи інших планет земної групи (середня густина Меркурія — 5,94 г/см³, Венери — 5,54 г/см³, Марса — 3,94 г/см³).

Інші вчені пропонували  теорії, за якими Місяць утворився  в якихось інших місцях сонячної системи, збіднених залізом, і був  захоплений Землею пізніше. Однак захоплення такого великого космічного тіла як Місяць із далекої орбіти видається вкрай малоймовірним. Переконливо пояснити значне збіднення Місяця на залізо (порівняно зі складом первинної протопланетної хмари) теж не вдається. Крім того, місячні базальти дуже подібні за складом до земних базальтів серединно-океанічних хребтів. Ізотопний склад кисню в них свідчить про споріднене походження Землі та Місяця (і відрізняється від хондритів).

Тому час від часу виникали гіпотези про відокремлення Місяця від Землі. Зокрема, таку теорію пропонував Дж. Дарвін (син Ч. Дарвіна).

Останнім часом набули популярності теорії, за якими Місяць утворився внаслідок зіткнення  із Протоземлею іншої протопланети приблизно марсіанського розміру. Імовірним місцем її утворення могла бути одна з троянських точок Лагранжа на земній орбіті. Цей планетоїд назвали Тейя, на честь давньогрецького титана Тейї — матеріСелени.  Однак подібні теорії не пояснюють деякі особливості хімічного складу Місяця та його порід. Зокрема, з ізотопного складу місячних порід випливає, що на відміну від Землі, Місяцем втрачено майже весь первинний свинець, а той, що наразі входить до складу місячних порід, має радіогенне походження (тобто, утворився внаслідок радіоактивного розпаду урану та торію). Крім того, теорія не пояснює існуючий розподіл моменту імпульсу у системі Земля — Місяць.

Форма Місяця

 

Форма Місяця дуже близька до кулі з радіусом 1737 км, що дорівнює 0,2724 екваторіального  радіуса Землі. Площа поверхні Місяця складає 3,8 * 107 км2, а обсяг 2,2 * 1025. Більш  детальне визначення фігури Місяця утруднене  тим, що на Місяці, із за відсутності  океанів, немає явно вираженої рівної поверхні стосовно 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 півосей еліпсоїда Місяця. Полярна вісь менше екваторіальної, спрямованої убік Землі, приблизно  на 700 м і менше екваторіальній осі, перпендикулярної 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. (0.61 середньої щільності Землі). Прискорення  сили ваги на поверхні Місяця в 6 разів  більше, ніж на Землі, складає 162.3 і  зменшується на 0.187 при підйомі  на 1 кілометр. Перша космічна швидкість 1680 м/сек., друга 2375 м/сек. Унаслідок  малого притягання Місяць не зміг удержати навколо себе газової оболонки, а  також воду у вільному стані.

Орбіта

 

З давніх часів люди намагалися описати і пояснити рух Місяця, використовуючи все точніші теорії.

Основою сучасних розрахунків  є теорія Брауна. Створена на рубежі XIX—XX століть, вона пояснювала рух Місяця з точністю вимірювальних приладів того часу. При цьому в розрахунку використовувалося більше 1400 членів (коефіцієнтів і аргументів при тригонометричних функціях).

Сучасна наука може розраховувати  рух Місяця і перевіряти розрахунки на практиці з ще більш високою точністю. Так, для розрахунку позиції Місяця з точністю вимірювань лазерної локації застосовуються вирази з десятками тисяч членів і не існує межі кількості членів у виразі, якщо буде потрібно ще більш висока точність.

У першому наближенні можна  вважати, що Місяць рухається по еліптичній орбіті з ексцентриситетом 0,0549 і  великої півосі 384 399 км. Реальний рух Місяця досить складний, при його розрахунку необхідно враховувати безліч чинників, наприклад, сплюснутістю Землі і сильний вплив Сонця, яке притягує Місяць в 2,2 раза сильніше, ніж Земля. Більш точно рух Місяця навколо Землі можна представити як поєднання декількох рухів:

• обертання навколо Землі по еліптичній орбіті з періодом 27,32166 доби, це так званий сидеричний місяць (тобто рух виміряна відносно зірок);
• поворот площини місячної орбіти, її вузлів (точок перетину орбіти з екліптикою) з періодом 18,6 років. Рух процесійний, тобто довготи вузлів зменшуються;
• поворот великої осі місячної орбіти (лінії апсид) з періодом 8,8 років (відбувається в протилежному напрямку, ніж зазначений вище рух вузлів, тобто довгота перигею збільшується);
• періодична зміна нахилу місячної орбіти по відношенню до екліптики від 4° 59'до 5° 19';
• періодична зміна розмірів місячної орбіти: перигея від 356,41 Мм до 369,96 Мм, апогею від 404,18 Мм до 406,74 Мм;
• поступове віддалення Місяця від Землі внаслідок приливного прискорення (приблизно на 4 см на рік), при цьому неперіодична складова її орбіти являє собою повільно розкрчуєму спіраль.

Хоча Місяць і обертається  навколо своєї осі, він завжди звернений до Землі одним і  тим же боком. Справа в тому, що Місяць робить один оберт навколо своєї  осі за той же час (27,3 доби), що й  один оберт навколо Землі. А оскільки напрямки обох обертань збігаються, протилежний  бік Місяця з Землі побачити неможливо. Щоправда, оскільки обертання Місяця навколо Землі еліптичною орбітою  відбувається дещо нерівномірно, внаслідок лібрації з Землі можна спостерігати більше половини (близько 59%) місячної поверхні.

Рух місяця

 

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 називаний сидеричний (зоряний) місяць дорівнює 27,32166 доби, але підданий невеликим коливанням і дуже малому віковому скороченню. 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 збурювань, обумовлені притяганням  Сонця, планет і сплюснутістю Землі. Найголовніші з цих збурювань, чи нерівностей, минулого відкриті зі спостережень задовго до теоретичного висновку їх із закону всесвітнього тяжіння.

Притягання  Місяця Сонцем у 2,2 рази сильніше, ніж  Землею, так що, строго говорячи, варто  було б розглядати рух Місяця навколо  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 Э. Браун обчислив (1919) математичні, ряди і склав таблиці, що містять  широту, довготу і паралакс Місяця. Аргументом служить час.

  Площина орбіти Місяця нахилена  до екліптики під кутом 5про8" 43", підданим невеликим коливанням. Крапки перетинання орбіти з  екліптикою, називаються висхідним  і спадним вузлами, мають нерівномірний  назадній рух і роблять повний  оборот по екліптиці за 6794 доби (близько 18 років), унаслідок чого  Місяць повертається до тому  самому вузла через інтервал  часу - так званий драконічний  місяць, - більш короткий, чим сидеричний  і в середньому рівний 27.21222 доби, з цим місяцем зв'язана періодичність  сонячних і місячних затьмарень.

Місяць  обертається навколо осі, нахиленої  до площини екліптики під кутом 88°28', з періодом, точно рівним сидеричному  місяцю, унаслідок чого вона повернена  до Землі завжди однієї і тією же 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 із Землі можна бачити до 59% усієї 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).