Главная Учебная литература План исследование луны в древности физические условия на луне. Физические условия на луне Условия на луне

План исследование луны в древности физические условия на луне. Физические условия на луне Условия на луне

Н а Луне невооруженным глазом можно видеть темные пятна. В бинокль, а еще лучше в телескоп очертания их выступают более отчетливо. Это обширные равнины на лунной поверхности. Первые наблюдатели, рассматривавшие Луну в телескоп, приняли их за водоемы и назвали морями. Но на Луне нет ни воды, ни льда. Если когда-нибудь они там и были, то давно уже испарились и улетучились в пространство. Объясняется это тем, что сила тяжести на Луне в 6 раз меньше, чем на Земле. Луна не могла долгое время удерживать около себя сколько-нибудь значительное количество паров воды и газов.

В том, что на Луне нет заметной атмосферы, можно убедиться, наблюдая, как внезапно, без всякого потускнения, исчезает звезда, когда ее закрывает, двигаясь по небу, Луна. Тени гор на Луне резко очерчены.

Так как на Луне нет атмосферы , то не может быть на ней и ветра. Там постоянно безоблачное черное небо, на котором и при ярком Солнце блистают звезды. Голубую окраску небу на Земле дает воздух. Рассеивая солнечные лучи, он мешает нам видеть звезды днем, так как делает фон всего небосвода ярче, чем звезды.

Благодаря отсутствию атмосферы палящие лучи Солнца в течение лунного дня могут поднимать температуру поверхности Луны до плюс 120?; зато после захода Солнца температура быстро понижается и доходит ночью до минус 160?.

Так как на Луне нет ни воды, ни воздуха, ее поверхность не размывается и не выветривается. Различные неровности на лунной поверхности - ее горы и впадины - лучше всего видны около первой и последней четверти, когда косо падающие солнечные лучи создают там удлиненные тени. По этим теням ученые измерили высоту лунных гор: некоторые из них достигают 7000 м.

Много дают для изучения поверхности Луны фотоснимки, полученные с большим увеличением. На них можно увидеть широкую темноватую равнину, которую назвали Морем дождей, а по краям ее - цепи гор и отдельные кольцевые горы. Другая часть поверхности Луны сплошь покрыта кольцевыми горами и кратерами самых разнообразных размеров. Диаметр наибольших из них достигает 200 км.

Но как могли образоваться большие кратеры или громадные равнины, окаймленные цепями гор? Этот вопрос наука пока еще окончательно не решила. Русский геолог А. П. Павлов полагал, что некогда горячие массы прорывались в отдельных местах из недр Луны на поверхность и образовывали расплавленные озера и моря. Вулканическая магма постепенно застывала, нагромождая у краев затвердевшие скалы. В середине же этих пространств поверхность несколько опускалась, образуя обширные равнины.

Некоторые ученые считают, что кратеры могли образоваться в результате падения на Луну огромных метеоритов.

Кроме обширных равнин, горных хребтов и многочисленных кольцевых гор, покрывающих поверхность, на фотографии Луны можно видеть трещины, складки и особые светлые полосы, лучеобразно расходящиеся от некоторых больших кратеров. Почти всем крупным формам рельефа на Луне даны различные названия : для горных хребтов взяты названия земных (Кавказ, Альпы, Апеннины и т. п.), для кратеров - имена знаменитых ученых (Коперника, Кеплера, Тихо и др.)

1. Исследование луны в древности

2. Физические условия на луне

а. Отсутствие атмосферы

б. Смена лунных фаз

3. Рельеф луны

а. Первые карты. Форма поверхности

б. Создание кратеров. Метеориты.

в. Полет космических кораблей, изучение луны.

г. Лунные породы.

4. Обратная сторона луны

5. Магнетизм луны.

6. Человек на луне

ЛУННЫЙ СОНЕТ

Луна и лотос… Все стихи Востока
Вас воспели. Прославил Восток
Лучистый диск, сияющий высоко,
Любви и славы сладостный цветок.

Луна и лотос… источает лотос

Сой нежный запах над безмолствием вод,

И лунный свет все так же тихо льется…

Но на Луне сегодня – луноход.

Была Луна им заново открыта,

И, связь наладив, известил он нас,
Что найден им кусок метеорита,
Что плоть луны – базальт и диабаз…

Все так же льется древний лунный свет,
Но я пишу по-новому сонет.

Лодонгийн Тудэв

«ДРЕВНЯЯ» ЛУНА

Луна – естественный спутник Земли и самое близкое к Земле небесное тело и потому изучено лучше всего, но несколько тысячелетий назад с каким изумлением следил первобытный человек за лунным диском! Задумчивое и таинственное светило, тусклое ночное солнце, одиноко блуждающий по безмолвному небесному небосводу шар – Луна во все времена и у всех народов в особенности привлекала к себе человеческие взоры и мысли. Луна подвергалась превратностям людского мнения. Жюль Верн, Сирано де Бержерак и другие писатели, фантазеры воображали, а некоторые и утверждали, что Луна населена живыми существами и богата плодотворной жизнью. До изобретения телескопа философы, вполне естественно, склонны были видеть в луне землю, аналогичную той, не которой мы живем. Когда Галилей, направив первую зрительную трубу на этот шар, нашел там горы и долины, подобные разнообразным формам рельефа поверхности нашей планеты, и обширные серые равнины, которые легко могли быть приняты за моря – сходство между этими мирами и нашим казалось очевидным, и его тотчас же населили не только человеческими существами, но и различными животными. Были составлены первые карты, и большие темные пятна было условленно окрестить именем «моря», которое они носят и теперь.

Астрономы, мыслители были уверены, что за увеличением телескопов последуют быстрые успехи, и в царствование Людовика ХIV предположено даже было построить «трубу длиной 100 тысяч футов для рассматривания существующих на Луне животных». Но как не старались оптики, их успехи далеко не могла идти наравне с воображением. Когда стали ясно различать поверхность лунных морей, оказалось, что она не жидкая и не гладкая, а песчаная и неровная. На этом светиле не удалось открыть ни одного настоящего морф, ни одного озера, ни малейшего следа присутствия воды в какой бы то ни было форме: в виде облаков, снега или льда. Не менее внимательное наблюдение звезд и планет в момент покрытия их проходящего перед нами Луною показывало сверх того, что свет этих светил, когда они приходят в соприкосновение с лунным краем, нисколько не ослабевает и не преломляется и что этот шар не окружен какой-либо заметной атмосферой. Постепенная лунная жизнь рассеивалась как дым и мало-помалу вошло в привычку помещать в астрономических книгах фразу: "Луна – безжизненное светило". Сегодня это доказано и теоретически, и практически. Луна лишена атмосферы и воды, которая без плотной атмосферы в жидком виде существовать не может. Без атмосферы существование какой-либо органической жизни невозможно.

ФИЗИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ НА ЛУНЕ

Как уже было сказано: Луна самое близкое к земле небесное тело, и поэтому изучена лучше всего. Ближайшие к нам планеты находятся примерно в 100 раз дальше. Луна меньше Земли по диаметру вчетверо, ее радиус равен 1738 км, или 0,272 радиуса Земли. Масса ее меньше Земли в 81 раз и равна 0,0123 массы Земли. Масса Луны надежно определена по движению ее искусственных спутников, неоднократно выводимых на селеноцентрические орбиты, т.е. орбиты вокруг луны (от греч. «Селена» – Луна). Ее средняя плотность равна 3,55*10 3 кг/м 3 или 0,6плотности Земли, а ускорение свободного падения на ее поверхности g=1,63 м/с 2 , т.е. в 6 раз меньше земного, так что любой предмет на лунной поверхности весит в раз меньше, чем на Земле. Как было уже отмечено, на Луне нет атмосферы, смягчающей палящее солнечное излучение и защищающей от космических лучей и потоков метеоритов. Нет там ни облаков, ни воды, ни туманов, ни радуги, ни зори с рассветом. Из-за отсутствия воздуха и газообразной оболочки на луне происходят весьма любопытные явления. Здесь нет сумерек, ночь сменяется днем и день сменяется ночью мгновенно, подобно лампе, которая мгновенно гаснет и загорается в темноте. Нет постепенного перехода от тепла к холоду. Температура на луне сразу падает с точки кипения до температуры межпланетного пространства. Огромные перепады температуры лунной поверхности от дня к ночи объясняется не только отсутствием атмосферы, но и продолжительностью лунного дня и лунной ночи, которая соответствует двум нашим неделям. Температура в подсолнечной точке Луны равна +120°С, а в противоположной точке ночного полушария -170°С. вот так изменяется температура в течении одного лунного дня! По той же причине метеориты без торможения с огромной скоростью ударяются о лунную поверхность, вызывая сильные сотрясения почвы и образуя воронки.

Вследствие отсутствия атмосферы на лунном небе нет красок. На протяжении всей ночи, которая продолжается две земные недели, и столь же продолжительного дня при палящем Солнце над Луной черное небо, усеянное множеством звезд, четко выделяющихся и совершенно немерцающих. Звезды на лунном небе видны днем также хорошо, как и ночью.

Несколько тысячелетий назад люди с изумлением следили, как Луна росла и убывала, как живое существо, тучнела и усыхала. Исчезала совсем и неуклонно вновь возрождалась в звездной черноте неба. В этой поразительной смене была неуклонная закономерность, которая проявлялась от начала века, которая останется неизменной до скончания лет. И когда люди поняли наконец, что между двумя новолуниями лежат четыре четверти, они сделали важнейший шаг от краткой меры времени дня к более продолжительной -- месяцу. Периодическая смена лунных фаз в плоть и кровь людских представлений о мире. Не случайно Луна на санскрите называется "мас", т.е. измеритель, не случайно латинское "мекулес" -- месяц -- находится в тесной связи со словом "мекуура" -- мера. Именно Луна, а не Солнце сделалась первым объектом поклонения. У народов Центральной Америки издавна существовал лунный год – мера времени, предназначенная для установления религиозных праздников. Лунным календарем пользовались и народы, населяющие Месопотамию. При определении церковных праздников лунным календарем руководствуются иудеи, христиане, которые определяют по нему наступление пасхи. Совпадение фаз луны с самыми разными проявлениями живой и неживой природы: приливами и отливами в морях, понижением температуры и обильными росами, которые обычно выпадают в ясную лунную ночь, усилением роста некоторых растений и лунной периодичностью жизненно важных функций человеческого организма – все это издавна волновало людей. Впоследствии фазы Луны связали с концепцией смерти и воскресения. С пребыванием месяца в новолуние связывают не только произрастание злаков, но и благополучие стад и здоровье детей. Так у центральноафриканского племени при появлении нового месяца матери выносили своих младенцев и показывали их возрождение Луне. Когда же Луна входила в последнюю четверть воздействие ее, напротив, считалось неблагоприятным. Новых дел лучше было не начинать. На всем земном шаре у земледельцев существует поверье, что сеять надо когда она на ущербе. В определенный период куль Луны занимал главное место во многих религиях. Ныне наука, медицина указывают на возможную связь некоторых расстройств человеческой психики с фазами Луны. Луна может оказывать воздействие на организм человека, который более чем на 80% состоит из воды, подобно тому, как она воздействует на моря и океаны.

Громадное светило лунного неба, Земля, представляет для Луны такие же фазы, как для нас Луна, но в обратном порядке. Во время новолуния Солнце освещает полушарие Земли, обращенное к нашему спутнику, и тогда бывает «полная Земля». Во время полнолуния, наоборот, неосвещенное полушарие обращено к нашему спутнику, и тогда бывает «новая Земля». Когда луна показывает нам первую четверть, Земля представляет последнюю и т.д. Независимо от этих фаз наш шар представляется Луне вертящимся вокруг своей оси 24 часа и 48 мин., т.к. Луна возвращается к каждому земному меридиану не ранее, как через этот промежуток времени. Вспомним, что период вращения Луны вокруг оси равен 27,32 g (земных суток) и поэтому она обращена к земле одним полушарием. Полнолуния же повторяются через 29,53 g , а это означает, что солнечные сутки на Луне длятся 29,53 g , т.е. около 14,8 g длится день и столько же ночь.

РЕЛЬЕФ ЛУНЫ

Уже со времен Галилея началось составление карты Луны. Первые подробные карты лунной поверхности составил выдающийся польский астроном Я. Гевелий (1611-1687) и опубликовал их в 1647 г. в сочинении «Селенографии» или «Описание Луны». В 1651 году итальянский астроном ДЖ Риччиоли (1598-1671) тоже опубликовал карту Луны, составленную им совместно с итальянским физиком Ф. Гримальди. (1618-1663). Именно на этой карте впервые округлые низменности названы морями, которые сохранили свои названия до наших дней: Море Спокойствия, Море Ясности, Море Опасности, Море Дождей, Море Облаков и т.д. Их размеры от 200 до 1100 км в поперечнике. «Моря» – низменности, в которых нет ни капли воды. Дно их темное и сравнительно ровное. Поверхность морей сложена и покрыта темным веществом, в том числе застывшей лавой, некогда изверженной из лунных недр. Самая большая низменность, протяженностью 2000 км названа Океаном Бурь. Поверхность морей имеет складки и холмы, а также небольшие остроконечные и округлые возвышенности, представляющие собой вершины невысоких гор, залитых затвердевшей впоследствии лавой. Характерные по своим очертаниям краевые зоны морей названы заливами, а небольшие изолированные темные низменности – озерами. Моря и озера занимают около 40% всей видимой с Земли поверхности Луны, и подавляющее их большинство расположено в северном ее полушарии. Остальная (60%) часть лунного полушария представляет собой материк, покрытый как отдельными горами, так и горными цепями и хребтами. Большинство горных хребтов тянется вдоль окраины морей и носит земные названия, предложенные Я. Гевелием. Так, Море Дождей ограничено с северо-востока Альпами, с востока – Кавказом, с юго-востока – Апеннинами, а с юга – Карпатами. Некоторые горные цепи названы именами ученых: горы Даламбера, горы Лейбница, и т.д. Высота гор различна, отдельные горные вершины – пики – поднимаются до 9 км. Горные склоны изрезаны многочисленными ущельями и трещинами, а между горами тянутся длинные долины. Форма лунных гор – это большей частью круглая гора с котловиной посередине. Но котловина не всегда пуста, не всегда оказывается кратером новейшим: в середине его иногда возвышается еще целая гора и опять с углублением, которое оказывается кратером более новым, но редко, редко действующим с краснеющей внутри, на самом дне его, лавой. Много на луне и плоскогорий с крутыми склонами, широких и узких трещин в коре протяженностью в несколько десятков и даже сотен километров. Лунный рельеф лучше изучать при косом его освещении солнечными лучами, в особенности недалеко от терминатора, отделяющее дневное полушарие Луны от ночного, т.е. вблизи него тени даже от невысоких гор очень длинные и легко заметны. Очень интересно в течении часа проследить в телескоп за тем, как вблизи терминатора на ночной стороне загораются светлые точки – это вершины валов лунных кратеров. Постепенно из тьмы выплывает светлая подкова – часть кратерного вала, но дно кратера еще погружено в полный мрак, наконец обрисовывается весь кратер. При этом хорошо видно, что, чем меньше кратеры, тем их больше. Они часто расположены цепочками и даже «сидят» друг на друге. Позднейшие кратеры, как уже было сказано, образовались на ваннах более старых кратеров. В центре кратеров видна горка, в действительности это группа гор. Кратерные стены обрываются террасами круто внутрь. Дно кратеров лежит ниже окружающей местности. Горные районы лунной поверхности почти полностью покрыты множеством кратеров, в меньшем числе они имеются и в морях. Размеры кратеров от 1 м до 250 км. Крупные и средние по размерам кратеры, известные с времен первых телескопических наблюдений луны, названы именами ученых: Аристотель, Коперник, Тихо, Геродот, Тимохарис, Гиппарх, Кеплер и др.

Некоторые кратеры могут быть результатом вулканической деятельности. Это удивительно правильные воронкообразные ямы с ослепительно белыми стенками при полной Луне.

Большинство кратеров образовалось вследствие ударов по поверхности Луны метеоритов и ядер комет на раннем этапе ее истории. Более крупные первичные кратеры возникли от прямого попадания космических тел

Земля

1. Давление атмосферы на Земле таково, что при разных температурах вода может находится на нашей планете в жидком, твердом и газообразном состоянии.

2. Температуры на Земле сильно варьируют

Мин. : −89,2 °C ; сред.:14 °C ; макс.:56,7 °C

3. Погода на Земле очень переменчива. Она зависит от того, на какой широте находится данное место, от времени года и времени суток, от перемещения воздушных масс, формирования циклонов, антициклонов и атмосферных фронтов

Химический состав Земли схож с составом других планет земной группы. Преобладают на нашей планете такие элементы как железо, кислород, кремний. Содержание легких элементов невелико, молекулы водорода и гелия, обладая большими скоростями, довольно легко преодолевают притяжение скромной по сравнению с планетами-гигантами Земли. Атмосфера Земли более чем на три четверти - азот.

Сила тяжести на Луне в шесть раз меньше, чем на Земле. Это обстоятельство послужило причиной того, что Луна не могла удержать частицы газов и водяного пара, составлявших когда-то ее атмосферу. Поэтому Луна практически лишена атмосферы и в ее «морях» нет ни капли воды.

На Луне нет ни зари, ни сумерек и никаких явлений погоды; небо там кажется совершенно черным, и на нем можно одновременно видеть Солнце, Землю и звезды. На Луне никогда не бывает дождя, и мы никогда не видим над ее поверхностью облаков или тумана.

Отсутствие атмосферы, смягчающей колебания температуры, и большая продолжительность дня и ночи вызывает на Луне резкие смены жары и холода. В течение 354-часового лунного дня поверхность Луны накаляется до +120°, затем в течение 354-часовой ночи охлаждается до - 160°.

Состав лунного грунта существенно отличается в морских и материковых районах Луны. Лунные породы обеднены железом, водой и летучими компонентами.

Разумеется, не совсем верно говорить о движении Луны вокруг Земли. Точнее, оба эти тела обращаются вокруг их общего центра массы, лежащего ниже поверхности Земли. Анализ колебаний Земли показал, что масса Луны в 81 раз меньше массы Земли.

Гравитационное притяжение Луны вызывает приливы и отливы на Земле. Приливные движения в результате трения замедляют вращение Земли, увеличивая продолжительность земных суток на 0,001 с за столетие. Поскольку момент импульса системы Земля – Луна сохраняется, замедление вращения Земли приводит к медленному удалению Луны от Земли

Исследование луны в древности
Физические условия на луне

а. Отсутствие атмосферы

Б. Смена лунных фаз

Рельеф луны

а. Первые карты. Форма поверхности

Б. Создание кратеров. Метеориты.

В. Полет космических кораблей, изучение луны.

Г. Лунные породы.

Обратная сторона луны
Магнетизм луны.
Человек на луне

ЛУННЫЙ СОНЕТ

Луна и лотос… источает лотос

Сой нежный запах над безмолствием вод,

И лунный свет все так же тихо льется…

Но на Луне сегодня – луноход.

Была Луна им заново открыта,

И, связь наладив, известил он нас,
Что найден им кусок метеорита,
Что плоть луны – базальт и диабаз…

Все так же льется древний лунный свет,
Но я пишу по-новому сонет.

Лодонгийн Тудэв

«ДРЕВНЯЯ» ЛУНА

ФИЗИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ НА ЛУНЕ

Как уже было сказано: Луна самое близкое к земле небесное тело, и поэтому изучена лучше всего. Ближайшие к нам планеты находятся примерно в 100 раз дальше. Луна меньше Земли по диаметру вчетверо, ее радиус равен 1738 км, или 0,272 радиуса Земли. Масса ее меньше Земли в 81 раз и равна 0,0123 массы Земли. Масса Луны надежно определена по движению ее искусственных спутников, неоднократно выводимых на селеноцентрические орбиты, т.е. орбиты вокруг луны (от греч. «Селена» – Луна). Ее средняя плотность равна 3,55*10 3 кг/м 3 или 0,6плотности Земли, а ускорение свободного падения на ее поверхности g=1,63 м/с 2 , т.е. в 6 раз меньше земного, так что любой предмет на лунной поверхности весит в раз меньше, чем на Земле. Как было уже отмечено, на Луне нет атмосферы, смягчающей палящее солнечное излучение и защищающей от космических лучей и потоков метеоритов. Нет там ни облаков, ни воды, ни туманов, ни радуги, ни зори с рассветом. Из-за отсутствия воздуха и газообразной оболочки на луне происходят весьма любопытные явления. Здесь нет сумерек, ночь сменяется днем и день сменяется ночью мгновенно, подобно лампе, которая мгновенно гаснет и загорается в темноте. Нет постепенного перехода от тепла к холоду. Температура на луне сразу падает с точки кипения до температуры межпланетного пространства. Огромные перепады температуры лунной поверхности от дня к ночи объясняется не только отсутствием атмосферы, но и продолжительностью лунного дня и лунной ночи, которая соответствует двум нашим неделям. Температура в подсолнечной точке Луны равна +120С, а в противоположной точке ночного полушария -170С. вот так изменяется температура в течении одного лунного дня! По той же причине метеориты без торможения с огромной скоростью ударяются о лунную поверхность, вызывая сильные сотрясения почвы и образуя воронки.

РЕЛЬЕФ ЛУНЫ

В Море Дождей четко выделяются крупные кратеры Архимед (d=73 км), Аристотель (d=51 км), Автолик (d=36 км), а в горных районах, в середине лунного диски -- целые цепочки крупных кратеров, в том числе Птолемей (d=146 км), Альфонс (d=124 км) и Арзахель (d=32 км). Многие крупные и средние по размерам кратеры окружены пологими валами (кольцевыми горами) и имеют ровное дно. Другие имеют форму воронок, какие образуются при взрывах. Мелкие кратеры в общем покрывают всю лунную поверхность и даже дно и валы более крупных кратеров. Многие мелкие кратеры (диаметром до 10-15 км) образованы взрывами материальных тел, сталкивавшихся с Луной. Более крупные кратеры, в особенности с центральными горками, имеют вулканическое происхождение, что подтверждается фотографией кратера Коперник, полученной с высоты 25 км одним из искусственных спутников луны, дно которого носит явные признаки вулканизма. Рассмотрим поподробнее происхождение кратеров.

Большая часть кратеров обязана своим происхождением ударам мелких метеоритиков. Метеорит при ударе о Луну не встречает противодействия атмосферы. Не меняя скорости, он ударяется о грунт и взрывается. Если скорость соударения 16 км/с, то средняя скорость во время проникновения в грунт 8 км/с. Даже полуторакилометровый астероид затормозится менее чем за полсекунды. Естественно, что происходит взрыв необычайной силы и появляется кратер. Кратер образуется частично под воздействием газа, возникшего при испарении метеорита и грунтовых пород, а частично под воздействием образующейся в грунте ударной волны. Ударная волна возникает, когда внезапно освободившая энергия распространяется в среде со сверхзвуковой скоростью. Возникшие при этом силы выбрасывают часть грунта, расположенного выше точки взрыва далеко от места соударения, но главным образом кратер образуется при мгновенном смещении горных пород во всех направлениях от точки взрыва. Энергия столь велика, что далеко превосходит энергию химических связей в породах и при распространении в них ударной волны породы становятся пластичными. Они сминаются, изгибаются и выдавливаются вверх и в стороны, образуя углубления и в большую часть вала. Например, Море Дождей было образовано именно таким образом.

В мае 1972 года с Луной столкнулось крупное метеоритное тело. По сообщению сейсмолога Г. Латама (ламонтская геологическая обсерватория США), падение было зарегистрировано и передано по телеметрии на Землю четырьмя сейсмометрами, доставленными на Луну астронавтами. Выделившаяся при падении энергия весьма велика: она эквивалентна взрыву приблизительно 1 тысячи тонн тринитротолуола. Образованный при падении кратер по площади равен футбольному полю. Место падения метеорита находится в районе кратера Фра-Мауро, внутри места посадки "Аполлона-14". Ливень облаков, образованный выброшенными породами. Продолжался около минуты. Так произошло падение гигантского метеорита на Луну.

Метеоритам, по видимому, обязаны своим происхождением и длинные светлые лучи, которые радикально расходятся от некоторых крупных кратеров (например, от кратеров Тихо, Коперник, Кеплер) на рассмотрении в несколько сотен и даже тысяч километров. Они представляют собой цепочки мелких кратеров, покрытых мелкозернистым веществом. Сильно рассеивающим солнечный свет.

3 февраля 1966 года впервые в истории человечества на лунную поверхность в Океан Бурь мягко опустилась автоматическая станция "Луна-9". Стартовавшая с земли 31 января 1996 года. Эта станция 4 и 5 февраля передала на Землю изображение лунного ландшафта. Мягкая посадка автоматической станции "Луна-9" на поверхность Луны -- выдающееся научное и техническое достижение. Впервые стало возможным исследовать микроструктуру лунной поверхности. Вблизи станции внутри небольшого кратера нет заметного слоя пыли. Грунт достаточно твердый, чтобы выдержать вес станции. На поверхности отдельные камни не только не заносятся пылью, но как бы "вырастают" из поверхности грунта в результате его постепенного разрушения. Место посадки представляет собой довольно ровную поверхность с хорошо выраженным рельефом, с холмами, заметными линиями на всю линию видимого горизонта. Наиболее характерной формой мезорельефа являются лунки и кратеры, т.е. понижение -- ямки весьма разнообразных размеров. Другой распространенный элемент ландшафта -- это камнеобразные и комьеобразные объекты. Размеры их различны. 21 июня 1969 года на луну в Море Спокойствия опустилась впервые посадочная кабина "Игл" ("Орел") американского космического корабля "Аполлон-II" и первые люди ступили на лунную поверхность; ими были Н. Армстронг и Э. Олдрин. Они установили на Луне несколько научных приборов, в том числе сейсмографы, взяли образцы лунных пород, вернулись в корабль, где их ожидал астронавт М. Коллинз, и 24 июля возвратились на Землю. В последующие 2 года еще 5 американских экспедиций побывало на Луне, благополучно вернувшихся на Землю. Они ходили и даже ездили на специальном вездеходе по поверхности Луны, установили разные аппараты, в частности сейсмографы для регистрации "лунотрясений". Химический анализ образцов лунного вещества показал, что породы луны не столь разнообразны, как земные, и сходны по составу с базальтами.

Советские ученые изучают Луну автоматическими аппаратами. 20 сентября 1970 года в Море Изобилия совершила посадку автоматическая станция "Луна-16", в последующие годы "Луна-20" и "Луна-24" садились на Луну и доставляли на Землю образцы лунного грунта. В общем, минеральный состав лунных пород аналогичные составу земных базальтов, но отражает особенности химического состава. В частности, малая летучесть кислорода при кристаллизации лунных пород приводит к образованию металлического железа и практическому отсутствию окиси железа -- явление, чрезвычайно редкое для Земли. В следствии этого мы находим здесь такие экзотические минералы, как троилит, пироксферраит и армалколит, последний минерал назван в честь трех космонавтов "Аполлона-11" -- Н. Армстронга, Э. Олдрина и М. Коллинза. Средняя плотность грунта близка к 1,5г/см 3 , малая плотность объясняется его большой пористостью (до 50%). Возраст лунных пород оценивается от 3,1 до 4,2 млрд. лет, что позволяет считать возраст луны близким к 4,6 млрд. лет, т.е. к возрасту Земли.

Посыпались на Луну и составили автоматические самоходные лаборатории -- луноходы. 17 ноября 1970 г. "Луна-17" доставила "Луноход-1", а 16 января 1973 г. "Луноход-2" доставила "Луна-21". Почти 10 месяцев "Луноход-1" бороздил просторы Моря Дождей, передавал фотопанорамы, выполнял химические анализы грунта. Этот эксперимент значительно обогатил наши знания о естественном спутнике Земли и показал перспективность дальнейшего исследования Луны и планет самоходными аппаратами. На полученных "Луноходом-1" панорамах вырисовываются кратеры нескольких типов. Селенологи расположили кратеры в ряд по степени выраженности – от наиболее свежих и четко выраженных комплексных до сильно измененных, лишенных вала и камней. Такой морфологический ряд отражает этапы эволюции лежат процессы разрушения лунной поверхности за счет микрометеоритной эрозии. Морфологический анализ подтвердил концепцию преимущественно ударно-взрывного происхождения исследованных кратеров. Собранный материал по распределению кратеров и камней позволил узнать возраст и последовательность их образований.

"Луноход-2" сел на поверхность Моря Ясности. Его вес составлял 840 кг. Между ними и "Луноходом-1" принципиальных отличий нет. Но правда новая машине весит больше и ее аппаратура более усовершенствованна. Одна телевизионная камера вынесена из общего корпуса, так что при движении лунохода трасса просматривается лучше. Ни один самоходный аппарат не совершал такого сложного маршрута. Он несколько раз пересекал 15-метровые кратеры с внутренними склонами до 20-25. В отдельные сеансы самоходная лаборатория проходила до 2 км. Исследования "Лунохода-2" значительно дополнили и уточнили наши представления о лунном рельефе и процессах, формирующих его. Луноход прошел по Луне несколько десятков км. Даже в тех местах лунной поверхности, которые с Земли выглядят ровными, грунт изобилует воронками и засыпан камнями всевозможных размеров. Луноход, управляемый с Земли по радио, "шаг за шагом" передвигался с учетом характера местности, вид которой передавался по телевидению. Это величайшее достижение науки важно как пример прямого исследования физических условий на другом небесном теле, которое находится от Земли на огромном расстоянии.

ОБРАТНАЯ СТОРОНА ЛУНЫ

Несмотря на то, что изучение поверхности видимой с Земли стороны Луны не прекращалось, на протяжении всей истории этого изучения интерес ученых к другой ее стороне, скрытой от человеческого глаза, не ослабевал.

Оказалось, что обратная сторона луны имеет некоторые отличия от видимого полушария. Фотографии обратной стороны луны показали, что на ней почти нет морей, которые на видимой стороне занимают 40% площади. Несколько небольших морей занимают около 7% площади. Одно из них названо морем Москвы, втрое -- Морем Мечты, третье -- Восточным морем, незначительная часть которого прослеживается на самом краю видимого полушария. Среди многочисленных кратеров разной величины четко выделяются почти прямолинейные цепочки кратеров протяженностью на многие сотни километров. Крупным кратером присвоены имена выдающихся ученых, в том числе и отечественных -- М.В. Ломоносова, К.Э. Циолковского, С.П. Королева, И.В. Курчатова и многих других. Не забыли и космонавтов. Два кратера названы именами Ю. Гагарина и В. Комарова.

В настоящем время имеются подробные карты обоих полушарий Луны.

Толщина лунной коры, по-видимому, не превышает 50-60 км, ниже, до глубины около 1000 км расположена мантия, а диаметр ядра пока 1500 км судить трудно, но очевидно, оно силикатное и почти твердое, т.к. из-за небольших размеров и средней плотности Луны давление в ядре не более 6х10 4 МПа, а температура выше 1000С. полученные результаты прямых измерений свидетельствуют о том, что луна не может быть горячей и расплавленной внутри, а скорее является относительно холодным телом.

МАГНЕТИЗМ ЛУНЫ

Очень интересные сведения имеются на тему: магнитное поле луны, ее магнетизм. Магнитометры, установленные на луне обнаружу 2 типа лунных магнитных полей: постоянные поля, порожденные "ископаемым" магнетизмом лунного вещества, и переменные поля, вызванные электрическими токами, возбуждаемыми в недрах Луны. Эти магнитные измерения дали нам уникальную информацию об истории и современном состоянии Луны. Источник "ископаемого" магнетизма неизвестен и указывает на существование некоторой необычайной эпохи в истории Луны. Переменные поля возбуждаются в Луне изменениями магнитного поля, связанного с "солнечным ветром" -- потоками заряженных частиц, испускаемых солнцем. Хотя напряженность постоянных полей, измеренных на Луне, составляет менее 1% напряженности магнитного поля Земли, лунные поля оказались гораздо сильнее, чем предполагалось на основе измерений, проводимых ранее советскими аппаратами и американскими.

Приборы, доставленные на поверхность Луны "Аполлонами", засвидетельствовали то, что постоянные поля на Луне меняются от точки к точке, но не укладываются в картину глобального дипольного поля, аналогичного земному. Это говорит о том, что обнаруженные поля вызваны местными источниками. Более того, большая напряженность полей указывает, что источники приобрели намагниченность во внешних полях, гораздо более сильных, чем существующее не Луне в настоящее время. Когда-то в прошлом луна либо сама обладала сильным магнитным полем, либо находилась в области сильного поля. Мы сталкиваемся здесь с целой серией загадок лунной истории: имела ли Луна поле, подобное земному? Была ли она гораздо ближе к Земле там, где земное магнитное поле было достаточно сильным? Приобрела ли она намагниченность в каком-то ином районе солнечное системы и позднее была захвачена Землей? Ответы на эти вопросы могут быть зашифрованы в №ископаемом" магнетизме лунного вещества.

Переменные поля, порождаемые электрическими токами, текущими в недрах Луны, связаны со всей Луной, а не с какими-либо ее отдельными районами. Эти поля быстро растут и убывают в соответствии с изменениями солнечного ветра. Свойства индуцированных лунных полей зависят от проводимости лунных полей недр, а последняя, в свою очередь, тесно связано с температурой вещества. Поэтому магнитометр может быть использован как косвенный "термометр сопротивления" для определения внутренней температуры Луны.

ЧЕЛОВЕК НА ЛУНЕ

21 июня 1969 года на поверхность Луны впервые ступила нога человека.

Фриэк Борман, командир космического корабля "Аполлон-8" говорил: "Полет нам стал возможным благодаря работе тысяч людей. И не только в США. Без первого искусственного спутника Земли и полета Ю. Гагарина, без исследований ученых многих стран полеты к Луне не могли бы состояться… земля действительно очень маленькая планета. Мы в этом воочию убедились, и, земляне, ее жители, должны объединяться перед миром космоса. Освоение космического пространства -- это задача всего человечества, а не только отдельных стран."

День прилунения длился очень долго, и все это время у космонавтов не было ни минуты покоя. Они были целиком поглощены работой ЭВМ и потому не могли уделить должного внимание ориентировке "по местности". И лишь когда они стремились спуститься ниже 3 тысяч футов, им впервые удалось посмотреть наружу. Горизонт на Луне очень близкий, поэтому с такой высоты много не увидишь.

Единственным ориентиром, который они заметили, был большой и весьма внушительный кратер, известный под названием западный, хотя в этот момент они не узнали его. В последние секунды спуска двигатель "Орла" поднял значительное количество пыли, которая с очень большой скоростью разлеталась радиально, почти параллельно поверхности Луны. На Земле пыль обычно весит в воздухе и оседает очень медленно. Поскольку на Луне не т атмосферы, лунная пыль лежит по плоской и низкой траектории, оставляя позади себя чистое пространство. Космонавтам понадобилось несколько больше времени, чтобы выбраться из "Орла", чем предполагалось. Нил Армстронг, командир "Аполлоона-11" прежде чем ступить на поверхность Луны обдумывал, что сказать в этот момент. Он думал об это еще до полета, но лишь после прилунения произнес: "один небольшой шаг для человека – огромный скачок для человечества".

Находясь на лунной поверхности космонавты ни ощущали никаких запахов ни в скафандрах, ни в гермошлемах. А вернувшись в кабину и сняв шлемы, почувствовали какой-то запах. Запах лунного грунта, едкий, как запах пороха. В кабину они занесли много лунной пыли на скафандрах, башмаках. Запах чувствовался сразу. Лунная поверхность в момент прилунения была ярко освещена. На черном небе ни звезд, ни планет, за исключением Земли, не было видно.

Лунный отсек стоял в рабочем вертикальном положении. Соблюдать равновесие было нетрудно. Встать на ноги после случайного падения тоже не составляло затруднений. Вообще ощущение притяжения на Луне приятнее, чем земное, и даже приятнее состояния невесомости, как писал Н. Армстронг.

Солнце во время пребывания корабля на Луне поднималось над горизонтом. В среднем уровень освещения оказался очень высоким (как в безоблачный день на Земле). Тени были густыми, но не черными. Солнечный свет отражался от склонов лунных кратеров, и видимость установилась хорошая.

Своеобразные фотометрическое свойства Луны известны давно. Существовало опасение, что в определенный момент глаза космонавтов, ослепленные Солнцем, ничего не смогут увидеть, поэтому траектория снижения лунной кабины была рассчитана так, чтобы в точке прилунения солнечные лучи не мешали космонавтам. Цвет едва заметен или не обнаруживался вообще. При незначительной высоте Солнца над горизонтом практически различать цвета невозможно. Когда солнце поднимается над горизонтов до 10, начинают появляться коричневые и бурые оттенки. А при выходе из кабины космонавты неожиданно обнаружили, что обломки пород и частично лунного грунта имеют темно-серый или угольно-серый цвет.

Во время полета "Аполлона-11" земля находилась приблизительно в 30 от зенита. Она казалось выпуклой и очень яркой. Преобладали 2 цвета: синий -- океанов и белый -- облаков. Однако легко было различить и серо-коричневый цвет континентов. Угловой диаметр Земли при наблюдении и Луны в 4 раза больше, чем у Луны, наблюдаемой с Земли. Хотя Земля пи казалась маленькой, все же это было весьма красочное зрелище, по мнению космонавтов.

Надо отметить, что одежда и защитное оборудование, оснащение космонавтов имеет интересные особенности. Основные детали одежды космонавтов защищают организм от вакуума, термических воздействий и от микрометеоритов. Ранцевая система состоит из аппаратуры связи, вентиляции и аппаратуры для регулирования температуры и давления. Эта система падает 100% кислород. Температурная защита обеспечивает нормальную жизнедеятельность при наружных температурах до 121.

Скафандр снабжен герметическим шлемом. Перчатками, защитными покрытиями и различными датчиками.

Надевается он через вертикальный разрез на спине и застегивается. Рукава монтируются на сферических шарнирах, которые позволяют вращать рукой. Герметический шлем -- прозрачный пузырь со сложной системой. Защитная оболочка содержит 2 пары съемных фильтров для защиты от ультрафиолетового и инфракрасного излучения. На шлеме укреплены 3 пузырька, защищающие от солнечных лучей. Многослойные покрытия обеспечивают герметизация. Защиту от температуры и от повреждений микрометеоритами. У многослойных башмаков верх и толстая подошва из специальной резины. Непосредственно к телу прилегает одежда с жидкостным охлаждением, служащее термическим буфером между телом космонавта и охлаждающей средой. В ранце (портативная систем жизнеобеспечения) -- средства связи. Датчики и прибор, падающий кислород. Двуокись углерода поглощается гидроокисью лития, вода -- водяным сепаратором, запахи -- активированным углем, посторонние частицы -- фильтром, а тепло -- теплопоглотителем.

У космонавта, облаченного в скафандр и снабженного ранцем. Центр тяжести перемещается вверх и несколько назад. Чтобы не потерять равновесие, он наклоняется вперед. На поворотах его движения тоже заметно медленнее, чем на Земле. Чтобы двигаться быстрее, нужно сделать 3 или 4 шага с небольшим ускорением или сильно наклониться вперед и энергично оттолкнуться, набрав нужную скорость с первого шага. Оба способа удовлетворительны, но обычно космонавты использовали первый. Скорость хождения не превышала 0,5 м/с. При больших скоростях космонавт, делая шаг, как бы взлетал вверх. При беге вприпрыжку он обеими ногами одновременно отталкивался от поверхности. Последний способ оказался наиболее эффективным при передвижении на большие расстояния, т.к. достигалась скорость 1-1,5 м/с, а на отдельных участках до 2 м/с. много времени уходило на то, чтобы выбрать наилучший путь на неровной поверхности. Скачки похожи на бег вприпрыжку, но при них на Луне в отличии от бега ноги двигаются довольно медленно. Создается ощущение медленного бега. Бег, каким мы его знаем на Земле, на Луне воспроизвести невозможно. Останавливаться во время ходьбы сразу нельзя. Шаги в строну затруднены ограниченной подвижностью скафандра. В общем, движение на Луне требует большего расчета и внимания, чем на Земле. Конечно, в условия лунного притяжения хочется прыгать вверх. Свободные прыжки с сохранением контроля за движением возможны до 1 м. Прыжки на большую высоту часто заканчиваются падением. Наибольшая высота прыжки составила 2 м. Падения не имели неприятных последствий. Обычно при нарушении равновесия падение можно предотвратить поворотом и шагом в ту строну, куда падаешь. Если космонавт упадет лицом вниз, то можно легко подняться без посторонней помощи. При падении на спину нужно приложить больше усилий чтобы подняться самостоятельно. След от ходьбы углублялся в лунном грунте на 1 см, его частицы прилипали к обуви. Скафандру. Американские космонавты считают. Что совершенствование скафандра поможет повысить эффективность деятельности на Луне.

ЛИТЕРАТУРА

Дагаев М.М., Чаручин В.М. Астрофизика (книга для чтения по астрономии).
Цесевич В.П. Что и как наблюдать на небе.
Парнов С., Самсоненко Л. Лунариум.
Детская энциклопедия. Мир небесных тел.
Зигель Ф.Ю. Звездная азбука.
Саркисян Е.А. Небесные светила -- надежные ориентиры.
Гурштейн А.А. Извечные тайны неба.
Волков А.М. В поисках правды.

Луна богата силою внушенья,
Вокруг неё всегда витает тайна.
Она нам вторит: "Жизнь есть отраженье,
Но этот призрак дышит не случайно".
Своим ущербом, смертью двухнедельной
И новым полновластным воссияньем
Она твердит о грусти не бесцельной,
О том, что свет нас ждёт за умираньем.
К. Бальмонт

Урок 13

Тема: Природа Луны.

Цель: Познакомить учащихся с ближайшим космическим телом - Луной. Физические условия на Луне. Рельеф, породы, внутреннее строение. Исследование Луны и из значение. Теория приливов. Зона Роша.

Задачи
1. Обучающая : продолжить формирование представлений о естественном спутнике Земли; заинтересовать учащихся наблюдениями поверхности Луны в телескоп; ввести понятия: «моря» и «материки» Луны, кратеры, лунный реголит, обратная сторона Луны; дать представление о приливных действиях и зоне Роша.
2. Воспитывающая : обосновать вывод о том, что Луна, представляющая собой небесное тело, природа которого имеет много сходства с природой Земли, не может оказывать на людей часто приписываемое ей сверхъестественное влияние. Сравнить представления о Луне, которые существовали до телескопических наблюдений, с теми, которые получены в результате космических исследований, и сделать вывод о познаваемости мира (данные об обратной стороне Луны, лунном грунте и т. д.). Воспитывать у учащихся гордость за российскую науку (первые в истории космонавтики осуществлены: полет к Луне, фотографирование обратной стороны Луны, мягкая посадка на Луну, исследование Луны с помощью луноходов и др.). Содействовать эстетическому воспитанию учащихся, знакомя их с красотой лунного пейзажа, небом Луны и т. д..
3. Развивающая : научить выделять главное при анализе природы небесных тел (общая характеристика, особенности атмосферы, температурные условия, поверхность и т. д.).

Знать:
1-й уровень (стандарт) - физические условия на Луне, характерные особенности поверхности.
2-й уровень - физические условия на Луне, характерные особенности поверхности, состав пород, понятие Зоны Роша, внутреннее строение Луны, значимость приливного действия.
Уметь:
1-й уровень (стандарт) - находить размер объекта на удалении и его видимость.
2-й уровень - находить размер объекта на удалении и его видимость, определять, попадает ли в Зону Роша (приближенно). Находить с помощью "Red Shift 5.1"затмения в любое время.

Оборудование: Глобус Луны, карты Луны, фотографии, диапозитивы. Таблицы: спутники планет, Луна, космические полеты к Луне. В/ф "Астрономия", часть 1, фр.6 "Луна", “Изучение Луны методами космонавтики”, диафильм «Луна - спутник Земли» или «Поверхность Луны», «Природа, эволюция и происхождение Луны». CD- "Red Shift 5.1" Экскурсии = Карта Луны, Видеогалерея = Солнечная система (Образование Луны, Поездка на лунном вездеходе "ровере", Лунный вездеход "Ровер", Посадка на Луну, Взлёт с Луны, Поверхность Луны): Фотогалерея - Луна. Фотографии и иллюстрации астрономических объектов из мультимедийного диска «Мультимедиа библиотека по астрономии».

Межпредметные связи: природоведение (предварительные сведения о Луне), физика (масса и плотность тел, ускорение силы тяжести), география (моря и материки Земли), обществоведение (познаваемость мира).

Ход урока:

1. Итоги контрольной работы (практической и т.д, что задавалось) (5мин).
2. Опрос учащихся (15мин)

1). У доски:	а) Виды движения Земли. б) Форма Земли, нахождение ее массы и плотности. в) Луна - спутник Земли, фазы. г) Солнечные и лунные затмения. д) Рассказать (с места) о развитии космической эры.
2) CD- "Red Shift 5.1"	Определить ближайшее солнечное и лунное затмение, условия их видимости у нас и его продолжительность. Каковы астрономические события характерны в этом месяце для Земли и Луны? Положение и условия видимости Луны?
3) По вопросам стр. 60	А) Решение задачи №3 (из форм. 24 ε=(а-b)/a = (6378,245-6356,863)/6378,245=21,382/6378,245≈0,0033523) Б) Решение задачи №4 (а=384400км, е= 0,0549 отсюда с=384400*0,0549=21103,56≈21104км, тогда а п =384400-21104=363296км, а а = 384400+21104=405504км) В) Решение задачи №2 Г) Решение задачи №5 (более сильный. Если приближенно, то по массе Земля больше в 81 раз Луны, а расстояние между их центрами примерно 395000км. Деля, получаем удаленность от центра Земли более 4000км, что меньше радиуса Земли).
3). Остальные:	Задача: На краю лунного диска видна гора высотой 1", когда параллакс Луны равен 57"02". Найти высоту горы в километрах. (Из формулы 23 имеем h/a=α/ρ или h=(aα)/ρ= (6378км1"/57"02")=6378/3422=1,864км)

III. Новый материал (15 мин)
Зона Роша
Эдуард Альберт РОШ (1820-1883, Франция) астроном-теоретик, математик, разрабатывая математическую теорию Лапласа по образованию Солнечной системы, рассчитал, что всякому спутнику, оказавшемуся ближе некоторого расстояния к своему центральному телу, чем совершенно определенное расстояние (зона Роша ), грозит неизбежная опасность развалиться на составные части под действием тяготения планеты. Это расстояние у него равно 2,446 радиуса планеты, точнее А=2,446 R пл (ρ пл /ρ) 1/3 . Аналогичные расчеты в России произвела С.В.Ковалевская. Луна находится значительно дальше и развал ей не грозит. (376000/6400≈59R пл).
Возможные варианты образования Луны :
1. Новообразованная Земля вращалась настолько быстро, что сбросила с себя часть вещества, ставшую затем Луной. Эту теорию выдвинул в 1879г английский астроном и математик Джордж Дарвин. Но расчеты показывают, что в данном случае приливные силы вернули бы ее обратно.
2. В 1962г американский геофизик Гарольд Юри предположил, что Земля захватила уже готовую, сформировавшуюся Луну. Но учитывая соотношение энергий такую теорию трудно принять.
3. На начальной стадии формирования Солнечной системы сначала было захвачено несколько небольших лун, а позже из них сформировалась современная Луна.
4. В 60-е годы советская исследовательница Евгения Леонидовна Рускол , развивая идеи своего учителя, математика Отто Юльевича Шмидта , выдвинула теорию совместного образования Земли и Луны как двойной планеты из облака допланетных тел, окружавшего когда-то Солнце.
5. В 2002г возникла теория, которая и принята сейчас как наиболее правдоподобная. Ее выдвинул американский астрофизик Робин Кэнап . Основная идея состоит в том, что, когда планеты, которые мы видим теперь, только ещё формировались, некое небесное тело величиной с Марс с силой врезалось в молодую, почти сформировавшуюся, Землю под скользящим углом. Из выбитого вещества и образовалась Луна.

Закрепление материала (8 мин).

Итог:
1) Назовите основные формы рельефа Луны?
2) Какие физические условия на поверхности Луны?
3) Оценки.