Журнал фильтра правок

'{{стиль}} '''Луна́''' своим видом и фактом существования всегда изумляла человечество. В древности многие народы поклонялись Луне как божеству. [[Древняя Греция|Древние греки]], возможно, первыми стали изучать [[Луна|Луну]], используя научный подход. В третьем веке до н. э. [[Аристарх Самосский]], наблюдая земную тень на Луне во время [[лунные затмения|лунных затмений]], оценил расстояние до Луны в шестьдесят радиусов [[Земля (планета)|Земли]] (замечательный результат: по современным данным, [[радиус]] лунной орбиты меняется в пределах от 55 до 63 земных радиусов). [[Плутарх]] предполагал, что на Луне могут жить люди — селениты. Считалось, что темные пятна на Луне — это моря, а светлые места — суша. В 1609 году [[Галилей, Галилео|Галилео Галилей]] обнаружил на Луне горы и [[кратер]]ы, разглядев в [[телескоп]] отбрасываемые ими тени. На основании своих наблюдений Галилей пришёл к выводу, что Луна является каменистым телом, как и Земля. С тех пор над загадкой образования Луны размышляли многие поколения ученых, начиная с [[Кант, Иммануил|Иммануила Канта]] и [[Декарт, Рене|Рене Декарта]]. С начала семнадцатого века и до середины двадцатого было выдвинуто несколько основных гипотез, которые имели своих сторонников и свои взлеты популярности. Новая эра в изучении Луны началась в 1960-х годах, с полетов к Луне советских автоматических станций и американских «Аполлонов». Появилась новая наука — [[селенология]]. На Землю были доставлены образцы лунных пород, которые дали богатый материал для размышлений и переоценки старых идей. Оказалось, что во многих отношениях Луна весьма отличается от Земли, в первую очередь, химическим составом: практически нет воды, малое содержание летучих элементов и соединений. Лунные породы дают основание полагать, что Луна подверглась полному расплавлению, в отличие от Земли. Плотность Луны сравнима с плотностью [[мантия Земли|земной мантии]], у неё почти отсутствует железное ядро. Однако обнаружено и большое сходство Земли и Луны. [[Радиоизотопный анализ]] показывает, что оба небесных тела имеют примерно одинаковый возраст: около 4,5 миллиардов лет. Соотношение стабильных изотопов [[кислород]]а на Луне и на Земле совпадает, в то же время сильно отличаясь от такого соотношения у всех известных [[метеориты|метеоритов]]. Это свидетельствует о том, что Земля и Луна сформировались по соседству — из вещества, находившегося на одинаковом расстоянии от [[Солнце|Солнца]] в протопланетном облаке. : «''„Аполлоны“ впервые связали воедино историю Луны с историей Земли. Они показали, что мы живем в единой системе, системе Земля-Луна''». — Уильям Хартман, Институт Планетарных Исследований, [[Тусон]], США. == Возникновение Солнечной системы == Возникновение [[Солнечная система|Солнечной системы]] началось с гравитационного сжатия газопылевого облака, в центре которого сформировалось самое массивное тело — [[Солнце]]. Вещество протопланетного диска собралось в небольшие планетезимали, которые сталкивались между собой и образовывали [[планеты]]. Часть планетезималей была выброшена из внутренних областей в [[пояс Койпера]] и в [[облако Оорта]]. == Гипотезы и факты == Любая рассматриваемая модель образования Луны должна не только соответствовать физическим законам, но и объяснять следующие обстоятельства: * Средняя [[плотность]] Луны составляет 3,3 г/см³, значительно уступая средней плотности Земли — 5,5 г/см³. Причина — у Луны очень маленькое [[железо]]-[[никель|никелевое]] ядро — оно составляет всего 2-3 % от общей [[масса|массы]] спутника (по данным миссии NASA «''[[Lunar Prospector]]''»). Металлическое ядро Земли составляет около 30 % массы планеты. * Луна имеет весьма низкое, по сравнению с Землей, содержание легколетучих [[элемент]]ов, таких, как [[водород]], [[азот]], [[фтор]], [[инертные газы]]. И напротив, на Луне наблюдается некоторый излишек относительно тугоплавких элементов, например, [[Титан (элемент)|титана]], [[Уран (элемент)|урана]] и [[торий|тория]]. * Породы лунной коры и породы [[Земная кора|земной коры]] и [[Мантия Земли|мантии]] практически идентичны по соотношению стабильных [[изотоп]]ов [[кислород]]а ¹⁶O, ¹⁷O, ¹⁸O (это соотношение иногда называют «[[Кислородная подпись|кислородной подписью]]»). Для сравнения, метеориты из разных частей Солнечной системы (в том числе и {{nobr|т. н.}} [[марсианские метеориты]]) имеют совершенно другие соотношения изотопов кислорода. Такая идентичность свидетельствует о том, что Земля и Луна (или, как минимум, поверхность Луны) сформировались из одного слоя планетезималей — на одинаковом расстоянии от Солнца. * Луна имеет мощную прочную кору толщиной в 60-80 [[километр]]ов (в несколько раз толще земной коры), образованную из анортозитовых пород — продуктов [[плавление|плавления]] лунной мантии. Поэтому полагают, что Луна когда-то была нагрета до полного расплавления. Земля, как считается, никогда не была полностью расплавленной. * Луна и Земля имеют необычно высокое соотношение масс спутника и планеты, равное 1/81, в сравнении с остальными спутниками планет Солнечной системы. (Выше — только у [[Харон (спутник Плутона)|Харона]] и [[Плутон (планета)|Плутона]], но последний уже не считается планетой); * Система Луна-Земля обладает необычно высоким угловым [[момент импульса|моментом импульса]] (уступая, опять же, только системе Харон — Плутон). * Плоскость орбиты Луны (наклон 5° к [[эклиптика|эклиптике]]) не совпадает с [[экватор]]иальной плоскостью Земли (наклон 23,5° к эклиптике). На основании этого были выдвинуты следующие гипотезы: * Гипотеза центробежного разделения: от быстро вращающейся протоземли под действием [[центробежная сила|центробежных сил]] отделился кусок вещества, из которого затем сформировалась Луна. Эту гипотезу в шутку называют «дочерней». * Гипотеза захвата: Земля и Луна сформировались независимо, в разных частях Солнечной системы. Когда Луна проходила близко к земной орбите, она была захвачена [[гравитация|гравитационным]] полем Земли и стала её спутником. Эту гипотезу в шутку называют «супружеской». * Гипотеза совместного формирования: Земля и Луна сформировались одновременно, в непосредственной близости друг от друга (в шутку — «сестринская» гипотеза). * Гипотеза [[испарение|испарения]]: из расплавленной протоземли были выпарены в пространство значительные массы вещества, которое затем остыло, [[конденсация|сконденсировалось]] на орбите и образовало протолуну. * Гипотеза многих лун: несколько маленьких лун были захвачены гравитацией Земли, затем они столкнулись друг с другом, разрушились, и из их обломков сформировалась нынешняя Луна. * [[Теория гигантского столкновения|Гипотеза столкновения]]: протоземля столкнулась с другим небесным телом, а из выброшенного при столкновении вещества сформировалась Луна. == Рассмотрение гипотез == До полётов «Аполлонов» основными в научном мире считались три гипотезы образования Луны: центробежного отделения, захвата, совместной [[аккреция|аккреции]]. В англоязычной литературе их называют «Большой тройкой» ({{lang-en|The Big Three}}). === Гипотеза центробежного отделения === Гипотезу отделения Луны от Земли впервые выдвинул Джордж Дарвин (''George Howard Darwin''), сын знаменитого [[Дарвин, Чарльз|Чарльза Дарвина]], в 1878 году. Он предположил, что после образования молодой Земли она вращалась с очень высокой скоростью. Под действием центробежных сил планета стала настолько вытянутой по экватору, что от неё оторвался крупный кусок вещества (возможно, этому способствовали [[приливные силы]] Солнца). Из этого вещества впоследствии образовалась Луна. Эту гипотезу поддержал в 1882 году геолог Осмонд Фишер (''Osmond Fisher''): по его мнению, бассейн [[Тихий океан|Тихого океана]] образовался именно на том месте, где оторвалась от Земли будущая Луна. Гипотеза Дарвина-Фишера приобрела большую популярность и оставалась общепринятой в начале XX века. : '''Соображения за и против''' : Отрыв вещества от чрезмерно растянутого экваториального выступа хорошо объясняет имеющийся размер Луны. Этой гипотезе так же хорошо соответствует и меньшая плотность Луны, поскольку она соответствует плотности земной [[мантия Земли|мантии]]. Современные данные подтверждают и факт более быстрого вращения Земли в далёком прошлом (см. [[приливное ускорение Луны]]). Однако, требуемая для центробежного отрыва скорость вращения чрезмерно велика (один оборот Земли за 1-2 часа). Момент импульса вращения Земли в таком случае должен был в 3-4 раза превышать нынешний момент импульса системы Луна-Земля (который и без того необычно высок). Появление у сформировавшейся Земли такого момента импульса вращения невозможно объяснить, как невозможно объяснить и его последующее исчезновение. : Дефицит летучих элементов в лунном веществе не вписывается в данную гипотезу. К тому же, современная теория [[тектоника|тектоники]] литосферных плит считает, что тихоокеанский бассейн в его нынешнем виде существует всего около 70 миллионов лет, и никак не мог образоваться при отрыве вещества от Земли. === Гипотеза захвата === Гипотезу захвата первым выдвинул в 1909 году американский астроном [[Си, Томас Джефферсон Джексон|Томас Джефферсон Джексон Си]] (''Thomas Jefferson Jackson See''). По этой гипотезе, Луна сформировалась как независимая планета где-то в Солнечной системе, а затем в результате неких [[пертурбация|пертурбаций]] перешла на эллиптическую орбиту, пересекающуюся с орбитой Земли. При очередном сближении с Землей, Луна была захвачена гравитацией Земли и стала её спутником. :;Соображения за и против:''' : Захват Луны земной гравитацией мог бы хорошо объяснить высокий момент импульса системы Луна-Земля. Но результаты моделирования показывают, что вероятность захвата Землей пролетающего тела с массой Луны ничтожно мала. Гораздо более вероятно, что пролетающая планета столкнулась бы с Землей, или наоборот, была бы отброшена гравитацией Земли далеко за пределы земной орбиты. Вариант с возможным захватом требует прохождения Луны на расстоянии меньше [[предел Роша|предела Роша]], то есть Луна, возможно, была бы разорвана действием [[приливные силы|приливных сил]]. : Если бы захват все-таки произошёл, то Луна, скорее всего, обращалась бы вокруг Земли в противоположном (ретроградном) направлении (как это наблюдается у захваченных [[спутники Юпитера|лун]] [[Юпитер (планета)|Юпитера]]), и по сильно вытянутой эллиптической орбите. : Малая плотность Луны и отсутствие у неё железного ядра могут быть объяснены, если предположить, что Луна сформировалась за пределами зоны планет земной группы ([[Меркурий (планета)|Меркурий]], [[Венера (планета)|Венера]], [[Земля (планета)|Земля]], [[Марс (планета)|Марс]]). Но тогда невозможно объяснить дефицит летучих элементов, которые есть в изобилии в зоне планет-гигантов. Трудно найти в Солнечной системе подходящую область с дефицитом и того, и другого. : Идентичность соотношения изотопов кислорода на Луне и на Земле совершенно не вписывается в данную гипотезу. Свою версию гипотезы захвата — с разрушением захваченной планеты приливными силами Земли — предложили в 1989 году О. Г. Сорохтин и С. А. Ушаков. По их теории, планета с соседней орбиты, названная Протолуной, была захвачена Землей и перешла на околоземную орбиту. Поскольку новый спутник обращался быстрее вращения планеты, интенсивные приливные силы [[приливная синхронизация|притягивали]] его к Земле (одновременно «раскручивая» Землю). Наконец, новообретённый спутник приблизился на расстояние [[предел Роша|предела Роша]] и начал разрушаться. Вещество с Протолуны по спирали устремилось к Земле. Затем спутник был практически разорван, его железное ядро упало на Землю, а значительная часть вещества коры осталась на орбите. Из этих обломков начала формироваться Луна, обретая сферическую форму и удаляясь от Земли. Последнее место гипотезы выглядит слабым: почему Луна стала удаляться от Земли, если до этого Протолуна обращалась быстрее периода вращения Земли и приливные силы Земли тормозили её, приближая к Земле? Неясно также, почему на Землю упало именно железное ядро, а не вещество коры. И наконец, сама возможность столь удачного и «плавного» захвата соседней планеты по-прежнему выглядит крайне маловероятной. === Гипотеза совместного формирования (совместной аккреции) === Впервые подобную гипотезу представил [[Кант, Иммануил|Иммануил Кант]] в труде по космогонии, в 1755 году. Он предположил, что все небесные тела появились в результате сжатия пылевого облака, а Луна и Земля сформировались вместе, из одного пылевого сгустка: сначала Земля, потом, из оставшегося вещества, Луна. Большим сторонником гипотезы совместной аккреции был знаменитый астроном Эдуард Рош (''Édouard Albert Roche''). В Советском Союзе гипотезу коаккреции активно разрабатывала школа [[Шмидт, Отто Юльевич|О. Ю. Шмидта]] (В. С. Сафронов, Е. Л. Рускол и др.). До 1970-х годов гипотеза совместной аккреции считалась наиболее проработанной. Гипотеза предполагает, что Земля и Луна просто «выросли» на одной орбите как двойная планета, из первоначального протопланетного роя твердых частиц. Первой начала формироваться прото-Земля. Когда она набрала достаточную массу, частицы из протопланетного роя захватывались её притяжением и начинали вращаться вокруг зародыша планеты по самостоятельным эллиптическим орбитам. Из этих частиц образовался собственный околопланетный рой. Частицы роя сталкивались между собой, некоторые теряли скорость и падали на прото-Землю. Орбиты других усреднялись между собой — рой приобретал орбиту, близкую к круговой. Затем из этого роя начали формироваться зародыши будущего спутника, Луны. : '''Соображения за и против''' : Если Земля и Луна формировались в непосредственной близости, то идентичность кислородно-изотопного соотношения легко объясняется. Но тогда совершенно непонятными становятся отличия в плотности двух тел, а также дефицит железа и летучих элементов на Луне. : По словам Уильяма Хартмана, «''трудно представить, что два небесных тела вырастают рядом из одного орбитального слоя вещества, но при этом одно из них забирает всё железо, а второе остается практически без него''». : Сторонники гипотезы объясняют это тем, что куски вещества роя при столкновениях дробились, затем тяжелые железные частицы выпадали на Землю, а силикатная пыль оставалась на орбите. Такое объяснение вряд ли можно признать удовлетворительным: для этого практически все частицы роя должны были предварительно разрушиться до состояния пыли. : Сходным образом в этой гипотезе объясняется и дефицит летучих веществ — они испарялись при столкновениях и дроблениях частиц роя. Но для этого частицам пришлось бы сталкиваться на высоких относительных скоростях, а ведь они все, как предполагается, обращались в одном направлении. Притом, аналогичный процесс должен был бы происходить и при формировании Земли и других планет земной группы, но результатов этого не наблюдается. : Эта гипотеза также не смогла дать вразумительного объяснения ни большому моменту импульса системы Луна-Земля, ни наклону лунной орбиты в 5° к плоскости земной орбиты. === Гипотеза испарения === В 1955 году Эрнст Юлиус Эпик (''Ernst Oepik'') выдвинул гипотезу, частично соединяющую гипотезы центробежного разделения и совместного образования. По его версии, прото-Земля, окруженная кольцом бомбардировавших её каменных частиц, от постоянных ударов разогрелась до высокой [[температура|температуры]] — около 2000 °C. Значительные массы вещества были выпарены назад, в околоземное пространство. [[Солнечный ветер]] сдул летучие элементы, а более тяжелые компоненты сконденсировались и соединились с материалом вращающихся [[Кольца планет|колец]], которые затем слились в один большой кусок вещества — Луну. Если нагревание Земли произошло на поздней стадии её формирования, то к этому времени тяжелые железные породы уже [[гравитационная дифференциация|опустились]] в ядро, а содержание железа в поверхностных слоях Земли было значительно меньше первоначального. : '''Соображения за и против''' : Гипотеза испарения очень хорошо объясняет данные о химическом составе Луны, но не может разрешить ни проблему высокого углового момента импульса, ни проблему наклона лунной орбиты. Геологические данные также не подтверждают столь сильный разогрев Земли на стадии формирования: состав пород земной коры свидетельствует, что Земля никогда не была полностью расплавленной. === Гипотеза многих лун === Гипотезу образования одной большой Луны из нескольких спутников представили в 1960-х годах Томас Голд (''Thomas Gold'') и Гордон Макдональд (''Gordon MacDonald''). Их основная идея состояла в том, что Земле гораздо проще было бы захватить по отдельности несколько пролетавших мимо небольших небесных тел, чем одно крупное. Если Земля «поймала» от шести до десяти мелких лун, то их орбиты в дальнейшем могли изменяться приливными силами. На протяжении примерно миллиарда лет луны могли сталкиваться друг с другом, а из их обломков сформировалась бы Луна. : '''Соображения за и против''' : Неправдоподобно выглядит сама возможность захвата Землей большого количества спутников с их последующим разрушением. [[Марс (планета)|Марс]] имеет два небольших спутника ([[Фобос]] и [[Деймос]]), которые до сих пор сосуществуют на околомарсианских орбитах. [[Венера (планета)|Венера]], масса которой близка к земной, вообще не имеет спутников, как и [[Меркурий (планета)|Меркурий]]. : Эта гипотеза также не объясняет идентичность изотопно-кислородного состава Луны и Земли. === Гипотеза столкновения === [[Файл:Big Splash Theia.gif|thumb|rught|250px|Столкновение Тейи с Землёй, в результате которого, как предполагается, возникла Луна]] {{main|Теория гигантского столкновения}} Гипотеза столкновения была предложена Уильямом Хартманом (''William K. Hartmann'') и Дональдом Дэвисом (''Donald R. Davis'') в 1975 году. По их предположению, протопланета (её назвали [[Тейя (планета)|Тейя]]) размером примерно с [[Марс (планета)|Марс]] столкнулась с прото-Землей на ранней стадии её формирования, когда наша планета имела примерно 90 % нынешней массы. Удар пришёлся не по центру, а под углом (почти по касательной). В результате большая часть вещества ударившегося объекта и часть вещества земной мантии были выброшены на околоземную орбиту. Из этих обломков собралась прото-Луна и начала обращаться по орбите с радиусом около 60 000 км. Земля в результате удара получила резкий прирост скорости вращения (один оборот за 5 часов) и заметный наклон оси вращения. : '''Соображения за и против''' : Гипотеза столкновения в настоящее время считается основной (по крайней мере, среди западных ученых), поскольку она хорошо объясняет все известные факты о химическом составе и строении Луны, а также и физические параметры системы Луна-Земля. Первоначально большие сомнения вызывала возможность столь удачного соударения (косой удар, невысокая относительная скорость) такого крупного тела с Землей. Но затем было предположено, что Тейя сформировалась на орбите Земли, в одной из [[точки Лагранжа|точек Лагранжа]] системы Земля-Солнце. Такой сценарий хорошо объясняет и низкую скорость столкновения, и угол удара, и нынешнюю, почти точно круговую орбиту Земли. : Уязвимое место гипотезы столкновения: для объяснения дефицита железа на Луне приходится принимать допущение, что ко времени столкновения (4,5 млрд лет назад) и на Земле, и на Тейе уже произошла [[гравитационная дифференциация]], то есть выделилось тяжёлое железное ядро и образовалась лёгкая силикатная мантия. Однозначных геологических подтверждений этому допущению не найдено. == Заключение == Одной из главных целей [[таблица пилотируемых полётов по американской программе «Аполлон»|американских лунных экспедиций]] 1960—1970 годов было найти доказательства одной из трёх лидировавших тогда гипотез «Большой тройки» (гипотезы центробежного отделения, захвата и совместной аккреции). Но первые же полученные данные обнаружили серьёзные противоречия со всеми тремя гипотезами. Все накопленные к настоящему моменту факты, как считается, свидетельствуют в пользу гипотезы, которой во время полётов «Аполлонов» ещё не существовало: гипотезы [[теория гигантского столкновения|гигантского столкновения]]. По Библии, на 3-й День Творения вся вода собралась в моря и океан, а затем была создана вся флора земная. На 4-й День были созданы светила — Солнце и Луна. Если следовать этому не случайному порядку, то гипотеза «Большого всплеска» сразу же отпадает. Ибо такое столкновение сразу же сорвет атмосферу, уничтожит всю земную флору, выплеснет всю воду далеко за пределы земной орбиты... Увы!.. Говорят, что многие корифеи физики и математики верили в существование Высшего Космического Разума и Гениальность Его Творения. И все же... Строя многие гипотезы и сценарии, физики, как правило, редко обращают внимание на то, что говорится в Библии. Гипотеза академика Э. М. Галимова (ГЕОХИ РАН), смысл которой состоял в том, что Луна сформировалась не вследствие катастрофического удара, а как двойная система одновременно с Землей в результате фрагментации облака пылевых частиц, примерно так, как образуются двойные звезды, на сегодня остается наиболее правдоподобной. И все же остаются 2 существенных «но»: 1) в Солнечной системе, и в частности на Луне, обнаружена замерзшая вода в огромных количествах. Каким образом она могла возникнуть здесь, без наличия источника тепла, если температура космического пространства –273 °С; 2) для развития флоры на Земле также нужен источник света и тепла, иначе процессы фотосинтеза становятся невозможны. Каким образом это могло произойти на 3-й День Творения? ( http://ziv.telescopes.ru/rubric/astronomy/index.html?pub=9 ) Еще один полуфантастический сценарий, который, может статься, и соответствует библейскому представлению, ученые почему-то даже не пытались рассмотреть до сих пор: могла ли быть Луна в начале образования Солнечной системы мини-Солнцем, которое давало возможность получить гигантские объемы воды, содержащиеся ныне во всей Солнечной системе, и давать свет и тепло зародившейся на Земле в 3-й День Творения флоре? А после отработки топлива стать планетой и за счет гравитации приблизиться к Земле? Разумеется, что легче всего отвергнуть постулаты Книги Бытия и остаться на точке зрения научных данных, не учитывающих Знания, данные человечеству из Вселенной, от самого Создателя. Чтобы спустя столетия понять, что Истина все же была в Библейском Писании, а не в научных гипотезах… == Литература == Настоящая статья большей частью основана на переводе [[:de:Entstehung des Mondes|аналогичной статьи]] из немецкой Википедии. В оригинальной статье были указаны следующие источники информации: * W. K. Hartmann & D R. Davis: ''Satellite-Sized Planetesimals and Lunar Origins'', Icarus 24 (1975): 504—515. * Hartmann, W. K., et al., eds 1986: ''Origin of the Moon'' (Houston: Lunar and Planetary Institute) * Dana Mackenzie, «''The Big Splat, or How Our Moon Came to Be''», 2003, John Wiley & Sons, ISBN 0-471-15057-6. == Ссылки == * [http://ziv.telescopes.ru/rubric/astronomy/?pub=3 «Происхождение планет и спутников», Е. В. Рускол, Объединенный институт физики Земли им. О. Ю. Шмидта РАН] — о гипотезе совместной аккреции Луны и Земли * [http://www.scgis.ru/russian/cp1251/dgggms/3-98/sorokhtin.htm «Модель образования планет В. С. Сафронова и глобальная эволюция Земли», О. Г. Сорохтин, Институт океанологии РАН] — о гипотезе захвата и разрушения Протолуны * [http://ziv.telescopes.ru/rubric/astronomy/index.html?pub=9 Происхождение Луны. Российская концепция против «американской»] — «ЗиВ» № 6/2005 Э. М. Галимов, академик, ГЕОХИ РАН. {{Луна}} [[Категория:Луна]] [[Категория:Земля]] [[Категория:Солнечная система]] {{Link FA|pt}} {{Link GA|de}} [[als:Entstehung des Mondes]] [[de:Entstehung des Mondes]] [[it:Formazione della Luna]]'