Księżyc. Geneza, ukształtowanie i eksploracja

Księżyc - jedyny naturalny satelita Ziemi. Widoczny w nocy, ale w ciągu dnia także możemy go dostrzec. Niezwykle jasny, po Słońcu jest najjaśniejszym ciałem niebieskim, widocznym z Ziemi. Księżyc jest jednym z najlepiej opisanych ciał Układu Słonecznego i jedynym miejscem lądowania załogowej misji kosmicznej. Ma duży wpływ na organizmy żyjące na Ziemi, ponieważ reguluje nasz rytm biologiczny. Jak powstał Księżyc? Jak jest ukształtowany?

1. Charakterystyka Księżyca

Księżyc istnieje od około 4,5 miliardów lat i obok Słońca jest najjaśniejszym obiektem na niebie. Od zarania dziejów czczony był przez starożytne kultury na wszystkich kontynentach, a bogowie związani z nim zwykle byli jednymi z najważniejszych w danej mitologii.

Według jednej z najbardziej wiarygodnych hipotez Księżyc powstał w ostatnim etapie procesu tworzenia się Układu Słonecznego, jako wynik zderzenia protoplanety o wielkości Marsa z podzieloną już na jądro i płaszcz Ziemią.

Zobacz film: "Wysokie oceny za wszelką cenę"

Zderzenie to nie było centralne, dlatego też w jego wyniku Ziemia została pozbawiona tylko części, płaszcza zachowując większość żelaznego jądra. Gorący materiał płaszcza rozproszony wokół Ziemi o kształcie dysku, stygnąc szybko, skondensował się jako satelita. Oddziaływania pływowe oddaliły dwa ciała niebieskie od siebie, obecnie Księżyc dalej oddala się od Ziemi w tempie 3,8 cm na rok.

Orbita Księżyca ma kształt elipsy. Jej mimośród wynosi 0,0554, promień zaś 384 tys. kilometrów. Mimośród ma wpływ na to, że w najdalszym położeniu Księżyc jest oddalony o 405 tys.km a w najbliższym o 362,6 tys. km od środka masy układu Księżyc - Ziemia.

Pełny obrót Księżyca wokół Ziemi trwa 27 dni i 7 godzin, jednak uwzględniając ruchy Ziemi, czas między poszczególnymi fazami to 29,5 dnia, co nazywane jest miesiącem synodycznym.

Księżyc porusza się ruchem synchronicznym, co oznacza, że do Ziemi zawsze jest zwrócony jedną, widoczną dla Ziemi stroną. Dzięki zjawisku libracji obserwujący mogą dostrzec około 59% powierzchni tego ciała niebieskiego.

Niewidoczna, druga strona Księżyca, zwana ciemną, pierwszy raz obejrzana została w czasie przelotu radzieckiej sondy Łuna 3 w 1959 roku. Księżyc, mimo że wydaje się jasnym obiektem na tle nieba w nocy, posiada jeden z najmniejszych współczynników albedo. Powierzchnia tego ciała niebieskiego odbija tyle samo światła co zużyty asfalt uliczny.

2. Skąd pochodzi nazwa "Księżyc"?

Polska nazwa "Księżyc" wywodzi się od starosłowiańskiego słowa, które oznaczało syna księcia. Początkowo nazwa ta obowiązywała jedynie w odniesieniu do młodego Księżyca między nowiem a pierwszą kwadrą, później zaś została przyjęta ogólnie jako powszechna nazwa dla naszego satelity.

Obecnie wiele nazw dziedzin, które wiążą się z badaniem Księżyca, pochodzi od imion Luny i Selene - bogiń w mitologii rzymskiej i greckiej.

3. Powierzchnia i struktura wewnętrzna Księżyca

Powierzchnię Księżyca głównie tworzą skały bazaltowe pochodzenia wulkanicznego. Starsze obszary wyżynne pokryte są wieloma kraterami uderzeniowymi, młodsze zaś stosunkowo gładkie (morza) prawdopodobnie stanowią pozostałości ogromnych basenów pochodzenia uderzeniowego, które zostały zalane płynną lawą.

Na powierzchni Księżyca można wyróżnić takie formacje geologiczne, jak:

• doliny;
• góry;
• grzbiety;
• łańcuchy;
• klify;
• kanały;
• kratery;
• morza;
• równiny;
• przylądki;
• ziemie.

Większość powierzchni pokryta jest grubą warstwą regolitu, temperatura powierzchni srebrnego globu wynosi o +110°C w środku dnia do -180°C w środku nocy (tak duże różnice są spowodowane brakiem atmosfery).

Księżyc nie posiada także pola magnetycznego, powierzchnia jego jest więc stale narażona na bezpośrednie działanie promieniowania kosmicznego i wiatru słonecznego.

Wnętrze globu Księżyca ma strukturę warstwową: niewielkie żelazne jądro, o promieniu około 340 km, otacza go warstwa stopionych o około 400 km grubości. Nad warstwą tą rozpościera się sztywny, skalisty płaszcz pokryty twardą skorupą o średniej grubości 68 km.

Skład chemiczny Księżyca jest znacząco różny od ziemskiego, głównie różni się dużo mniejszą zawartością żelaza. Podobny (niemal identyczny) jest jednak z ziemskim księżycowy skład izotopowy, co może potwierdzać wspólne pochodzenie Księżyca i Ziemi.

4. Morza Księżycowe

Ciemne, nieurozmaicone obszary widoczne gołym okiem na widocznej części srebrnego globu, noszą nazwę mórz księżycowych. Nazwa ta zawiązuje do przekonań starożytnych astronomów, którzy przekonani byli, że są to rzeczywiste morza wypełnione wodą.

Obecny stan wiedzy pozwala nam stwierdzić, że są to obszary zestalonej magmy. Powstały z zastygłej lawy bazalt zapełnił kratery meteorytowe powstałe przez opadające odłamki skalne. Morza księżycowe zlokalizowane są właściwie jedynie na widocznej stronie Księżyca, na której zajmują 31% powierzchni (po drugiej stronie stanowią stanowi około 2% powierzchni).

Rozmieszczenie to nie ma jasno sformułowanego i udowodnionego wytłumaczenia. Ostatnio często zwraca się uwagę na większą koncentrację radioaktywnych pierwiastków, produkujących ciepło na widocznej części półkuli.

Zostało to wykazane na mapie geochemicznej wykonanej przez spektrometr gamma Lunar Prospector. Miejsca zawierające dużą ilość wulkanów tarczowych i kopuł wulkanicznych znajdują się także na terenie mórz, na widocznej półkuli.

Terminem "morza" określa się oceany, morza, zatoki, jeziora i bagna. Poniżej zamieszczamy listę znanych mórz księżycowych.

• Ocean Burz;
• Morze Chmur;
• Morze Obfitości;
• Morze Jasności;
• Morze Deszczów;
• Morze Nektaru;
• Morze Oparów;
• Morze Wilgoci;
• Morze Spokoju;
• Morze Zimne;
• Morze Przesileń;
• Zatoka Rosy;
• Zatoka Tęczy;
• Jezioro Śmierci;
• Jezioro Doskonałości;
• Bagno Zgnilizny.

5. Wyżyny Księżycowe

Obszary jaśniejsze na Księżycu nazywane są górami lub wyżynami, ponieważ są położone powyżej morza. Niektóre z największych górskich obszarów na półkuli widocznej usytuowana jest na obrzeżach wielkich kraterów po meteorytach, z których wiele wypełnionych zostało bazaltem. Uważane są one za pozostałości pierścieni uformowanych przez uderzeniowe fale.

Góry księżycowe od ziemskich odróżnia fakt, że te pierwsze nie powstały w wyniku procesów tektonicznych, a jako efekt zdarzeń kosmicznych.

6. Eksploracja Księżyca

Bezpośrednie badania nad Księżycem umożliwiły w XX wieku loty kosmiczne bezzałogowe i załogowe. 20.VII.1969 roku amerykański program Apollo doprowadził do wylądowania pierwszych ludzi na Księżycu (E.E. Aldrin i N. Armstrong).

W latach 1969 - 1972 na powierzchni srebrnego globu przebywało 12 amerykańskich astronautów. Dostarczyli oni na Ziemię około 385 kg materii księżycowej, której wiek szacuje się na od 3 - 4,6 mld lat.

Równolegle, badania nad Księżycem do 1976 roku prowadził również ZSRR, przy pomocy son Łuna. Mimo tych badań nie udało się Rosjanom wysłać załogowego statku na Księżyc.

Pod koniec XX wieku dwie amerykańskie sondy po dłuższej przerwie doprowadziły do odkrycia lodu wodnego na nie oświetlonych przez światło słoneczne dnach kraterów na obszarach okołobiegunowych Księżyca.