Ziemia i księżyc
Ziemia jest trzecią planetą od Słońca i jedyną, na której istnieje życie (bynajmniej dotychczas nie udowodniono go na innych planetach naszego Układu Słonecznego). Uważa się, że powstała ona około 4,6 miliarda lat temu, a jej temperatura wynosiła wtedy 4000°C. Wyjątkowość Ziemi polega na tym, że występuje na niej woda i zawierająca tlen atmosfera. W grudniu Ziemia znajduje się nieco bliżej Słońca, a w czerwcu jest najbardziej od niego oddalona. Oś Ziemi jest nachylona w stosunku do Słońca, dzięki czemu mamy pory roku. Obroty Ziemi wokół własnej osi powodują zjawiska dnia i nocy.
Atmosfera Ziemi składa się głównie z azotu i tlenu, ma grubość około 100 km i składa się z kilku warstw. Jedną z najważniejszych jest warstwa ozonowa, która rozciąga się na wysokości ok. 20-35 km i pełni rolę tarczy osłaniającej nas przed szkodliwym promieniowaniem. Początkowo na Ziemi nie było oceanów. Powstały one dopiero wskutek wybuchów wulkanów, które po emisji dużej ilości gazów tworzyły chmury, przez co zaczęły padać deszcze. Było to pierwszym czynnikiem, który wpłynął na powstanie na Ziemi życia.
Księżyc
Księżyc jest jedynym satelitą naturalnym Ziemi. Jego średnica wynosi 3476 km, a odległość od Ziemi 380 tys. km. Jego przyciąganie grawitacyjne powoduje na Ziemi przypływy i odpływy mórz i oceanów. Księżyc ma różne fazy, gdyż istnieją na nim dni i noce, przez co czasem jego widoczna część znajduje się w cieniu. Księżyc okrąża Ziemię w czasie 27,3 dnia, tyle samo co jego obrót wokół własnej osi. Powoduje to, że zawsze widzimy tylko jedną jego stronę.
Na powierzchni naszego naturalnego satelity znajdują się ogromne zagłębienia, które powstawały po upadkach meteorytów. Wypełniła je lawa, a astronomowie nazwali je "morzami". Jedno z nich, Morze Spokoju, ma 1000 km średnicy. To właśnie tutaj w 1969 roku człowiek po raz pierwszy postawił stopę na Księżycu, a był nim Neil Armstrong. Naukowcy nie są pewni co do tego, w jaki sposób powstał Księżyc. Mógł kiedyś stanowić jedność z Ziemią i oderwać się od niej, ale również oba ciała mogły się utworzyć oddzielnie, po czym Księżyc byłby przechwycony przez grawitacyjne przyciąganie Ziemi.
Ważne pojęcia związane z ziemskim Księżycem:
- perygeum - położenie Księżyca, gdy jest najbliżej Ziemi;
- apogeum - najodleglejsze od Ziemi położenie Księżyca;
- miesiąc gwiazdowy - pełen obrót Księżyca wokół Ziemi, trwa około 27 dni;
- miesiąc synodyczny - odstęp pomiędzy kolejnymi identycznymi fazami Księżyc; trwa 29,5 doby;
Fazy Księżyca:
- nów - okres, gdy Księżyc jest niewidoczny;
- pierwsza kwadra - częściowa widoczność Księżyca, powiększająca się;
- pełnia - okres, gdy Księżyc jest całkowicie widoczny;
- ostatnia kwadra - częściowa widoczność Księżyca pomniejszająca się.
Księżyc jest jedynym naturalnym satelitą Ziemi. Pod względem gęstości ustępuje tylko Io, księżycowi Jowisza. Jest jednym z najlepiej zbadanych i opisanych ciał Układu Słonecznego oraz jedynym dotychczasowym miejscem lądowania załogowej misji kosmicznej. Obecność Księżyca silnie wpływa na organizmy żywe na Ziemi, w dużym stopniu regulując ich rytm biologiczny.
Księżyc towarzyszy Ziemi od 4,5 miliardów lat i jest obok Słońca najjaśniejszym obiektem na niebie. Z tego powodu już od czasów prehistorycznych był czczony przez kultury na wszystkich kontynentach, przy czym bogowie związani z księżycem byli zazwyczaj jednymi z najważniejszych w ich mitologiach. Polska nazwa Księżyca, pochodzi od starosłowiańskiego słowa oznaczającego księcia. Początkowo ta nazwa obowiązywała tylko w odniesieniu do Księżyca między nowiem a pierwszą kwadrą, lecz w późniejszych czasach przyjęła się ogólnie jako nazwa dla naszego satelity. Obecnie wiele nazw dziedzin związanych z badaniami Księżyca pochodzi od imion Selene i Luny, które były boginiami w mitologii greckiej i rzymskiej.
Orbita Księżyca ma kształt elipsy o mimośrodzie 0,05 przy czym jej średni promień wynosi 384 tys. kilometrów. Mimośród orbity wpływa na to, że w swoim najdalszym położeniu Księżyc jest oddalony o 405 tys. kilometrów, a w najbliższym o 362,6 tys. kilometrów od środka masy układu Ziemia-Księżyc. Pełny obrót wokół planety wykonywany jest w ciągu 27 dni i 7 godzin, jednak uwzględniając ruch Ziemi, okres między poszczególnymi fazami trwa 29,5 dnia i nazywany jest miesiącem synodycznym.
Księżyc porusza się ruchem synchronicznym, tj. jedna jego strona, zwana widoczną stroną, jest zawsze zwrócona ku Ziemi. Dzięki zjawisku libracji, obserwatorzy mogą jednak dostrzec ogólnie 59% jego powierzchni. Druga, niewidoczna strona, nazywana czasami błędnie ciemną stroną Księżyca, została zobaczona po raz pierwszy podczas przelotu radzieckiej sondy Łuna 3 w 1959 roku. Mimo, że Księżyc wydaje się być bardzo jasnym obiektem na tle nocnego nieba, jest jednym z obiektów o najmniejszym współczynniku albedo. Jego powierzchnia odbija tyle samo światła co zużyty asfalt na ulicy. Bliskość orbity Księżyca względem Ziemi powoduje powstawanie sił pływowych w obu obiektach. Najbardziej widocznym efektem tego zjawiska są pływy morskie na Ziemi, jednak powierzchnia Księżyca również ulega cyklicznemu falowaniu na wysokośćć dochodzącą do 10 cm. Ze względu na rozmiary Księżyca oraz jego bliskość względem Ziemi, obiekt ten czasami powoduje całkowite zaćmienia Słońca.
Księżyc najprawdopodobniej powstał wskutek zderzenia się pierwotnej Ziemi z obiektem rozmiarów Marsa. Nastąpiło to ok. 4,5 miliarda lat temu, a uderzenie była na tyle silne, że część materii oderwała się od Ziemi i utworzyła dzisiejszy Księżyc. Satelita ma średnicę 3476 kilometrów, przy czym jego średnia gęstość wynosi 3,34 g/cm3 i jest to drugi pod tym względem księżyc w Układzie Słonecznym po Io. Księżyc ma zróżnicowaną budowę wewnętrzną, w której bogate w żelazo jądro otoczone jest płaszczem w mocno zróżnicowanym składzie skalnym. Na płaszczu spoczywa skorupa skalna o grubości dochodzącej do 50 kilometrów. Oprócz wymienionych warstw występują również warstwy przejściowe. Księżyc posiada szczątkowe pole magnetyczne tak jak pozostałe księżyce z wyjątkiem Ganimedesa, który generuje swoje własne dwubiegunowe pole. Szczątkowa jest również atmosfera, która jest tak rzadka, że niemal przypomina próżnię.
Dwoma najbardziej charakterystycznymi formacjami na Księżycu, które można rozróżnić obserwując go nawet z Ziemi są morza oraz wyżyny. Morzami zostały nazwane ciemne obszary zastygłych law bazaltowych, przy czym niemal nie występują one na niewidocznej stronie Księżyca. Oprócz mórz, należą do nich również oceany, zatoki oraz jeziora. Wyżynami (niektóre nazywane są górami) są jasne obszary, położone wyżej od mórz, stad ich nazwa, przy czym obie formacje pokryte są regolitem. Jest to silnie rozdrobiony pył, powstały wskutek uderzeń wielu komet, meteorytów i mikrometeorytów w powierzchnię Księżyca. Na obszarze wyżyn warstwa regolitu jest kilka razy grubsza niż na powierzchni mórz.
Najczęściej występującymi utworami powierzchniowymi na Księżycu są kratery uderzeniowe. Ponad pół miliona z nich ma średnicę większą niż kilometr, przy czym największym kraterem na Księżycu i jednym z największych w całym Układzie Słonecznym jest Basen Biegun Południowy - Aitken mający średnicę przekraczającą 2200 kilometrów i głębokość kilkunastu kilometrów. Dno tego krateru jest najniżej położonym obszarem na obu półkulach Księżyca. Innym wielkim kraterem (basenem uderzeniowym) jest Imbrium (Morze Deszczów) mający średnicę ok. 1120 kilometrów. Najciekawszymi kraterami pod względem przyszłej eksploatacji są te umiejscowione na biegunach. Na dnie niektórych z nich może spoczywać lód wodny, ponieważ panuje tam wieczny cień i nie docierają promienie UV, które rozbiłyby cząstki wody na tlen i wodór. Innymi ciekawymi utworami powierzchniowymi na Księżycu są wulkany tarczowe oraz kopuły wulkaniczne.
Eksploracja Księżyca za pomocą obserwacji naziemnych prowadzona jest od czasów starożytnych, przy czym prawdziwa rewolucja nastąpiła po wynalezieniu teleskopów, dzięki którym uzyskano więcej informacji o charakterystyce powierzchni satelity. Badanie Księżyca za pomocą misji kosmicznych rozpoczęte zostało pod koniec lat 50 ubiegłego wieku, przy czym duże znaczenie w przebiegu poszczególnych misji miała tzw. zimna wojna toczona między Stanami Zjednoczonymi a Związkiem Radzieckim. Drugi z tych krajów był prekursorem badań księżyca i jego sondy wysyłane w kierunku satelity mają wielkie znacznie w historii podboju kosmosu przez ludzi. Radzieckim programem dedykowanym dla podboju Księżyca były statki z serii Łuna, w tym Łuna 1, która jako pierwsza przeleciała w pobliżu Księżyca, Łuna 2, będąca pierwszym sztucznym obiektem, który wylądował na powierzchni Księżyca oraz Łuna 3, która jako pierwsza przesłała fotografie niewidocznej strony satelity. Łuna 9 była pierwszym statkiem, który dokonał miękkiego lądowania na Księżycu, a Łuna 10, była pierwszą sondą, która okrążyła Księżyc (obie dokonały tego w 1966 roku). Kolejne sondy z programu Luna (oficjalnie były 24 misje) dokonywały dalszych badań Księżyca, a w latach 70 wysłano dwa łaziki skonstruowane w ramach programu Łunochod.
Amerykańskim odpowiednikiem Luny był program Apollo, który niejako zwieńczył zmagania zimnowojenne w momencie lądowania załogowej misji Apollo 11 na księżycu w 1969 r. Ten program poprzedzony został badaniami programów Ranger, Lunar Orbiter, Surveyor oraz Gemini. Łącznie odbyło się sześć lądowań załogowych misji Apollo na księżycu, skąd przywieziono ponad 380 kilogramów skał księżycowych. W dalszych latach odbyło się wiele innych misji mających na celu eksplorację Księżyca, przy czym do stawki włączyły się kraje europejskie zrzeszone w ESA oraz inne kraje: Japonia, Chiny oraz Indie. Jednym z najbardziej ambitnych z planowanych programów dotyczących Księżyca jest budowa bazy badawczej na jego powierzchni, jednak nie wiadomo kiedy ten pomysł będzie zrealizowany. Nie wykluczone, że w przyszłości Księżyc będzie terenem rywalizacji mocarstw o występujące tam surowce, z których najbardziej kuszącym dzisiaj wydaje się być Hel-3.
Więcej informacji:
Lista nazwanych utworów powierzchniowych na Księżycu wraz z ich podstawowymi danymi (IAU)
Portal z atlasem Księżyca oraz szczegółowymi zdjęciami jego powierzchni (Lunar and Planetary Institute)
Film przedstawiający astronautę jadącego łazikiem po powierzchni Księżyca w trakcie misji Apollo 16 (APOD)
Narzędzie Google Moon
Ciekawostki:
- Na dnie kraterów na Księżycu odnotowano najniższą temperaturę w Układzie Słonecznym zarejestrowaną przez sondę kosmiczną. Wyniosła ona -247'C, co oznacza, że jest niższa niż odnotowana na Plutonie.
- Ze względu na rozmiary Księżyca względem Ziemi, niektórzy naukowcy traktują te dwa obiekty jako układ podwójny planet.
- Podczas wszystkich misji księżycowych pozostawiono na powierzchni naszego naturalnego satelity wiele ton urządzeń i pozostałości po tych misjach.
- Kilka korporacji, głównie amerykańskich, ma w planach prowadzenie badań w celu rozwoju podróży turustycznych na Ksieżyc.
Wpływ Księżyca na Ziemię
Chociaż Księżyc ma masę niewiele większą niż 1% masy Ziemi, jego przyciąganie grawitacyjne wpływa na przebieg szeregu zjawisk zachodzących na Ziemi. Siła grawitacji Księżyca powoduje hamowanie ruchu obrotowego Ziemi. Długość pełnego obiegu Ziemi wokół osi (ziemskiej doby) wzrasta o 1 sekundę w ciągu około 100 tys. lat. Oddziaływanie grawitacyjne Księżyca i Słońca odpowiada też za ruch precesyjny Ziemi.
Najbardziej znanym następstwem wpływu grawitacji Księżyca na Ziemię jest występowania pływów morskich. Pływy to rytmiczne pionowe ruchy wody. Podniesienie się poziomu morza nosi nazwę przypływu morza i przypomina wybrzuszenie wód wszechoceanu. Obserwujemy je zarówno po stronie Ziemi leżącej najbliżej Księżyca, gdzie przyciąganie Księżyca jest najsilniejsze, jak i po stronie przeciwnej, gdzie jest ono najsłabsze. Prostopadle do płaszczyzny łączącej obszary występowania na powierzchni oceanu przypływu występuje odpływ morza, czyli obniżenie się jego poziomu. Cykliczność pływów wynika głównie z ruchu obrotowego Ziemi. Okres obiegu Ziemi wokół osi to około 23 godzin i 56 minut, więc pomiędzy dwoma kolejnymi przypływami mija średnio 12,5 godziny, a pomiędzy przypływem a odpływem około 6 g godzin.
Oprócz Księżyca na powierzchnię Ziemi oddziałuje też przyciągania grawitacyjne Słońca. W czasie pełni i nowiu grawitacyjne oddziaływanie Księżyca i Słońca sumuje się i pływy są najwyższe. Nazywamy je pływami syzygijnymi. W okresie pierwszej i ostatniej kwadry, kiedy oddziaływanie grawitacyjne Słońca i Księżyca znoszą się i pływy są najniższe. Noszą nazwę pływów kwadraturowych (kwadrowych).
Wysokość pływów zmienia się w szerokich granicach – na niewielkim, śródziemnym morzu, jakim jest Bałtyk w trakcie przypływu poziom morza podnosi się maksymalnie o kilkanaście centymetrów. Najwyższe przypływy rejestruje się w Zatoce Fundy, u wybrzeży Nowej Szkocji w Kanadzie. Poziom morza podnosi się tam średnio 11,4 m, a przy pływach syzygijnych o 15,4 m. Inne obszary występowania wysokich pływów to m.in. francuskie i brytyjskie wybrzeża Kanału La Manche i Kanału Bristolskiego, okolice Rio Gallegos w Argentynie, Zatoka Penżyńska na Morzu Ochockim w Rosji, czy Zat. Collier nad Oceanem Indyjskim w Australii.
Pływy obserwowane są też na powierzchni dużych jezior oraz w ujściowych odcinkach rzek. Zjawisko pływów to dotyczy też atmosfery i skorupy ziemskiej.
GRUPA MEDIA INFORMACYJNE & ADAM NAWARA |
Ziemia - Nasza Planeta
