Оглавление
I. Введение
II. Основная часть:
1. I-ый этап – докосмический этап исследований
2. II-ой этап – Луну изучают автоматы
3. III-ий этап – первые люди на Луне
III. Заключение
IV. Список литературы
V. Приложения
I . Введение
Космические полеты позволили ответить на многие вопросы: какие тайны хранит Луна, “единокровная” часть Земли или “гость” из космоса, холодная или горячая, молодая или старая, повернется ли к нам другой стороной, что знает Луна о прошлом и будущем Земли. Однако для чего понадобилось предпринимать в наше время столь трудоемкие, дорогостоящие и рискованные экспедиция к Луне и на Луну? Разве мало у людей земных забот: сберечь окружающую среду от загрязнения, отыскать глубоко захороненные источники энергии, предсказать извержение вулкана, предотвратить землетрясение...
Но как это не парадоксально на первый взгляд, понять Землю, не посмотрев на нее извне, трудно. Вот уж подлинно — “большое видится на расстоянии”. Человек всегда стремился познать свою планету. С того далекого времени, когда он понял, что Земля не покоится на трех китах, он многое постиг.
Земные недра изучает геофизика. Исследуя с помощью приборов отдельные физические свойства планеты — магнетизм, гравитацию, тепло, электропроводность,— можно попытаться воссоздать ее цельный образ. Особо важную роль в этих исследованиях играют сейсмические волны: они, словно луч прожектора, освещают на своем пути недра Земли. Однако даже с таким сверхзрением видно далеко не все. В недрах активные магматические и тектонические процессы неоднократно переплавляли первозданные породы. Возраст самых древних образцов (3,8 млрд. лет) почти на миллиард лет меньше возраста Земли. Знать же, какой Земля была вначале, значит понять ее эволюцию, значит надежнее прогнозировать будущее.
Но ведь не так уж далеко от Земли есть космическое тело, поверхность которого не подвержена эрозии. Это — вечный и единственный естественный спутник Земли — Луна. Найти на ней следы первых шагов Земли во Вселенной – эти надежды ученых оказались ненапрасными.
Об исследованиях Луны можно говорить много. Но я хотела бы рассказать о докосмических этапах исследования Луны и о наиболее значимых исследованиях XX века. Прежде чем написать этот реферат я изучила много литературы, посвященной моей теме.
Например, в книге И. Н. Галкина “Геофизика Луны” я нашла материал, посвященный рассмотрению проблемы исследования структуры лунных недр. В основу книги положен материал. Который публиковался, докладывался и обсуждался на Московской советско-американской конференции по космохимии Луны и планет в 1974 году и на последующих ежегодных лунных конференциях в Хьюстоне в 1975 – 1977 годах. Здесь собран огромный объем информации о структуре, составе и состоянии лунных недр. Книга написана в научно-популярном стиле, что дает возможность без особого затруднения понять представленные в ней сведения. Из этой книги мне пригодился достаточно большой объем информации.
А в книге К. А. Куликова и В. Б. Гуревича “Новый облик старой Луны” представлен материал о важнейших научных результатах исследования Луны средствами космической техники. Книга рассчитана на широкий круг читателей, не требует специальной подготовки, т. к. написана в достаточно популярной форме, но опираясь на строго научную основу. Эта книга старее предыдущей, потому материал из нее мною практически не использовался, зато в ней есть очень хорошие схемы и иллюстрации, часть которых представлена мною в приложениях.
В книге Ф. Ю. Зигеля “Путешествие по недрам планет” собрана информация о достижениях геофизики в изучении недр планет и спутников, космических связях геофизики, роли гравиметрии в определении фигуры Земли, предсказаниях землетрясений, вулканических процессах на планетах. Здесь значительное место уделено проблемам происхождения Солнечной системы и планет, использованию их недр для технических нужд человечества. Книга предназначена для широкого круга читателей. Но для меня, к сожалению, в ней мало внимания уделено Луне, поэтому для меня этот источник был практически не нужен.
В очередном томе популярной детской энциклопедии “Хочу всё знать” собрана информация о великих астрономах, их открытиях и изобретениях, о том, как люди представляли себе устройство своего космического дома в разные времена. В этой книге легко найти интересующую меня информацию, т. к. она снабжена предметно-именным указателем. Книга предназначена для детей младшего школьного возраста, поэтому информация в ней изложена очень доступным языком, но является не такой глубокой, какую требует моя работа.
Очень увлекательная книга С. Н. Зигуленко “1000 загадок Вселенной”. В ней собраны ответы на многие вопросы, например: как образовалась наша Вселенная, чем отличается звезда от планеты и на многие другие. Есть и информация об исследованиях Луны, которая была использована мною в реферате.
В книге И. Н. Галкина “Маршрутами XX века” тесно переплетаются две темы – описание экспедиционных геофизических исследований в некоторых районах Земли и изложение фактов, теорий, гипотез о происхождении и дальнейшем развитии планет, о сложных физико-химических процессах, происходящих в их недрах и в наше время. Здесь речь идет и об исследовании спутника Земли – Луны, ее происхождении, развитии и современном состоянии. Именно этот материал как нельзя лучше подошел для моей работы и являлся опорным при написании реферата.
Таким образом, я поставила перед собой:
цель – показать процесс накопления знаний о Луне
задачи – изучить информацию о Луне, известную в докосмический период;
– изучить исследования Луны автоматами;
– изучить исследования Луны человеком в XX веке
II . Основная часть
1. I -ый этап – докосмический этап исследований
Из аметиста и агата,
Из задымлённого стекла,
Так удивительно покато
И так таинственно плыла,
Как будто “Лунная соната”
Нам сразу путь пересекла.
А. Ахматова
Впервые “попали” на Луну герои “Одиссеи” Гомера*. С той поры персонажи фантастических произведений летали туда часто и различными способами: пользуясь ураганом и испаряющейся росой, упряжкой из птиц и воздушным шаром, орудийным снарядом и привязанными за спиной крыльями.
Герой французского писателя Сирано де Бержерака* добрался до нее, подбрасывая большой магнит, который притягивал железную колесницу. А в опере Гайдна на сюжет Гольдони на Луну попадали, выпив волшебный напиток. Жуль Верн* считал, что источником движения к Луне должен служить взрыв, способный разорвать цепи земного притяжения. И Байрон* в “Дон-Жуане” заключал: “И верно мы к Луне когда-нибудь, благодаря парам, продолжим путь”1 . Герберт Уэллс допускал, что Луна населена существами типа муравьёв.
Не только писатели, но и крупные учёные – физики и астрономы – создавали научно-фантастические произведения о Луне. Иоганн Кеплер* написал научно-фантастический очерк “Сон, или Последнее сочинение по лунной астрономии”. В нем демон описывает полёт к Луне во время её затмения, когда “прячась в её тени, можно избежать палящих лучей Солнца”. “Мы, демоны, подгоняем тела усилием воли и затем движемся перед ними для того, чтобы никто не ушибся при очень сильном толчке о Луну”2 .
Константин Эдуардович Циолковский* – отец космонавтики, заложивший научные основы ракетостроения и будущих межпланетных путешествий, – написал серию научно-фантастических произведений о Луне. В одном из них (“На Луне”) приводится такое описание:
“Пять дней мы скрывались в недрах Луны и если выходили, то в ближайшие места и на короткое время... Почва остывала и к концу пятых суток по-земному или в середине ночи по-лунному настолько охладилась, что мы решались предпринять своё путешествие по Луне, по её горам и долам... Темноватые огромные и низкие пространства Луны принято называть морями, хотя совсем неправильно, так как там присутствие воды не обнаружено. Не найдём ли мы в этих “морях” и ещё более низких местах следов воды, воздуха и органической жизни, по мнению некоторых учёных уже давно исчезнувших на Луне?.. Мы нарочно из любопытства пробегали мимо вулканов по самому их краю, и, заглядывая внутрь кратеров, два раза видели сверкающую и переливающуюся лаву... Вследствие ли недостатка кислорода на Луне или вследствие других причин только нам попадались неокислённые металлы и минералы, всего чаще алюминий”3 .
Пройдя маршрутами лунной космической “одиссеи”, мы увидим, в чём были правы фантасты, а в чём ошибались.
Наблюдения за Луной восходят к глубокой древности.
Периодическая смена лунных фаз давно вошла в представления людей о времени, стала основой первых календарей. На стоянках времён верхнего палеолита (30-8 тыс. лет до н. э.) найдены обломки мамонтовых бивней, камни и браслеты с ритмически повторяющимися нарезками, соответствующими 28 – 29-дневному периоду между полнолуниями.
Именно Луна, а не Солнце была первым объектом поклонения, считалась источником жизни. “Луна с её влажным производительным светом способствует плодовитости животных и росту растений, но враг её – Солнце с его уничтожающим огнём, сжигает всё живущее и делает большую часть Земли необитаемой своим жаром”4 , – писал Плутарх. Во время затмения Луны в жертву приносили скот и даже людей.
“О, Луна, ты единая проливающая свет, Ты, несущая свет человечеству!”5 – начертано на глиняных клинописных табличках Месопотамии.
Первые систематические наблюдения за движением Луны на небе проводились 6 тыс. лет назад в Ассирии и Вавилоне. За несколько веков до нашей эры греки поняли, что Луна светится отраженным светом и повернута к Земле всегда одной стороной. Аристофан Самосский (III в. до н. э.) впервые определил расстояние до Луны и её размеры, а Гиппарх (II в. до н. э.) создал первую теорию ее видимого движения. Многие ученые, от Птолемея (II в. до н. э.) до Тихо Браге (XVI в.), уточняли особенности движения Луны, оставаясь в рамках эмпирических описаний. Подлинная теория движения спутника Земли стала развиваться с открытием Кеплером законов планетных движений (конец XVI – начало XVII в.) и Ньютоном закона всемирного тяготения (конец XVII в.).
Первым селенографом был итальянский астроном Галилео Галилей*. Летней ночью 1609 года он направил на Луну самодельный телескоп и поразился, увидев, что: “Поверхность Луны неровная, шероховатая, испещренная углублениями и возвышенностями, как поверхность нашего земного шара делится на две главные части, земную и водную, так и на лунном диске мы видим великое различие: одни большие поля более блестящи, другие – менее...”6 Тёмные пятна на Луне с тех пор назвали “морями”.
В середине XVII века с помощью телескопов были сделаны зарисовки Луны голландцем Михаилом Лангреном, гданьским астрономом-любителем Яном Гевелием, итальянцем Джованни Риччиалли, который дал названия двумстам лунным образованиям.
Русские читатели впервые увидели карту Луны в 1740 году в приложении к книге Бернара Фонтенеля* “Разговоры о множестве миров”. Церковь изъяла её из обращения и сожгла, однако усилиями М. В. Ломоносова она была переиздана.
Долгие годы астрономы пользовались картой Бэра и Медлера, изданной в Германии в 1830 – 1837 гг. и содержащей 7 735 деталей поверхности Луны. Последняя карта, основанная на визуальных телескопических наблюдениях, была издана в 1878 г. немецким астрономом Юлием Шмидтом и имела 32 856 деталей лунного рельефа.
Соединение телескопа с фотоаппаратом способствовало быстрому прогрессу селенографии. В конце XIX – начале XX в. во Франции и США были изданы фотографические атласы Луны. В 1936 году Международный астрономический съезд выпустил каталог, включающий 4,5 тыс. лунных образований с точными их координатами.
В 1959 г. – год старта первой советской ракеты на Луну – был издан фотоатлас Луны Дж. Койпера, включающий 280 карт 44-х участков Луны при различных условиях освещения. Масштаб карт – 1 : 1 400 000.
Астрономический этап изучения Луны принёс много важных знаний о её планетарных свойствах, особенностях вращения и движения по орбите, рельефе видимой стороны и одновременно через наблюдение Луны – некоторые знания о Земле.
“Поразительно, – писал французский астроном Лаплас*, – что астроном, не покидая своей обсерватории, а лишь сравнив наблюдения Луны с данными математического анализа, может вывести точную величину и форму Земли и расстояние её от Солнца и Луны, для чего раньше необходимы были труднее и продолжительные путешествия (по Земле)”7 .
Таким образом, мы понимаем, что Луна еще в древности изумляла и привлекала астрономов, но знали они о ней немного. То, что знали о Луне в докосмический период показано в таблице 1.
Табл. 1 Планетарные характеристики Луны
| Масса 7, 353∙1025 г |
| Объем 2,2∙1025 см3 |
| Площадь 3,8∙107 км2 |
| Плотность 3,34±0,04 г/см3 |
Расстояние Земля – Луна: среднее 384 402 км в перигее 356 400 км в апогее 406 800 км |
| Эксцентриситет орбиты 0,0432–0,0666 |
| Радиус (средний) 1 737 км |
Наклон оси: к плоскости лунной орбиты 83о 11´ – 83о 29´ к эклиптике 88о 28´ |
| Сидерический месяц (относительно звезд) 27, 32 сут. |
| Синодический месяц (равные фазы) 29, 53 сут. |
| Ускорение силы тяжести на поверхности 162 см/с2 |
| Скорость отрыва от Луны (вторая космическая) 2, 37 км/с |
1 – Байрон Дж. Г. “Дон Жуан”; М.: Изд-во "Художественная литература", 1972 г., стр. 755
2 – Галкин И. Н. “Маршрутами XX века”, М.: Изд-во “Мысль”, 1982 г., стр. 152
3 – Циолковского К. Э. “На Луне”, М.: Изд-во “Эксмо”, 1991 г., стр. 139
4 – Куликов К. А., Гуревич В. Б. “Новый облик старой Луны”, М.: “Наука”, 1974 г., стр. 23
5 – Галкин И. Н. “Маршрутами XX века”, М.: Изд-во “Мысль”, 1982 г., стр. 154
6 – Зигуленко С. Н. “1000 загадок Вселенной”, М.: Изд-ва “АСТ” и “Астрель”, 2001 г., стр. 85
7 – Куликов К. А., Гуревич В. Б. “Новый облик старой Луны”, М.: “Наука”, 1974 г., стр. 27
* – ссылка на Примечания
2. II -ой этап – Луну изучают автоматы
Луна и лотос...
Источает лотос
свой нежный запах
над безмолвьем вод.
И лунный свет все так же
тихо льется.
Но на Луне сегодня
“Луноход ”.
Л. Тудэв
Первый шаг к Луне был сделан 2 января 1959 г., когда (всего лишь через полтора года после запуска первого искусственного спутника Земли) советская космическая ракета “Луна–1”(Приложения, рис. 1), развив вторую космическую скорость, разорвала цепи земного притяжения. Луна оказалась замечательным полигоном для изучения эволюции Земли.
Через 34 часа после старта “Луна–1” пронеслась на расстоянии 6 тыс. км от поверхности Луны, стала первой искусственной планетой Солнечной системы. На Землю была передана феноменальная новость: у Луны не оказалось магнитного поля! Потом эти данные уточнялись. Намагниченность пород там всё же существует, просто она очень мала, а регулярность магнита, так называемого диполя, как на Земле, на Луне нет. В сентябре того же года “Луна–2” совершила точное попадание (“жесткую посадку”) на Луну, а в октябре, через два года после запуска первого искусственного спутника, “Луна–3” передала первые телеснимки невидимой стороны Луны. Эта съёмка была повторена и дополнена “Зондом–3” в 1965 году и серией снимков американских спутников “Лунар Орбитер”.
До этих полётов резонно было думать, что обратная сторона похожа на видимую. Каково же было удивление астрономов, когда выяснилось, что на другой стороне Луны практически нет равнин – “морей”, там были сплошные горы. В результате были построены полная карта и часть глобуса естественного спутника Земли.
Затем последовали полёты с целью отработки мягкой посадки автомата на поверхности Луны. Американские аппараты “Рейнджер” провели фотографирование панорамы прилунения с высоты от нескольких километров до нескольких сот метров. Выяснилось, что буквально вся поверхность Луны испещрена малыми кратерами диаметром около 1 м.
Однако “пощупать” лунную поверхность удалось лишь через семь лет после первого попадания ракеты на Луну, слишком технически сложной оказалась задача прилунения в условиях отсутствия тормозящей атмосферы. Первую мягкую посадку совершил советский автомат “Луна–9”, затем – серия советских “Лун” и американских “Сервейеров”.
Уже “Луна–9” развеяла миф о том, что поверхность Луны покрывает толстый слой пыли или даже что её обтекают пылевые потоки.
Плотность пылевого покрова оказалась равной 1–2 г/см3 , а скорость пробега звуковых волн в слое толщиной несколько сантиметров была всего лишь 40 м/с. Были получены фототелепанорамы лунной поверхности с высокой разрешающей способностью. Первоначальные изображения Луны поступали на Землю только по радиотелеметрическим и телевизионным каналам. Они стали много качественнее и полнее после обработки фотографий, полученных возвращаемыми на Землю советскими аппаратами “Зонд–5” (1968 г.), “Зонд–8” (1970 г.).
Почти у всех планет Солнечной системы, кроме Меркурия и Венеры, имеются естественные спутники. Наблюдая за их движением, астрономы по величине момента инерции заранее узнают, однородна ли планета, сильно ли меняются её свойства от поверхности к центру.
У Луны естественных спутников нет, но, начиная с “Луны–10”, над ней периодически появлялись спутники–автоматы, измерявшие поле тяготения, плотность потока метеоритов, космическую радиацию и даже состав пород задолго до того, как лунный образец попал под микроскоп в земной лаборатории. Например, по концентрации радиоактивных элементов, измеренной со спутника, заключили, что лунные моря сложены породами, похожими на земные базальты. Величина момента инерции Луны, определённая с помощью спутников, позволила думать, что Луна гораздо менее расслоена по сравнению с Землёй. Эта точка зрения укрепилась, когда сперва астрономически рассчитали среднюю плотность Луны, а потом непосредственно измерили плотность образцов лунной коры – они оказались близкими.
Орбитальные измерения выявляли в гравитационном поле видимой стороны положительные аномалии – усиленное притяжение в районах крупных “морей”: Дождей, Нектара, Ясности, Спокойствия. Они были названы “масконами” (по–английски: “концентрация масс”) и представляют одно из уникальных свойств Луны. Не исключено, что аномалии масс связаны с вторжением более плотного
28-04-2015, 23:37