MESIAC: CHARAKTERISTIKA, ŠTRUKTÚRA, OBEŽNÁ DRÁHA, FÁZY, POHYBY - ARTE - 2025

Mesiac je prirodzená družica Zeme, je s ním spojený pomocou gravitačnou silou. Pretože je to najbližšia hviezda k našej planéte, je najznámejšia pre všetkých a prvá, ktorú ľudstvo navštívilo. Je to skalné teleso s polomerom 1738 kilometrov, takmer polovicou polomeru Zeme, zatiaľ čo jeho hmotnosť je sotva 1/81 hmotnosti Zeme.

Pokiaľ ide o jeho priemernú hustotu, je to 3,3-násobok hustoty vody, zatiaľ čo priemerná hustota Zeme je 5,5. A samozrejme, je tu jej gravitácia, ktorá je 0,17 násobkom hodnoty Zeme.

Obrázok 1. Úplnek. Zdroj: Pixabay.

V zmenšenom modeli so Zemou, ktorý má veľkosť basketbalu, by Mesiac bol tenisový loptičku a obe loptičky boli od seba vzdialené asi 10 metrov.

Skutočná vzdialenosť Zem - Mesiac asi 385 tisíc kilometrov viac alebo menej. Svetlo, ktoré Mesiac odráža od Slnka, trvá 1,3 sekundy, kým dosiahne Zem.

Ďalšou významnou charakteristikou je, že Mesiac nemá vlastnú atmosféru, sotva existujú stopy niektorých plynných prvkov, ako je vodík, hélium, neón, argón a ďalšie v nepatrných množstvách.

A ešte výraznejším detailom je, že Mesiac vždy ukazuje tú istú tvár na Zemi. Je to preto, že jej rotačná doba okolo jeho osi je rovnaká ako jej obežná dráha okolo Zeme: približne 27 dní.

Keby existoval nejaký rozdiel medzi týmito dvoma obdobiami, vzdialená strana Mesiaca by bola v určitom okamihu viditeľná zo Zeme, nie je to však tak a je to kvôli efektu nazývanému prílivová väzba. Tento účinok sa podrobnejšie rozoberie neskôr.

Štruktúra mesiaca

Obrázok 2. Prierez Mesiaca ukazujúci jeho štruktúru vrstiev a približný polomer každej z nich. Zdroj: Wikimedia Commons. Bryan Derksen na anglickej Wikipédii Vnútorná štruktúra Mesiaca je známa vďaka seizmografom inštalovaným misiami Apollo. Seizmografy sú zariadenia, ktoré zaznamenávajú pohyby Zeme a ktoré na Mesiaci dokážu zaznamenávať mesačné zemetrasenia, vlny spôsobené nárazom meteoritov.

Z týchto záznamov je známe, že Mesiac má túto vrstvenú štruktúru:

- Značná, približne 80 km hrubá, tenšia na tvári obrátenej k Zemi a hrubšia na opačnej strane kvôli prílivovým silám.

- s odhadovaným polomerom približne 1300 km, ktoré sa skladá hlavne z oxidov železa a horčíka.

-Nukle, malý, polomer približne 587 km, ktorý je zase tvorený vnútorným pevným jadrom, vonkajším a tekutým jadrom a čiastočne roztavenou okolitou vrstvou.

- Mesiac nemá na rozdiel od Zeme tektonickú aktivitu, pretože veľmi rýchlo ochladil takmer všetky svoje vnútorné teplo.

Lunárny povrch

Obrázok 3. Obrázok lunárneho povrchu na vzdialenejšej strane. Zdroj: NASA prostredníctvom Wikimedia Commons.

Lunárny povrch je pokrytý lepivým abrazívnym prachom zvaným regolit. Tmavé oblasti, ktoré sa odlišujú, sa nazývajú moria, od latinskej „kobyly“, hoci neobsahujú vodu, ale spevnené lávy.

Predpokladá sa, že tieto moria boli zapríčinené dopadom veľkých asteroidov asi pred 4 miliardami rokov a neskôr boli naplnené lávou prúdiacou z interiéru. Mare Imbrium je najväčšia s dĺžkou 1200 km.

Najjasnejšie oblasti, ktoré je možné vidieť v okolí morí, sú horské oblasti s pohoriami, ktoré boli pomenované podľa oblastí Zeme, napríklad Alpy a Karpaty.

Charakteristická je prítomnosť mnohých kráterov všetkých veľkostí, pravdepodobne spôsobených nárazmi malých asteroidov a meteoritov. Pomenujú sa podľa slávnych ľudí, napríklad kráter Copernicus.

Ďalšia teória o pôvode lunárnych kráterov sa domnieva, že majú sopečný pôvod, hoci teória pôvodu meteorov má väčšiu podporu zo strany astronómov.

Hlboké trhliny existujú aj na povrchu Mesiaca, ktorého pôvod ešte nie je úplne jasný, hoci sa predpokladá, že pochádzajú zo starodávnych lávových prúdov. Príkladom je trhlina Hyginus, s dvoma vetvami, v strede ktorých je kráter s rovnakým názvom.

Snímky nasnímané kozmickou loďou na strane, ktorú nevidíme, ukazujú povrch podobný povrchu na viditeľnej strane, aj keď s menším počtom morí.

Orbit

Vďaka gravitačnej príťažlivosti Zeme sleduje Mesiac eliptickú obežnú dráhu s malou excentricitou od východu na západ okolo našej planéty podľa Keplerových zákonov.

Z tohto dôvodu je vzdialenosť Zem - Mesiac uvedená na začiatku 385 tisíc kilometrov priemerná, hoci obežná dráha je kvôli svojej malej excentricite takmer kruhová. To znamená, že Mesiac je niekedy bližšie (perigee) a inokedy je vzdialenejší (apogee).

Okrem toho nejde o pevnú obežnú dráhu, pretože existujú aj ďalšie poruchy, ako napríklad gravitačné príťažlivosť Slnka a iných planét, ktoré ho neustále modifikujú.

Rovina, ktorá nasleduje po lunárnej obežnej dráhe, sa presne nezhoduje s rovinou, ktorá nasleduje po orbite Zeme, ale je naklonená približne o 5 °. Počas revolúcie sa Mesiac nachádza približne 5 ° nad a pod rovinou zemskej obežnej dráhy. Obe dráhy sa pretínajú v miestach zvaných lunárne uzly.

Nasleduje znázornenie Zeme otáčajúcej sa okolo Slnka a Mesiaca okolo Zeme:

Synchrónna rotácia

Mesiac vždy ukazuje tú istú tvár ako Zem, preto existuje temná strana, ktorú nemožno odtiaľto vidieť. Vysvetlenie je, že Zem a Mesiac tvoria systém pod vzájomnou gravitačnou činnosťou, ale Zem má väčšiu hmotnosť.

V tomto prípade menšie teleso spája svoj pohyb s pohybom väčšieho telesa, to znamená, že svoju periódu rotácie porovnáva s periódou translácie.

Obrázok 4. Synchrónna rotácia Mesiaca a Zeme. Zdroj: Wikimedia Commons Fernando de Gorocica Systém Zem-Mesiac k tomu prišiel kvôli prílivovým silám, tak ako to bolo povedané na začiatku. A súčasne sa to stáva preto, že gravitačná príťažlivosť nie je rovnomerne rozložená, pretože Zem a Mesiac majú značné rozmery.

Inými slovami, časti každej z nich, ktoré sú najbližšie k druhej, priťahujú silnejšie ako extrémy ďalej, a tento rozdiel môže byť dosť veľký na to, aby na planéte vytvoril vydutie.

Takto je Mesiac zodpovedný za prílivy Zeme, pretože oceány „stúpajú“ v reakcii na gravitačný ťah satelitu. Lunárna kôra sa však zdeformovala, čo viedlo k vzniku trecích síl, ktoré spôsobili postupné znižovanie doby rotácie.

Tento jav je častý medzi planétou a jej mesiacmi, napríklad Pluto a jeho satelit Charon sa navzájom synchrónne otáčajú.

Odvrátená strana Mesiaca

Kedysi dávno, keď sa Mesiac práve tvoril, točil sa rýchlejšie okolo svojej osi a bol bližšie k Zemi ako teraz. Takže v určitom okamihu v ranej histórii Zeme to muselo vyzerať ako obrovský strieborný disk zapaľujúci nočnú oblohu.

Táto hemisféra Mesiaca je vždy rovnaká, videná zo Zeme, ako bolo vysvetlené. Jedna polovica Mesiaca však vždy dostáva slnečné svetlo (a je tam veľmi horúce, približne 134 ° C) a druhá polovica nie, pokiaľ nedôjde k zatmeniu. Tieto polovice však nezodpovedajú tváram, ktoré tu vidíme.

Mesačná hemisféra, ktorá prijíma slnečné svetlo, je tá, ktorá sa na ňu pozerá priamo, zatiaľ čo druhá je v tme a je veľmi studená, približne -153 ° C. Tenká lunárna atmosféra je zodpovedná za túto veľkú zmenu teploty.

Tieto hemisféry sa menia, keď Mesiac pokračuje vo svojom translačnom pohybe okolo Zeme, takže celý Mesiac v určitom bode skutočne prijíma svetlo od Slnka.

Fázy mesiaca

Obrázok 5. Ilustrácia fáz mesiaca. Zdroj: Wikimedia Commons. Orion 8.

Pri pohľade zo Zeme Mesiac prechádza zmenami vo svojej osvetlenej časti v priebehu asi jedného mesiaca. Sú to takzvané lunárne fázy: nový mesiac, prvý štvrťrok, spln a posledný štvrťrok, ktoré sa neustále opakujú v rovnakom poradí.

Čas potrebný na to, aby Mesiac prešiel všetkými fázami, je v skutočnosti necelý mesiac. Toto obdobie sa nazýva mesačný alebo synodický mesiac a trvá 29 dní a 12 hodín.

Fázy mesiaca závisia od relatívnej polohy medzi mesiacom, Zemou a Slnkom. Pozrime sa:

Nový mesiac

V novom mesiaci alebo novom mesiaci je ťažké rozlíšiť mesiac, pretože viditeľná strana odtiaľ nie je osvetlená, pretože je vložená medzi Zem a Slnko.

Štvrtok polmesiaca

Potom v priebehu približne 7,4 dňa, čo je približne doba trvania každej fázy, sa osvetlená oblasť postupne zväčšuje, až kým nedosiahne prvú štvrtinu, kde je osvetlená polovica lunárneho disku. Možno to pozorovať od poludnia do polnoci.

spln

Osvetlená oblasť sa po prvom štvrťroku zväčšuje až do úplňku alebo úplňku, keď je Mesiac za Zemou a Slnko ho úplne osvetľuje spredu (obrázok 1). Úplnek je viditeľný od času, kedy slnko zapadá do východu slnka a jeho maximálna výška je o polnoci.

Posledná štvrtina

Nakoniec sa veľkosť Mesiaca postupne zmenšuje, až do poslednej štvrtiny, keď opäť svieti polovica disku. Je vidieť, ako odchádza okolo polnoci, až kým nedosiahne svoju maximálnu výšku pri východe slnka. Potom pokračuje v znižovaní a začína nový cyklus.

Je potrebné poznamenať, že od severnej pologule ide pohyb svetla sprava doľava a na južnej pologuli je to opačné.

Môžeme teda napríklad vedieť, či Mesiac voskuje alebo klesá. Ak je v polmesiaca, pravá strana Mesiaca je tá, ktorá je osvetlená na severnej pologuli a ľavá strana, ak je na južnej pologuli.

Pohyby mesiaca: rotácia a preklad

Mesiac robí úplnú obežnú dráhu alebo revolúciu okolo Zeme za 27,32 dní, ktorá sa nazýva hviezdny mesiac (nemýliť sa so synodickým mesiacom 29 dní a 12 hodín). Robí tak rýchlosťou 1 km / s.

Rozdiel medzi hviezdnym mesiacom a synodickým je spôsobený skutočnosťou, že zatiaľ čo Mesiac kreslí svoju obežnú dráhu, Zem postupuje o 27º vo vlastnom translačnom pohybe okolo Slnka. Keď k tomu dôjde, relatívne polohy Slnko-Zem-Mesiac rovnaký.

Náš satelit tiež vykonáva rotáciu na svojej vlastnej osi v rovnakom časovom období z dôvodu synchrónneho otáčania.

vznáša

Mesiac vykonáva viac pohybov okrem rotácie na svojej osi a posunu, ktoré sa považujú za hlavné pohyby. Okrem nich má aj vznášadlá.

Librácie sú oscilačné pohyby Mesiaca, ktoré nám umožňujú pozorovať 59% jeho povrchu, namiesto 50% očakávaných v dôsledku skutočnosti, že vždy ponúka tú istú tvár Zemi. Sú známe už od čias Galilea.

zloženie

Mesiac je skalnatý a má veľmi tenkú atmosféru. Prítomnosť tekutej vody je vylúčená v mesačných hemisférách vystavených striedavo Slnku v dôsledku vysokých teplôt, ktoré sa tam dosahujú.

Na lunárnych póloch sa však nachádzajú krátery, ktorých solárne teplo nedosiahlo milióny rokov. Teploty môžu klesnúť na teplotu -240 ºC.

Tam sa sondám vyslaným Indiou a Spojenými štátmi podarilo zistiť vodu vo forme ľadu.

Pokiaľ ide o zloženie lunárnych hornín, sú bohaté na kyslík: až 43%. Ďalej sa odhaduje 20% kremíka, 19% horčíka, 10% železa, 3% vápnika, 3% hliníka, 0,42% chrómu, 0,18% titánu a 0,12% mangánu. Striebro a ortuť boli tiež zistené v lunárnom prachu.

Namiesto toho však neexistuje žiadny uhlík, dusík a vodík, ktoré tvoria živú hmotu. A v lunárnych skalách neexistuje voda, na rozdiel od pozemských hornín, v ktorej štruktúre sa nachádza.

výcvik

Najrozšírenejšou teóriou vo vedeckej komunite je to, že Mesiac vznikol zrážkou medzi Zemou a predmetom podobným alebo väčším ako Mars, pomenovaným Theia, počas formovania slnečnej sústavy.

Okrem toho, že došlo k vzniku Mesiaca, kolízia s Teiou zmenila sklon zemskej osi rotácie a destabilizovala skorú atmosféru.

Táto teória vysvetľuje, prečo je Mesiac menej hustý ako Zem, pretože zrážka s Teiou roztrhla časť plášťa, ktorého hustota je podobná hustote mesačného žiarenia. Nevysvetľuje to však existenciu polotaveného jadra Mesiaca, o ktorom je známe, že existuje vďaka seizmickým informáciám.

Ďalšia alternatívna teória sa domnieva, že Mesiac sa formoval niekde inde v slnečnej sústave a bol v určitom okamihu zachytený zemskou gravitáciou.

Základom týchto myšlienok je, že lunárne horniny, aj keď obsahujú rovnaké prvky ako tie na Zemi a sú rovnakého veku, majú z chemického hľadiska mnoho rozdielov.

zatmenie

zatmenie Mesiaca

Obrázok 6. Zatmenie Mesiaca. Zdroj> Wikimedia Commons.

Zdanlivé priemery Slnka, Zeme a Mesiaca sú rovnaké ako pri Zemi. Takže keď je Zem medzi Slnkom a Mesiacom, je možné pozorovať zatmenie Mesiaca.

Mesačné zatmenie sa môže vyskytnúť iba počas splnu a keď spadne do tieňa Zeme, ktorý sa nazýva umbra. Týmto spôsobom je stmavnuté a získava načervenalý alebo oranžový odtieň v závislosti od atmosférických podmienok Zeme. Je vidieť na nasledujúcom obrázku:

Mesiac môže úplne padnúť v tieni Zeme alebo iba čiastočne, v prvom prípade je zatmenie úplné, inak je čiastočné. Čiastočné zatmenie sa môže zamieňať za fázu Mesiaca, až kým sa zatmenie neskončí a Mesiac sa znova neobjaví.

Na rozdiel od zatmení Slnka je možné zatmenie Mesiaca pozorovať odkiaľkoľvek na svete, kde je v noci a môže trvať aj niekoľko hodín.

Zatmenie slnka

Obrázok 7. Zatmenie Slnka. Zdroj> Wikimedia Commons.

Keď sa disky Slnka a Mesiaca zhodujú, viditeľné z určitého bodu na Zemi, dochádza k zatmeniu Slnka. Zdá sa, že Mesiac prechádza pred Slnkom, pre ktorý je potrebné, aby sa nachádzal v novom mesiaci, aj keď zatmenie Slnka. nevyskytujú sa na každom novom mesiaci.

Aby mohlo dôjsť k zatmeniu Slnka, musí byť úplné vyrovnanie medzi Slnkom, Zemou a Mesiacom, a to sa nedeje vždy, ale najmenej dvakrát ročne, najviac však päť. Pokiaľ ide o trvanie, doba, po ktorú Slnko zostáva zatemnená, je premenlivá, rádovo asi 8 až 10 minút.

Zatmenie Slnka môže byť úplné, čiastočné alebo prstencové, v závislosti od toho, či Mesiac úplne alebo čiastočne pokrýva Slnko. V prípade kruhových zatmení nie je relatívny priemer Mesiaca dostatočný na to, aby úplne zakryl Slnko a zostal viditeľný svetelný prsteň. Toto je úplné zatmenie Slnka:

Úplné zatmenie Slnka sú pôsobivé nebeské javy a poskytujú vynikajúcu príležitosť študovať podrobnosti o najvzdialenejších vrstvách Slnka.

Vplyv na život na Zemi

Zem a Mesiac tvoria úžasný duet, ktorý ovplyvňuje život a ľudstvo najmä od začiatku času:

- Vďaka Mesiacu sú sezóny.

- Každý rok sa Mesiac vzdiali asi 4 cm od Zeme, čo pomáha spomaľovať rotáciu Zeme a predlžuje dni o niekoľko tisícin sekundy. Táto vzdialenosť nie je konštantná, pretože do veľkej miery závisí od umiestnenia kontinentálnych a vodných hmôt Zeme, ktoré, ako vieme, sa od vytvorenia oboch výrazne zmenilo.

- Vďaka predĺženiu dní mali rastliny dostatok času na vykonanie fotosyntézy.

- Ak je teória vplyvu s Theiou pravdivá, zemská atmosféra prešla zmenami, vďaka ktorým bola vhodnejšia pre vznik života.

- Mesiac slúžil ako vodítko pri rozvoji ľudstva, napríklad poľnohospodári aj dnes používajú lunárne fázy na kultiváciu polí.

-Oktické prílivy sa vyrábajú vďaka gravitačnej interakcii medzi Zemou a Mesiacom a sú mimoriadne dôležité pre rybolov a klímu, ako aj pre zdroje energie.

Obrázok 8. Starý prílivový mlyn v Huelve v Španielsku. Zdroj: Wikimedia Commons.

- Existuje všeobecná viera, že spln ovplyvňuje náladu ľudí, vďaka čomu sú počas tohto obdobia psychicky náchylnejšie.

- Mesiac slúžil ako inšpirácia pre nespočetné množstvo románov a filmov sci-fi, ešte pred začiatkom vesmírnych pretekov.

Referencie

1. Astromy. Lunárny povrch. Získané z: astromia.com.
2. Geoenccyclopedia. Fázy mesiaca. Obnovené z: geoenciclopedia.com.
3. Iglesias, R. La Luna: prvý kozmický kontinent. Obnovené z: redalyc.org.
4. Oster, L. 1984. Modern Astronomy. Redakcia Reverté.
5. Romero, S. Zvedavosti o Mesiac. Získané z: muyinteresante.es.
6. Wikipedia. Geológia mesiaca. Obnovené z: es.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Moon. Obnovené z: es.wikipedia.org.