Ме́сяц — натуральны спадарожнік Зямлі. Самы блізкі да Сонца спадарожнік планеты, бо ў бліжэйшых да Сонца планет, Меркурыя і Венеры, спадарожнікаў няма. Другі па яркасці аб'ект на зямным небасхіле пасля Сонца і пяты па велічыні натуральны спадарожнік планеты Сонечнай сістэмы. Сярэдняя адлегласць паміж цэнтрамі Зямлі і Месяца — ( а. а. ~ 30 дыяметраў Зямлі).
Бачная зорная велічыня поўнага Месяца на зямным небе -12,71m. Асветленасць, якая ствараецца поўным Месяцам каля паверхні Зямлі пры ясным надвор'і, складае 0,25 — 1 лк.
Месяц з'яўляецца адзіным астранамічным аб'ектам, акрамя ўласна Зямлі, на якім пабываў чалавек.
Месяц як нябеснае цела
Арбіта
Са старажытных часоў людзі спрабавалі апісаць і растлумачыць рух Месяца. З часам з'яўляліся ўсё больш дакладныя тэорыі.
Асновай сучасных разлікаў з'яўляецца тэорыя Браўна. Створаная на мяжы XIX-XX стагоддзяў, яна апісвала рух Месяца з дакладнасцю вымяральных прыбораў таго часу. Пры гэтым у разліку выкарыстоўвалася больш за 1400 членаў (каэфіцыентаў і аргументаў пры трыганаметрычных функцыях).
Сучасная навука можа разлічваць рух Месяца і правяраць гэтыя разлікі з яшчэ большай дакладнасцю. Метадамі лазернай лакацыі адлегласць да Месяца вымяраецца з хібнасцю ў некалькі сантыметраўВ. Е. Жаров, 2002. Сферическая астрономия. 5.6. Пульсарная шкала времени. Такую дакладнасць маюць не толькі вымярэнні, але і тэарэтычныя прадказанні палажэння Месяца; для такіх разлікаў выкарыстоўваюцца выразы з дзясяткамі тысяч членаў, і не існуе граніцы іх колькасці, калі спатрэбіцца яшчэ больш высокая дакладнасць.
У першым прыбліжэнні можна лічыць, што Месяц рухаецца па эліптычнай арбіце з эксцэнтрысітэтам 0,0549 і вялікай паўвоссю 384 399 км. Рэальны рух Месяца даволі складаны, пры яго разліку неабходна ўлічваць мноства фактараў, напрыклад, прыплюснутасць Зямлі і моцны ўплыў Сонца, якое прыцягвае Месяц у 2,2 разы мацней, чым Зямля. Больш дакладна рух Месяца вакол Зямлі можна ўявіць як спалучэнне некалькіх рухаўСм. М. М. Дагаев. Солнечные и лунные затмения. М.: Наука, 1978, стр. 50—54.:
вярчэнне вакол Зямлі па эліптычнай арбіце з перыядам 27,32166 сутак, гэта так званы сідэрычны месяц (гэта значыць рух адносна зорак); паварот плоскасці месяцавай арбіты: яе вузлы (пункты перасячэння арбіты з экліптыкі) ссоўваюцца на захад, робячы поўны абарот за 18,6 гадоў. Гэты рух з'яўляецца прэцэсійным; паварот вялікай восі месяцавай арбіты (лініі апсід) з перыядам 8,8 гадоў (адбываецца ў процілеглым кірунку, чым азначаны вышэй рух вузлоў, г. зн. даўгата перыгея павялічваецца); перыядычная змена нахілу месяцавай арбіты ў адносінах да экліптыкі ад 4°59′ до 5°19′; перыядычная змена памераў месяцавай арбіты: перыгея ад 356,41 да 369,96 тыс. км, апагея ад 404,18 да 406,74 тыс. км; паступовае аддаленне Месяца ад Зямлі з прычыны прыліўнога паскарэння (прыкладна на 4 см у год), такім чынам, яго арбіта ўяўляе сабой спіраль, якая павольна раскручваецца«Популярная механика» № 5, 2008.
Агульная будова
Месяц складаецца з кары, верхняй мантыі, сярэдняй мантыі, ніжняй мантыі (астэнасферы) і ядра. Атмасфера практычна адсутнічае. Паверхня Месяца пакрыта так званым рэгалітам — сумессю тонкага пылу і скалістых абломкаў, якія ўтвараюцца ў выніку сутыкненняў метэарытаў з месяцавай паверхняй. Ударна-выбуховыя працэсы, якія суправаджаюць метэарытныя бамбардзіроўкі, спрыяюць ўзрыхленню і перамешванню грунту, адначасова спякаючы і ўшчыльняючы часціцы грунту. Таўшчыня пласта рэгаліту складае ад долей метра да дзясяткаў метраў.
Таўшчыня кары Месяца змяняецца ў шырокіх межах ад 0 да 105 кмSpringerLink — Space Science Reviews, Volume 154, Numbers 1-4. Паводле дадзеных са спадарожнікаў гравітацыйнай разведкі GRAIL, таўшчыня месячнай кары большая на тым паўшар'і, якое павернута да ЗямліЛунное полушарие, развернутое к Земле, гораздо толще, чем обратная сторона Луны.
Умовы на паверхні Месяца
Атмасфера Месяца вельмі разрэджаная. Калі паверхня не асветленая Сонцам, утрыманне газаў над ёй не перавышае (для Зямлі гэты паказчык складае 2,7 часціц/см³), а пасля ўзыходу Сонца павялічваецца на два парадкі за кошт дэгазацыі грунту. Разрэджанасць атмасферы прыводзіць да высокага перападу тэмператур на паверхні Месяца (ад −160 °C да +120 °C), у залежнасці ад асветленасці; пры гэтым тэмпература парод, якія залягаюць на глыбіні 1 м, пастаянная і роўная -35 °C. З прычыны практычнай адсутнасці атмасферы, неба на Месяцы заўсёды чорнае, з зоркамі, нават калі Сонца знаходзіцца над гарызонтам.
Зямны дыск вісіць у небе Месяца амаль нерухома. Прычыны невялікіх штомесячных ваганняў Зямлі па вышыні над месяцавым гарызонтам і па азімуце (прыкладна па 7°) такія ж, як у лібрацый. Вуглавы памер Зямлі пры назіранні з Месяца ў 3,7 разоў большы, чым месяцавы пры назіранні з Зямлі, а закрываемая Зямлёй плошча нябеснай сферы ў 13,5 разоў большая, чым закрываемая Месяцам. Ступень асветленасці Зямлі, бачная з Месяца, адваротная месяцавым фазам, бачным на Зямлі: у поўню c Месяца бачная неасветленая частка Зямлі, і наадварот. Асвятленне адлюстраваным святлом Зямлі прыкладна ў 50 разоў мацней, чым асвятленне святлом Месяца на Зямлі, максімальная бачная зорная велічыня Зямлі на Месяцы складае прыблізна −16m.
Гравітацыйнае поле
+ Каэфіцыенты сектаральных і тэсеральных гармонікОрбитальные эфемериды Солнца, Луны и планет. 8. Начальные условия C3,1 = 0,000030803810 S3,1 = 0,000004259329 C3,2 = 0,000004879807 S3,2 = 0,000001695516 C3,3 = 0,000001770176 S3,3 =-0,000000270970 C4,1 =-0,000007177801 S4,1 = 0,000002947434 C4,2 =-0,000001439518 S4,2 =-0,000002884372 C4,3 =-0,000000085479 S4,3 =-0,000000718967 C4,4 =-0,000000154904 S4,4 = 0,000000053404
Гравітацыйны патэнцыял Месяца традыцыйна запісваюць як суму трох складнікаўАстронет: 7.3 Гравитационное поле Луны:
дзе — прыліўны патэнцыял, — цэнтрабежны патэнцыял, — патэнцыял прыцягнення. Патэнцыял прыцягнення звычайна раскладваюць па занальных, сектаральных і тэсеральных гармоніках:
дзе — далучаны паліном Лежандра, — гравітацыйная пастаянная, — маса Месяца, і — даўгата і шырата.
Прылівы і адлівы
Гравітацыйны ўплыў Месяца выклікае на Зямлі некаторыя цікавыя эфекты. Найбольш вядомы з іх - марскія прылівы і адлівы. На процілеглых баках Зямлі ўтвараюцца (у першым прыбліжэнні) дзве выпукласці — з боку, павернутага да Месяца, і з процілеглага яму. У сусветным акіяне гэты эфект выяўлены нашмат мацней, чым у цвёрдай кары (выпукласць вады большая). Амплітуда прыліваў (рознасць узроўняў прыліву і адліву) на адкрытых прасторах акіяна невялікая і складае 30-40 см. Аднак паблізу берагоў з прычыны набегу прыліўной хвалі на цвёрдае дно прыліўная хваля павялічвае вышыню, роўна як і звычайныя ветравыя хвалі прыбою. Улічваючы кірунак вярчэння Месяца вакол Зямлі, можна скласці карціну руху прыліўной хвалі па акіяне. Моцныя прылівы больш характэрныя для ўсходніх узбярэжжаў мацерыкоў. Максімальная амплітуда прыліўной хвалі на Зямлі назіраецца ў заліве Фандзі ў Канадзе і складае 18 метраў.
Хоць для зямнога шара велічыня сілы прыцягнення Сонца амаль у большыя, чым сілы прыцягнення Месяца, прыліўныя сілы, спароджаныя Месяцам, амаль удвая большыя за спароджаныя Сонцам. Гэта адбываецца з-за таго, што прыліўныя сілы залежаць не толькі ад велічыні гравітацыйнага поля, а яшчэ і ад ступені яго неаднароднасці. Пры павелічэнні адлегласці ад крыніцы поля неаднароднасць памяншаецца хутчэй, чым велічыня самога поля. Паколькі Сонца амаль у 400 разоў далей ад Зямлі, чым Месяц, то прыліўныя сілы, выкліканыя сонечным прыцягненнем, аказваюцца слабымі.
Магнітнае поле
Лічыцца, што крыніцай магнітнага поля планет з'яўляецца тэктанічная актыўнасць. Напрыклад, у Зямлі поле ствараецца рухам расплаўленага металу ў ядры, у Марса — наступствамі мінулай актыўнасці.
«Луна-1» у 1959 устанавіла адсутнасць аднароднага магнітнага поля на Месяцы. Вынікі даследаванняў навукоўцаў Масачусецкага тэхналагічнага інстытута пацвярджаюць гіпотэзу, што ў яго было вадкае ядро. Гэта ўкладваецца ў рамкі самай папулярнай гіпотэзы паходжання Месяца — сутыкненне Зямлі прыкладна 4,5 мільярда гадоў назад з касмічным целам памерам з Марс «выбіла» з Зямлі велізарны кавалак расплаўленай матэрыі, які пазней ператварыўся ў Месяц. Эксперыментальна удалося даказаць, што на раннім этапе існавання ў Месяца было аналагічнае зямному магнітнае полеУчёные раскрыли тайну магнитного поля Луны.
Назіранне Месяца з Зямлі
Вуглавы дыяметр Месяца вельмі блізкі да сонечнага і складае каля паловы градуса. Месяц з Зямлі выглядае бела-жоўтым, хоць адлюстроўвае толькі 7% падаючага на яго сонечнага святла (прыкладна як драўняны вугаль). Так як Месяц не свеціцца сам, а толькі адлюстроўвае сонечнае святло, з Зямлі бачная толькі асветленая Сонцам частка месяцавай паверхні (у фазах Месяца, блізкіх да маладзіка, гэта значыць у пачатку першай квадры і ў канцы апошняй квадры, пры вельмі вузкім сярпе можна назіраць «папялістае святло Месяца» — слабае асвятленне яе прамянямі Сонца, адбітымі ад Зямлі). Месяц абарочваецца па арбіце вакол Зямлі, і тым самым вугал паміж Зямлёй, Месяцам і Сонцам змяняецца; мы назіраем гэтую з'яву як цыкл месяцавых фаз.
Перыяд часу паміж паслядоўнымі маладзікамі ў сярэднім складае 29,5 дзён (709 гадзін) і называецца сінадычны месяц. Тое, што працягласць сінадычнага месяца большая, чым сідэрычнага, тлумачыцца рухам Зямлі вакол Сонца: калі Месяц адносна зорак здзяйсняе поўны абарот вакол Зямлі, Зямля к гэтаму часу праходзіць ужо частку сваёй арбіты, і каб Месяц зноў апынуўся паміж Зямлёй і Сонцам, яму трэба дадаткова каля двух сутак.
Хоць Месяц і верціцца вакол сваёй восі, ён заўсёды звернуты да Зямлі адным і тым жа бокам, г. зн. вярчэнне Месяца вакол Зямлі і вакол уласнай восі сінхранізавана. Гэтая сінхранізацыя выклікана трэннем прыліваў, якія стварала Зямля ў абалонцы МесяцаЭ. В. Кононович и В. И. Мороз. Общий курс астрономии — : УРСС. — 2001 г. — С. 119.. Паводле законаў механікі, Месяц арыентаваны ў полі прыцягнення Зямлі так, што на Зямлю накіравана вялікая паўвось месяцавага эліпсоіда.
З'ява лібрацыі, адкрытая Галілеа Галілеем у 1635 годзе, дазваляе назіраць каля 59% месячнай паверхні. Справа ў тым, што вакол Зямлі Месяц абарочваецца з пераменнай вуглавой скорасцю з прычыны эксцэнтрысітэту месяцавай арбіты (паблізу перыгея рухаецца хутчэй, паблізу апагея павольней), у той час як кручэнне спадарожніка вакол уласнай восі раўнамернае. Гэта дазваляе ўбачыць з Зямлі заходні і ўсходні краі таго боку Месяца (аптычная лібрацыя па даўгаце).
Акрамя таго, у сувязі з нахілам восі вярчэння Месяца да плоскасці зямной арбіты з Зямлі можна ўбачыць паўночны і паўднёвы краі таго боку Месяца (аптычная лібрацыя па шыраце). Існуе яшчэ фізічная лібрацыя, абумоўленая ваганнем спадарожніка вакол становішча раўнавагі ў сувязі са змешчаным цэнтрам цяжару, а таксама ў сувязі з дзеяннем прыліўных сіл з боку Зямлі. Гэтая фізічная лібрацыя мае велічыню 0,02° па даўгаце з перыядам 1 год і 0,04° па шыраце з перыядам 6 гадоў.
З-за рэфракцыі ў атмасферы Зямлі пры назіранні Месяца нізка над гарызонтам яго дыск выглядае прыплюшчаным.
З-за няроўнасцей рэльефу на паверхні Месяца пры поўным сонечным зацьменні можна назіраць пацеркі Бейлі. Калі ж, наадварот, Месяц трапляе ў цень Зямлі, можна назіраць іншы аптычны эфект: ён чырванее, будучы падсветленым рассеяным у атмасферы Зямлі святлом.
Селеналогія
Дзякуючы яго памеру і саставу Месяц часам адносяць да планет зямной групы разам з Меркурыем, Венерай, Зямлёй і Марсам. Вывучаючы геалагічную будову Месяца, можна шмат чаго даведацца аб будове і развіцці Зямлі.