Luna

Luna je Zemljin edini naravni satelit. Povprečna oddaljenost Lune od Zemlje je 384.403 km, približno 30,13 Zemljinih ekvatorskih premerov, zato odbita sončna svetloba z njenega površja doseže Zemljo v približno 1,255 sekunde. Njena trenutna tirna oddaljenost povzroča, da je njena navidezna velikost skoraj enaka Sončevi, kar se kaže v popolnih Sončevih mrkih. Premer Lune znaša 3476 km, s čimer je Zemljina Luna peti največji naravni satelit v Osončju, tako po premeru, kot po masi. Pred njo so Ganimed, Titan, Kalisto in Io. Luna je največji naravni satelit Osončja glede na matični planet, saj je njen premer velik 1/4 Zemljinega, njena masa pa je 1/81 Zemljine. Je drugi najgostejši naravni satelit za Io. Lunin tir je sočasen z Zemljinim vrtenjem, tako da opazovalec na Zemlji vidi vedno isto stran Lune. Za bližnjo stran Lune so značilna temna ognjeniška morja med svetlimi starodavnimi skorjastimi gorami in izrazitimi udarnimi kraterji. Čeprav je navidezni sij Lune za Soncem največji, je njeno površje dejansko zelo temno, s podobnim odbojnim koeficientom, kot ga ima premog. Njena pojava na nebu in njene stalne mene so že od nekdaj pomembno kulturno vplivale na jezik, koledar, umetnost in mitologijo. Lunino gravitacijsko polje povzroča plimovanje in minutno daljšanje koledarskega leta. Simbol Lune je srp (Unicode: in ).

Prvi človeški predmet, ki je padel na Lunino površje, je bila sonda Luna 2 v letu 1959. Prve fotografije nam nevidne druge strani Lune je istega leta naredila Luna 3. Prvo vesoljsko plovilo, ki je opravilo mehak pristanek, je bila Luna 9 leta 1966. Prva človeška odprava v Lunino tirnico je bila odprava Apollo 8, prvič pa je nanjo stopil človek leta 1969 s krova odprave Apollo 11. Je edino nebesno telo poleg Zemlje, na katerega je do sedaj stopil človek. Nasine odprave Programa Apollo so prinesle na Zemljo več kot 380 kg lunarnih skal. Z njihovo pomočjo so lahko razvili podrobno geološko sliko nastanka Lune, (ki naj bi nastala nekako pred 4,5 milijardami let v velikem trku), tvorbo njene notranjosti in njene kasnejše zgodovine. Od zadnje odprave Apollo 17 leta 1972 so na Luni pristala le vesoljska plovila brez človeške posadke. Od leta 2004 so na Luno poslale vsaka svoj lunarni orbiter Japonska, Kitajska, Indija, ZDA in Evropska vesoljska agencija. Ta plovila so potrdila odkritje obstoja vodnega ledu v stalno zasenčenih kraterjih na tečajih in omejenega v lunarnem regolitu. Načrtujejo še več odprav na Luno. Luno po dogovoru o odprtem vesolju lahko za mirnodobne namene raziskujejo vsi narodi.

Imena in etimologija Lune

Izraz Luna prihaja iz praslovanskega *luna, iz praindoevropskega *lówksneh₂ (prim. ).Tavzes (2002), str. 680.Snoj (1997). Starogrški izraz je : Selēnē z drugim izrazom . Drugo starogrško ime za Luno izvira iz , kar pomeni mesec.

Tudi slovenski izraz Mesec je povezan s koledarskim mesecem, saj Luna zamenja vse svoje mene v slabem mesecu dni, včasih pa je bil koledarski mesec vezan prav na gibanje Lune. Starogrško ime je gotovo povezano z indoevropskim prajezikovnim korenom *mē-² - meriti. Tudi praslovanska oblika *mĕsęcь se je razvila iz praindoevropske *meHs(e)nko-, kar je tvorba iz osnove *meHs.

Stari Egipčani so Luno imenovali Jah (Ah, Aah, Iah).

Nastanek

Za nastanek Lune pred 4,527 ± 0,010 milijarde leti, približno 30 do 50 milijonov let po nastanku Osončja, so predlagali več mehanizmov.Kleine, Palme, Mezger, Halliday (2005). Med najbolj znanimi so: odcepitev Lune od Zemljine skorje zaradi centrifugalnih sil, kar zahteva preveliko začetno vrtilno hitrost Zemlje,Binder (1974).Stroud (2009). gravitacijsko ujetje predoblikovane Lune, kar zahteva, da nemogoče podaljšano Zemljino ozračje izničuje energijo mimobežne Lune,Mitler (1975). skupna tvorba Zemlje in Lune v prvobitnem akrecijskem disku, ki pa ne pojasnjuje manjka kovinskega železa na Luni.

Te domneve tudi ne morejo pojasniti velike vrtilne količine sistema Zemlja-Luna.Stevenson (1987).

Današnja prevladujoča domneva nastanka je, da je sistem Zemlja-Luna nastal kot rezultat velikega trka, ko je telo, velikosti Marsa, trčilo s protozemljo, izvrglo snov v tir okrog protozemlje, ta pa je tvorila Luno. Takšni veliki trki so bili v zgodnjem Osončju pogosti. Računalniške simulacije modela velikega trka so v skladu z meritvami vrtilne količine sistema, kot tudi majhna velikost Luninega jedra. Nepojasnjeni vprašanji sta relativna velikost protozemlje in trkajočega telesa, ter koliko snovi teh dveh teles je tvorilo Luno. Simulacije kažejo tudi, da je večina Lunine snovi prišlo od trkajočega telesa, in ne od protozemlje.Canup, Asphaug (2001). Meteoriti kažejo, da imajo druga telesa v notranjem Osončju, kot sta na primer Mars ali Vesta, drugačno kisikovo in volframovo izotopno zgradbo kot Zemlja. Nedavna analiza sestave kisikovih izotopov na Luni kaže, da je bolj podobna Zemljini, kot pa jo predlaga ta domneva.Nield (2009). Mešanje izparjene snovi med nastajajočima Zemljo in Luno po trku je lahko izenačilo njuni izotopni zgradbi, čeprav o tem ni soglasja.Pahlevan, Stevenson (2007).

Velika količina sproščene energije v velikem trku in kasnejša porazdelitev snovi na Zemljinem tiru bi stopila zunanji plašč Zemlje, ter tvorila magmatski ocean.Warren (1985).Tonks, Melosh (1993). Tudi na ta način novonastala Luna bi imela svoj magmatski ocean. Ocene njegove globine segajo od približno 500 km do celotnega Luninega polmera.

Fizikalne značilnosti Notranja zgradba

+Sestava Lunine skorje po elementihkisik41–46 %silicij21 %magnezij6 %železo13 %kalcij 8 %aluminij7 % Luna je diferencirano telo. Njena skorja, plašč in jedro se geokemično razlikujejo. Takšna zgradba se je razvila prek frakcijske kristalizacije globalnega magmatskega oceana kmalu po Luninem nastanku pred 4,5 milijardami let.Nemchin, Timms, Pidgeon, Geisler, Reddy, Meyer (2009). Kristalizacija tega oceana je morda tvorila mafični plašč iz usedanja in tonjenja mineralov olivina, klinopiroksena in ortopiroksena. Ko je približno 3/4 magmatskega oceana kristaliziralo, so se morda tvorili manj gosti plagioklazni minerali in se na vrhu zlili v skorjo. Zadnje kapljevine, ki so kristalirale, so bile prvotno vrinjene med skorjo in plaščem. V njih je bilo veliko nezdružljivih in toplotnotvornih elementov. Geokemične karte s tira skladno s tem kažejo, da je skorja večinoma anortozitna, vzorci skal iz poplavljene lave, ki je izbruhnila na površju zaradi delnega topljenja, pa so potrdili mafično zgradbo plašča, ki je bolj bogata z železom od Zemeljskega. Geofizikalne tehnike nakazujejo, da je Lunina skorja povprečno debela približno 50 km.

Luna je za Io drugi najgostejši naravni satelit v Osončju.Schubert; idr. (2004). Lunino jedro pa je zelo tanko. Njegov polmer znaša približno 350 km ali manj, kar je le približno 20 % Lunine velikosti. Pri večini zemeljskih planetov je velikost jedra približno 50 % velikosti planeta. Sestava Luninega jedra ni dobro stisnjena, kovinsko železo je verjetno zlito z malimi količinami žvepla in niklja. Analize časovno spremenljivega vrtenja Lune kažejo, da je jedro vsaj delno staljeno.Williams, Turyshev, Boggs, Ratcliff (2006).

Površinska geologija

thumb|right|250px|Topografija Lune glede na njen geoid. Podatki z inštrumenta Lunar Orbiter Laser Altimeter (LOLA) na plovilu Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO).

Luna se sočasno vrti, kar pomeni, da se zavrti okrog svoje osi v skoraj enakem času kot obkroži Zemljo. Zaradi tega je proti Zemlji obrnjena vedno ista polovica in se za opazovalca na Zemlji navidezno ne vrti. Zaradi pojavov več vrst libracij pa Luna dejansko kaže Zemlji malo več kot polovico strani. Včasih se je Luna vrtela hitreje, že zelo zgodaj pa se je njeno vrtenje upočasnilo in je ostalo plimsko priklenjeno v isti smeri zaradi pojavov trenja, povezanimi s plimskimi deformacijami, ki jih povzroča Zemlja.Alexander (1973).

Dve strani Lune

Stran Lune, ki kaže obraz Zemlji, se imenuje bližnja stran ali prednja, nasprotna stran pa oddaljena, zadnja, zadajšnja ali kar druga. Oddaljena stran Lune se včasih napačno imenuje tudi »temna stran«, kar pomeni, da je skrita, in zato neznana, ne pa zato, ker ne bi bila osvetljena, saj v povprečju dobi enako količino svetlobe kot bližnja stran. Vesoljska plovila na drugi strani Lune se ne morejo neposredno sporazumevati z Zemljo.

Oddaljeno stran Lune je leta 1959 prva fotografirala sovjetska sonda Luna 3. Ena od pomembnih značilnosti oddaljene strani je skoraj popolna odsotnost morij, ki jih lahko vidimo na bližnji strani. Samo 2 % površja oddaljene strani prekrivajo morja, kar je malo v primerjavi z 31 % na bližnji strani. Najbolj verjetna razlaga za to raznolikost je povezana z višjo koncentracijo elementov, ki proizvajajo toploto, na bližnji strani. To so ugotovili z geokemijskimi kartami spektrometra žarkov γ na Lunar Prospectorju.Shearer; idr (2006).Wieczorek, Phillips (2000).Bradley, Gillis, Haskin, Korotev, Wieczorek (2000). 90° zahodno bližnja stran 125px|PIA00305 125px|PIA00302 125px|PIA00303 125px|PIA00304 90° vzhodno oddaljena stran Topografijo Lune so premerili z laserskim višinomerom in analizo stereoskopskih posnetkov.Spudis, Cook, Robinson, Bussey, Fessler (1998). Najbolj vidna topografska tvorba je Kotanja južni tečaj-Aitken na oddaljeni strani, s premerom približno 2240 km, ki je največji krater na Luni in največji znani krater v Osončju.Spudis, Reisse, Gillis (1994).Pieters, Tompkins, Head, Hess (1997). Na globini 13 km v kotanji leži najnižja točka na Luni. Najvišja točka leži na severovzhodu kotanje in predvidevajo, da je to področje nastalo ob nastanku kotanje.Schultz (1997). Tudi v drugih kotanjah, kot so Morje deževij (Imbrium), Morje jasnosti (Serenitatis), Morje kriz (Crisium), Smythovo morje (Smythii) in Vzhodno morje (Orientale), se nahajajo nizka področja in vzdignjeni robovi. Oddaljena stran Lune je v povprečju približno 1,9 km višja od bližnje strani.

Ognjeniške tvorbe

Temne in relativno brezoblične Lunine ravnine, ki jih lahko jasno vidimo s prostim očesom, se imenujejo morja (latinsko mare), saj so starodavni astronomi verjeli, da jih napolnjuje voda.Wlasuk (2000). Dejansko pa so obsežni strjeni bazeni starodavne bazaltne lave. Čeprav so podobni zemeljskemu bazaltu, je v bazaltu Luninih morij več železa in sploh nimajo mineralov, ki bi jih spremenila voda.Varricchio (2006). Večina te lave je izbruhnila ali pritekla v vdrtine, ki so povezane z udarnimi kotanjami. Ob morjih leži več geoloških področij, ki vsebujejo ščitne ognjenike in ognjeniške izbokline.Head (2003).

Morja skoraj večinoma ležijo na bližnji strani Lune, in pokrivajo 31 % površja bližnje strani. Na oddaljeni strani je le nekaj raztresenih krp morij, ki pokrivajo le 2 % površja.Gillis, Spudis (1996). To je verjetno posledica koncentracije toplotnotvornih elementov pod skorjo na bližnji strani, ki jih je moč videti na geokemičnih kartah, posnetih s spektometrom žarkov γ robotske sonde Lunar Prospector. Elementi so pozročili, da se je spodaj ležeči plašč segrel, delno stopil, se dvignil na površino in izbruhnil.Lawrence; idr. (1998). Večina bazaltov iz Luninih morij je izbruhnila med imbrijsko periodo, pred 3,0 do 3,5 milijardami let. Nekateri vzorci, datirani radiometrično, so sicer stari celo 4,2 milijarde let.Papike, Ryder, Shearer (1998). Prav tako so najmlajši izbruhi, datirani s kraterskim štetjem, verjetno stari le 1,2 milijarde let.Hiesinger, Head, Wolf, Jaumann, Neukum (2003).

Svetlejša območja na Luni se imenujejo višavja (terrae), saj so višja od večine morij. Njihovo starost so ugotovili radiometrično in so nastala pred 4,4 milijardami let. Verjetno predstavljajo plagioklazne nagrmadene kamnine Luninega magmatskega oceana. Z razliko od Zemlje verjetno nobena Lunina gora ni nastala kot posledica tektonskih dogodkov.

Topografija udarnin