Подорож на Місяць з наукового погляду

Багато загадок таїть Місяць. Це цілий світ, в який протягом багатьох століть людина тільки мріяла потрапити. І нарешті, мрія збулася – в 1969 році в ході космічної програми Аполлон-11 американські астронавти Ніл Армстронг, Майкл Коллінз та Едвін Олдрін першими ступили на наш одвічний супутник. А тепер уявіть собі, що вам також пощастило брати участь в цій історичній експедиції. Позаду чотири доби польоту в умовах повної тиші і невагомості …

Місячний шар під ногами людини

За склом ілюмінатора – Місяць, близький, велетенський. Він займає майже півнеба, його поверхня як би повертається назустріч руху ракети. Швидкість зближення близько трьох кілометрів в секунду. Включається двигун, який тепер виконує роль гальма. Поверхня Місяця здається прямовисною стіною, вздовж якої ви падаєте. Створюється враження, що гори на цій стіні розташовані горизонтально. Ось-ось відірвуться зараз вони і будуть падати разом з нами! Ця ілюзія пов’язана з тим, що під час роботи ракетного двигуна зникає відчуття невагомості в кабіні і з’являється відчуття сили тяжіння.

Здається, що поверхня Місяця рухається все повільніше, нахиляється, переходячи з вертикального положення в горизонтальне, на мить зупиняється і раптом летить назустріч. Кабіна здригається від удару, і настає спокій. Косий сонячний промінь, падаючий через ілюмінатор на м’яку оббивку кабіни, нерухомий. Ракета успішно примісячилася.

Перш ніж вийти з кабіни, доведеться надіти скафандр, який надійно захистить космонавта від впливу незвичайних умов. Треба брати з собою в балоні кисень для дихання, автоматичні пристрої для того, щоб підтримувати в скафандрі звичний земний атмосферний тиск. Крім того, людині належить нести на собі систему обігріву та охолодження, електричні батареї, радіостанцію, аварійні запаси води і продовольства. На Землі це спорядження здалося б дуже важким, але на поверхні Місяця сила тяжіння в шість разів менше, тому що Місяць за розмірами і щільності поступається земній кулі.

Пройшовши через шлюз (щоб не випустити повітря з кабіни), відкриваєте люк, і перед вами до самого горизонту, до якого тут рукою подати, розкинулася кам’яна пустеля. Яскраво світить Сонце, але небо абсолютно чорне, і на ньому видно знайомі сузір’я. Неподалік від Сонця блищить вузький серп, що нагадує Місяць, як він видний із Землі, тільки більше за розмірами і значно яскравіше. Це Земля. Досить заступити Сонце рукою, щоб побачити сріблясто-перлинні промені сонячної корони. Із Землі її видно тільки в рідкісні хвилини повних сонячних затемнень.

Тут все так незвичайно…

Ви спускаєтеся по трапу і вперше ступаєте на місячну поверхню. Тверда, темно-бура, вся порита, вона нагадує пористий шлак. Яке це задоволення – вільно крокувати після декількох днів перебування в тісній кабіні! Але ось перед вами чорна прірва дивної форми. Та це ж тінь від ракетного корабля!

Такі незвичайні картини можна бачити на Місяці тому, що там немає атмосфери. Шар повітря, що огортає земну кулю, вранці і ввечері дарує нам чудові фарби зорі, а вночі створює ефект мерехтіння зірок. На Місяці цього немає. Там не буває погоди, подібної тій, яка спостерігається на Землі. Тут нелегко відповісти на питання, тепло чи холодно. На Землі це залежить від температури повітря, яка визначається швидкістю руху складових його частинок – «молекул». А в безповітряному просторі «молекул» немає, і сусідні предмети можуть мати різну температуру, залежно від їх забарвлення і від умов освітлення.

Втім, до останнього часу не виключалася можливість, що розріджений газ на Місяці все ж існує. Дослідження радіоастрономів остаточно спростували цю точку зору. Справа в тому, що у своєму русі навколо Землі наш природний супутник іноді затуляє собою далекі космічні джерела радіовипромінювання. Якби біля Місяця була хоча б сильно розріджена атмосфера, вона помітно відхиляла б радіохвилі від їх прямолінійного шляху. Але відхилення не спостерігається, так як щільність газів у поверхні Місяця складає не більше однієї тисячемілліардної частки щільності повітря на Землі. Практично це рівносильно повній відсутності атмосфери.

Чому ж на Місяці немає повітря! Місяць порівняно слабко притягує до себе предмети, що знаходяться на його поверхні. Щоб подолати тяжіння Місяця і полетіти від нього назавжди, достатньо перевищити швидкість дві тисячі чотириста метрів в секунду, в той час як на Землі для цього потрібна швидкість, майже в п’ять разів більша. Середня швидкість руху молекул газу на Місяці перевищує критичну. Це означає, що місячне тяжіння не змогло б утримати атмосферу, і вона повинна була розсіятися в міжпланетному просторі.

Оскільки на Місяці немає атмосфери, там не може існувати і вода. В безповітряному просторі вода без всякого підігрівання закипає і обертається в пар. Тому якби на Місяці були моря, вони скоро випарувалися б, утворивши атмосферу з водяної пари, і випарувалися б в світовий простір.

Поверхня природного супутника Землі так само безводна, як наші самі сухі пустелі. Але на Землі можна вирити колодязь і знайти підземну воду. Чи існує підземна вода на Місяці! Ніхто цього достовірно не знає. Відомо тільки, що якби вона там була, то могла б у вигляді льоду зберігатися скільки завгодно часу на глибині декількох десятків метрів. Правда, є на Місяці такі місця, де лід може зберегтися і на поверхні. Умови для цього є всередині кільцевих гір, розташованих в полярних областях Місяця (їх поперечник всього лише близько 80 км), де бувають полярна ніч і полярний день. На полюсах Сонце піднімається над горизонтом не більше ніж на 1 градус 32 хвилини, тому дно кратерів вічно залишається в тіні, і на грунті там повинна бути температура мінус 150 градусів і нижче. При такій температурі лід може лежати, практично не випаровуючись навіть в умовах безповітряного простору.

День на Місяці триває 354 години. За цей час гола, нічим не захищена поверхня Місяця розжарюється на Сонці до 130 °. Вночі, а вона так само довга, як і день, поверхня остигає до 150 ° нижче нуля.

Температуру Місяця вчені дізналися, вимірявши її теплове випромінювання. Всякий предмет випускає невидимі оком теплові промені і радіохвилі. Це випромінювання тим інтенсивніше, чим сильніше нагрітий предмет. Тепло від гарячого предмета можна відчути рукою на відстані. Щоб відчути і виміряти теплове випромінювання предметів, що мають низьку температуру, потрібні дуже чутливі прилади.

Люди на відстані виміряли температуру не тільки поверхні Місяця, а й температуру речовини, що лежить під її поверхнею. Адже камінь прозорий для радіохвиль приблизно так само, як скло для звичайного світла. За допомогою радіотелескопів вдалося виміряти теплове радіовипромінювання шару, що лежить на глибині 40 сантиметрів. Виявилося, що температура тут коливається менше, ніж на поверхні. Вдень близько 30° тепла, а вночі близько 75° холоду!

Як показали дослідження під час повних місячних затемнень, коли наш природний супутник на кілька годин занурюється в земну тінь, температура місячної поверхні дуже швидко падає, а на глибині не змінюється. Це можна пояснити різкими змінами температури самого зовнішнього шару нікчемної товщини. Підраховано, що місячний грунт має таку теплопровідність, як дрібно роздрібнений пил. В безповітряному просторі він приблизно в тисячу разів гірше проводить тепло, ніж граніт або пісок. Зіставлення цього результату з результатом радіоспостережень Місяця показує, що шар пилу на поверхні Місяця повинен мати дуже невелику товщину – всього кілька міліметрів.

Звідки ж взявся цей пил! Кожен з нас спостерігав явище, яке в народі називають падаючими зірками. Насправді це не зірки. Дрібні камінці – «метеорні частинки» залітають на Землю з космічного простору. Рухаючись з величезною швидкістю, вони врізаються в земну атмосферу, яка гальмує їх рух. Під дією тертя об повітря космічні прибульці нагріваються до температури в декілька тисяч градусів і ще у верхніх, розріджених шарах атмосфери, на висоті близько 80 кілометрів, розжарюються і згоряють, не долетівши до поверхні Землі.

Фахівці кажуть – прилетів «метеор», а якщо залишки метеорного тіла досягають поверхні Землі, то кажуть – упав «метеорит». Місяць позбавлений атмосфери. Метеорні частинки вдаряються об поверхню Місяця з величезною швидкістю. При ударі розвивається настільки висока температура, що деяка кількість речовини миттєво обертається в розпечений пар, який розширюється. Іншими словами, відбувається вибух. Удари метеоритів постійно дроблять місячну поверхню. Повна відсутність вітрів і дощів протягом мільярдів років сприяла тому, що зараз вся поверхня Місяця вкрита шаром речовини, роздробленої на дрібний пил. Необхідно відзначити, що «пил» там зовсім не пухкий, а твердий. Напрошується питання, чому. Тому, що частинки мінералу, роздробленого в умовах безповітряного простору, а потім стовкнувшись один з одним, мимовільно цементуються за рахунок міжмолекулярних сил. Пилинки дуже міцно злипаються одна з одною, а між ними залишається безліч порожніх проміжків. Утворюється легка, але міцна речовина дуже низької теплопровідності.

На Місяць, як і на Землю, летять не тільки дрібні, але і великі метеорити. Воронки від вибухів при їх ударі об поверхню Місяця можуть бути величезних розмірів. Багато вчених вважають, що кільцеві гори на Місяці представляють собою сліди падіння гігантських метеоритів. Воронки на Місяці можуть зберігатися протягом мільярдів років, тоді як на Землі за такий термін від них не залишилося б і сліду. У цьому, як відомо, винні вода і вітер. Тому на Землі дуже мало кратерів метеоритного походження, але все ж вони є. Наприклад, в Канаді, в Австралії, в Преторії (Південна Африка), в пустелі Аризона (США), на острові Саарема (Естонія).

Існує й інша точка зору на походження місячних кратерів. Передбачається, що вони виникли під впливом вулканічних сил. Зараз важко вирішити, яка з двох теорій – метеоритна або вулканічна – є правильною. Можливо, обидві. На жаль, на Місяці не утворилося жодного нового кратера, помітного в телескоп з часу його винаходу.

Подорож триває

Але продовжимо нашу прогулянку по Місяцю. Ось настає ніч. Сонце дуже повільно заходить. Протягом цілої години поступово ховається за горизонтом його сліпучо біла куля. Гасне останній промінь. У перший момент під ногами нічого не видно. Зате над головою чудова, незабутня картина. У чорному небі, яке суцільно всипане величезною кількістю зірок, сяє Земля. Зараз вона виглядає півколом.

Опуклий край – це дійсні обриси земної кулі, а розмитий прямий зріз, де біло-блакитний колір переходить через рожеві і багряні тони в чорноту неба, – це кордон між освітленою і нічною півкулями Землі. Очі швидко звикають до місячної ночі, і через кілька хвилин світло від Землі здається настільки яскравим, що при ньому можна читати книгу.

Часом на грунті то тут, то там з’являються сліпучі спалахи. Це удари метеоритів. І ніщо не порушує величну тишу. Адже звук – це коливання повітря, якого на Місяці, як вже говорилося, немає. Проходять години, а Земля наче застигла в одному положенні. Це здається нам тому, що Місяць у своєму обертані навколо Землі повернутий до неї завжди одною і тою ж півкулею. Так було не завжди. В давноминулі часи Місяць швидко обертався навколо власної осі – про це говорить її форма, трохи сплюснута біля полюсів.

Потужне тяжіння Землі діяло не на всю масу Місяця однаково. Частини місячного кулі, розташовані ближче до Землі, притягувалися сильніше, ніж більш віддалені. Внаслідок цього Місяць опинявся трохи розтягнутим у напрямку до Землі. Але, повертаючись до Землі різними сторонами, він змінював свою форму. Так гальмувалося його осьове обертання до тих пір, поки Місяць виявився поверненим до Землі завжди одною і тою ж півкулею.

На тій стороні Місяця, яку видно з нашої планети, земна куля ніколи не заходить. Вона займає в небі незмінне положення і лише трохи «блукає», відходячи від середнього положення не більше ніж на 8 градусів. Земля змінює свій вигляд, перетворюється то в вузький серп, то в повний диск, залежно від напрямку сонячних променів. Коли на Землі повний місяць, то до Місяця звернуто нічну півкулю Землі. Коли у нас повний Місяць, то на Місяці, якщо так можна виразитися, «повна Земля».

Автор: О. Рево.