|
|
|
|
В один из июльских дней 1969 года миллионы людей во всех уголках земного шара, прильнув к телеэкранам, смотрели прямой репортаж о кульминационном этапе полета американских астронавтов на космическом корабле "Аполлон-11". 21 июля в 5 ч. 56 мин. 20 с. (время московское) Луна стала первым небесным телом, на которое высадились земляне. Ступив на лунную поверхность, командир "Аполлона-11" Нейл Армстронг воскликнул: "Этот маленький шаг одного человека означает гигантский скачок для всего человечества". Вслед за Армстронгом из посадочного модуля вышел Эдвин Олдрин. Прежде всего они установили Государственный флаг США и освободили табличку с надписью: "Здесь человек с планеты Земля впервые ступил на Луну. Июль. 1969. Мы пришли с миром от имени всего человечества".
Астронавты быстро адаптировались к условиям лунной гравитации и приступили к работе. Взлет с Луны, встреча на селеноцентрической орбите с основным отсеком корабля, на котором в роли страхующего оставался третий член экипажа Майкл Коллинз, и старт в сторону Земли прошли безукоризненно. 24 июля "Аполлон-11" благополучно приводнился в Тихом океане. В период с июля 1969 года по декабрь 1972 года США осуществили шесть высадок на Луну, расширяя каждый раз программу ее изучения.
Луна - ближайшее к нам небесное тело, природный спутник Земли. Как всякий спутник планеты, Луна описывает относительно тяготеющего центра (в данном случае, Земли) эллипс. Земля находится в одном из фокусов этого эллипса. Расстояние между центрами Луны и Земли изменяется в пределах от 356 до 406 тыс. км, а среднее расстояние составляет 384400 км. Орбита Луны наклонена к земной орбите на 5o9'.
Из повседневного опыта известно, что вид Луны изо дня в день меняется: от полного диска до узкого серпа и наоборот. Видимые формы Луны соответствуют ряду так называемых фаз. К их числу относятся: новолуние, первая четверть, полнолуние, последняя четверть (рис. 25). Когда Луна находится между Землей и Солнцем, она восходит и заходит вместе с Солнцем и, двигаясь по ярко освещенному дневному небу, обращена к нам неосвещенной стороной. Это фаза новолуния, или "рождения", Луны. В это время она не видна. Через двое суток после новолуния вечерами на заре Луна показывается на короткое время в виде тонкого серпика, обращенного выпуклостью к Солнцу. Через семь с небольшим суток освещается уже половина диска Луны. Это - первая четверть. В это время Луна восходит около полудня и к 18 часам достигает наивысшего положения на небе в южной стороне небосклона.
При наблюдениях за движением Луны среди созвездий замечается, что она приходит в одно и то же место за время, меньшее синодического месяца: оно составляет 27,32 суток. Это время называется сидерическим (звездным) месяцем. За сидерический месяц Луна делает полный оборот вокруг Земли и одновременно - оборот вокруг своей оси по отношению к Солнцу. В новолуние когда Луна находится между Землей и Солнцем, она повернута к Солнцу стороной, не видимой с Земли. В полнолуние Земля находится между Луной и Солнцем. В это время к Солнцу повернута сторона Луны, видимая с Земли.
Длительность полных солнечных затмений не превышает 7,5 мин, частичных (большой фазы) - двух часов. Лунная тень скользит по Земле со скоростью около 1 км/с, пробегая расстояние до 15 тыс. км. Ее диаметр составляет 270 км и определяет максимальную ширину области полного солнечного затмения.
При взгляде на Луну видно, что ее поверхность складывается из череды светлых и темных пятен (рис. 27). Темные пятна - это большие низменные равнины. Их называют морями. Светлые области, получившие название материков, представляют собой гористые участки. В подавляющем большинстве лунные горы имеют кольцевые формы. Многие из них называют кратерами, а самые большие - цирками. На карте Луны обозначены Океан Бурь, Море Дождей, Море Ясности, Море Изобилия, кратеры Коперника, Кеплера, Ньютона и т.д.
Близость Луны к Земле, возможность путем исследования ее физических условий, рельефа, состава и свойств грунта расширить наши знания о Солнечной системе сделали Луну важнейшим объектом космических исследований.
В частности, было установлено, что Луна не имеет магнитного поля. Подробно был исследован доставленный на Землю лунный грунт. Он представляет разнозернистый порошок, который легко слипается в отдельные рыхлые комки. Он напоминает влажный песок или комковатую структуру земных почв и существенно отличается от земной пыли. Лунный грунт имеет темно-серый или черноватый цвет, но в зависимости от угла зрения у него возникают зеленоватые, красно-бурые и другие оттенки.
Образцы лунного грунта (доставленные из Моря Изобилия) содержат около 70 химических элементов и изотопов: кремний, титан, алюминий, железо, магний, торий, уран, цирконий и др. Их изучение позволило сделать выводы о типе лунных пород и об их происхождении. Возраст образцов, доставленных на Землю, оценен в диапазоне от 3 до 4,6 млрд. лет. Это подтверждает гипотезу о том, что Луна и Земля образовались примерно в одно и то же время.
Кроме Луны из всех окружающих Землю небесных тел наибольший интерес представляет, конечно же, Солнце - основной источник энергии для всего живого на нашей планете. Энергия Солнца огромна. Даже та ничтожная ее доля, которая попадает на Землю, очень велика: Земля получает от Солнца в десятки тысяч раз больше энергии, чем могли бы выработать все электростанции мира, если бы они работали на полную мощность.
С Земли Солнце кажется сравнительно небольшим, но его диаметр более чем в сто раз превышает диаметр Земли. Солнце вращается вокруг своей оси, совершая полный оборот примерно за 27 суток. Но на разных широтах угловая скорость солнечного вещества различна: вблизи экватора - она больше, у полюсов - меньше.
Масса Солнца в 333 тыс. раз больше массы Земли, а объем - в 1,3 млн. раз. Вещество Солнца в среднем в полтора раза плотнее воды, но внутри его оно в десять раз плотнее свинца. Зато наружные слои Солнца разреженнее воздуха у поверхности Земли в сотни раз.
Давление вещества в недрах Солнца в сотни миллиардов раз больше, чем воздуха у поверхности Земли. При таком огромном давлении его температура превышает 10 МК (мегакельвинов). Поэтому вещество Солнца находится в газообразном состоянии. Все его атомы полностью лишены электронов и превратились в "голые" атомные ядра. Электроны, оторвавшиеся от атомов и ставшие свободными, превратились в одну из составных частей газа. Такой газ называется плазмой.*
Солнечная атмосфера состоит из нескольких слоев: фотосферы* , хромосферы* и короны. Фотосфера* - самый глубокий и самый тонкий слой солнечной атмосферы. Здесь возникает основное излучение, посылаемое Солнцем в мировое пространство.
Хромосферу и корону можно видеть во время полного солнечного затмения. Когда Луна закрывает ослепительно яркую фотосферу целиком, то вокруг диска Луны, который при этом кажется абсолютно черным, видно серебристо-жемчужное сияние в виде венца, а непосредственно вокруг диска Луны - блестящая тонкая розовая кайма. Иногда сияние дополняют длинные лучи. Розовая кайма - это хромосфера, а сияние и лучи - солнечная корона.
Солнечные пятна свидетельствуют о возникновении активной области. Непосредственно перед возникновением пятен на небольших участках фотосферы появляются яркие области - факелы. Лучше всего они наблюдаются на краю диска Солнца, а в центральной части солнечного диска почти незаметны. Факелы на несколько сотен кельвинов горячее фотосферы. Атмосфера над факелами также горячее и плотнее. Общее число активных областей регулярно меняется со средним циклом около 11 лет.
Вспышка начинается с того, что на несколько минут в некоторой точке активной области, особенно в лучах, испускаемых атомами водорода и ионами кальция, сильно возрастает яркость. Бывают вспышки, превышающие по яркости ослепительную фотосферу. После вспышки свечение соответсвующей активной области постепенно ослабляется и через нескольких десятков минут активность области уменьшается до обычного уровня.
Солнце - лишь одна из бесчисленных звезд, наблюдаемых нами на небосклоне. Изучая Солнце, ученые познают процессы, происходящие и на других звездах, которые из-за удаленности изучать намного сложнее.
Венера - самая близкая к Земле планета Солнечной системы. Ее орбита лежит внутри орбиты Земли. При максимальном сближении Земли и Венеры расстояние между ними составляет 39 млн. км. Период обращения Венеры вокруг Солнца равен 225 земным суткам. По размерам Венера почти такая же, как земной шар: ее средний диаметр равен 12100 км. В телескоп Венера видна как маленький серпик, изменяющий свои фазы.
Поверхность планеты всегда скрыта облаками, которые плавают в атмосфере, обнаруженной еще М.В.Ломоносовым* . Атмосфера Венеры по химическому составу существенно отличается от земной и совершенно непригодна для дыхания. Она на 97% состоит из углекислого газа, 2% приходится на долю азота, а кислорода в ней - не более 0,1% (в атмосфере Земли этих газов содержится соответственно 0,03%, 78% и 21%).
Изучение атмосферы Венеры и проведение измерений непосредственно на ее поверхности впервые осуществила в 1970 году советская автоматическая станция "Венера-7". Согласно данным, полученным с этой станции, температура окружающей среды по мере снижения постепенно возрастала и на поверхности составила 475oС при давлении 90 атм.
Ось вращения Венеры направлена почти в точности к полюсу орбиты: наклон экватора Венеры к плоскости ее орбиты составляет 2-4o. Суточное вращение Венеры происходит не в прямом, а в обратном направлении, т.е. в направлении, противоположном движению планеты по орбите вокруг Солнца. Солнечные сутки на поверхности Венеры почти в 117 раз длиннее земных.
Марс движется на среднем расстоянии от Солнца 227,8 млн. км и затрачивает на один оборот по орбите 687 земных суток. Такова продолжительность марсианского года, но марсианских дней и ночей в нем содержится 668, так как марсианские сутки (период осевого вращения Марса) приблизительно на 40 мин. длиннее земных. Продолжительность светлого времени дня и полуденная высота Солнца над горизонтом в каждом месте поверхности Марса изменяются на протяжении года примерно так же, как и на Земле. Это является следствием почти одинакового наклона плоскостей экваторов к плоскостям орбит: у Земли угол между ними составляет 23o27', у Марса - около 25o.
Каждые 780 суток Марс приходит в ближайшую к Земле точку своей орбиты. В отличие от Венеры в эти моменты он обращен к Земле своим освещенным, дневным полушарием и виден в направлении, противоположном Солнцу. При этом он бывает столь ярким, что его можно с первого взгляда отличить от других светил по красноватому цвету. Говорят, что в это время он находится в противостоянии.На Марсе существует газовая оболочка. Об этом свидетельствует наличие облаков и светлой, непрозрачной дымки. В атмосфере Марса обнаружен углекислый газ. По современным оценкам, его количество эквивалентно слою толщиной порядка 80 м при давлении в 1атм. Толщина же марсианской газовой оболочки составляет сотни километров. Среднее давление на поверхности планеты соответствует давлению в земной атмосфере на высоте 40 км.
В атмосфере Марса обнаружен водяной пар. Его количество очень мало и соответствует толщине от 5 до 60 мкм осажденного слоя воды.На Марсе очень холодно. Даже в тропическом поясе поверхность планеты еще до захода Солнца остывает так, что образуется иней. Ночью там стоит сильный мороз, и только в околополуденное время поверхность нагревается до температур выше 0oС.
К числу наиболее красивых небесных тел принадлежат кометы.** Появление их на небе сразу привлекает к себе всеобщее внимание. Светлые туманные оболочки, окружающие небольшое ядро, длинный хвост, тянущийся иногда на полнеба, быстрое движение среди звезд - все это делает комету непохожей на остальные небесные светила. Необычный вид комет и неожиданность их появления служили в течение многих веков источником всевозможных суеверий.Ядра комет представляют собой сравнительно небольшие тела, состоящие из замерзших газов, перемешанных с нелетучими каменистыми веществами. В кометных ядрах присутствуют обычный водяной лед, "сухой лед" из твердой углекислоты и многие другие льды. Обычно ядра имеют размеры в поперечнике от нескольких сотен метров до нескольких километров.
Подавляющее большинство комет движется вокруг Солнца по огромным, сильно вытянутым орбитам. Многие из них удаляются от Солнца в сотни и тысячи раз дальше наиболее далеких планет. Один оборот по такой орбите длится многие тысячи лет. Следовательно, кометы, которые наблюдаются в настоящее время, предстают перед глазами ныне живущих ученых впервые - их предыдущие появления были так давно, что о них не упоминается даже в древнейших летописях. Поэтому нет ничего удивительного в том, что астрономы и поныне не могут предсказывать появление большинства комет.Приближающаяся к Солнцу комета имеет вид слабого туманного круглого пятнышка. Середина его ярче краев, и зачастую там бывает видно звездообразное ядро. Постепенно яркость кометы возрастает, и, наконец, появляется небольшой туманный хвост; он всегда направлен от Солнца. По мере приближения кометы к Солнцу она становится более яркой, а длина хвоста увеличивается и достигает наибольших размеров при прохождении ядра на минимальном расстоянии от Солнца. Когда комета начинает удаляться от Солнца, ее хвост постепенно уменьшается, а она сама снова превращается в слабое туманное пятнышко и, наконец, делается совсем невидимой. У слабых комет хвост иногда вообще не удается заметить.
В марте 1986 года было проведено комплексное исследование ядра кометы* Галлея. В это время комета, появляющаяся вблизи Земли с периодичностью в 75 лет, находилась от нашей планеты на расстоянии порядка 160 млн. км (рис. 30). К ядру кометы подлетели две советские станции "Вега-1", "Вега-2" и аппарат европейского космического агентства "Джотто". Первые подошли к цели путешествия на расстояние 10 тыс. км, а последний - на расстояние 1 тыс. км. На Землю были переданы уникальные фотографии ядра кометы.В настоящее время исследование околоземного пространства продолжается: более 10 лет работают международные экипажи на российской космической станции "Мир", совершают регулярные полеты в космос американские "челноки" типа "Шаттл", курсирует по поверхности Марса и передает на Землю научную информацию американский марсоход, только что в далекое путешествие к Сатурну отправилась космическая станция США. Но результаты основных научных исследований, планируемых провести с ее помощью мы узнаем уже в следующем тысячелетии - в 2004 году.