Księżyc ![]() | |
![]() Księżyc w pełni w Ameryce Północnej . | |
Charakterystyka orbity | |
---|---|
Półoś wielka | 384399 km na południowy (0,002 57 au ) |
Apogeum | 406,300 km (0,002 7 au ) |
Perygeum | 356,700 km (0,002 4 au ) |
Obwód orbity | 2 449 000 km |
Ekscentryczność | 0,05490 |
Okres rewolucji | 27,321 582 d (27d 7H 43,1 min) |
Okres synodyczny | 29.530 589 d |
Średnia prędkość orbitalna | 1,022 km / s |
Maksymalna prędkość orbitalna | 1,052 km / s |
Minimalna prędkość orbitalna | 0,995 km / s |
Nachylenie na ekliptyce | 5.145 ° |
Znane satelity | 0 |
satelita z | ziemia |
Oznaczenie systematyczne | ziemia I |
Charakterystyka fizyczna | |
Promień równikowy | 1 737,4 km ( 0,273 Ziemia) |
Promień biegunowy | 1735,97 km ( 0,273 Ziemia) |
Obwód równikowy | 10 921 km ( 0,273 Ziemia) |
Obszar | 37 871 220,85 km 2 (0,074 Ziemia) |
Tom | 2,195 8 × 10 10 km 3 (0,020 Ziemia) |
Masa | 7,347 7 × 10 22 kg (0,0123 Ziemia) |
Całkowita gęstość | 3,346 4 × 10 3 kg / m 3 |
Grawitacja powierzchniowa | 1,622 m / s 2 (0,1654 g) |
Prędkość zwalniania | 2,38 km / s |
Okres rotacji ( dzień syderyczny ) |
27,321 582 d |
Prędkość obrotowa (na równiku ) |
16,657 2 km / h |
Nachylenie osi | 6,687 ° |
Rektascencja bieguna północnego | 270,00 ° |
Deklinacja bieguna północnego | 66,54 ° |
Wizualne albedo geometryczne | 0,136 |
Temperatura powierzchni | |
• Maksymalna | 396 K ( 123 ° C ) |
• Średni | 200 K ( -73 ° C ) |
• Minimalna | 40 K ( -233 ° C ) |
Charakterystyka atmosfery | |
Ciśnienie atmosferyczne | 10 -10 Pa |
Księżyc jest jedynym stałym naturalny satelita z planety Ziemi . Jest piątym co do wielkości naturalnym satelitą w Układzie Słonecznym i największym z planetarnych satelitów w stosunku do wielkości planety, wokół której krąży . Jest to drugi najgęstszy satelita w Układzie Słonecznym po Io , satelita Jowisza .
Księżyc obraca się synchronicznie z Ziemią, dlatego stale pokazuje mu tę samą twarz. Ta, nazywana widoczną twarzą , jest oznaczona przez ciemne wulkaniczne morza księżycowe, które wypełniają przestrzenie między czystymi wyżynami – niektóre sięgają 9 km nad poziomem morza – a jego widocznymi kraterami uderzeniowymi . I odwrotnie, ma ukrytą ścianę , która ma mniej mórz, ale znacznie więcej kraterów, w tym basen Biegun Południowy-Aitken , największy na satelicie i jeden z największych w Układzie Słonecznym o średnicy 2500 km . Jest pozbawiony gęstej atmosfery i pola magnetycznego . Jego grawitacyjny wpływ na Ziemi produkuje pływów oceanicznych , na pływy ziemia , a nieznaczne wydłużenie czasu trwania na dzień i stabilizacji nachylenia osi Ziemi.
Dystans średni orbitalnego Księżyca jest +384.402 km na południowy , czyli około trzydzieści razy na średnicy Ziemi , a jej okres rewolucji to 27,3 dni. Pozorna wielkość Księżyca na niebie jest w przybliżeniu taka sama jak w słońcu , gdyż średnica gwiazdy jest około 400 razy większa niż z satelity, ale jest również 400 razy dalej. Dlatego Księżyc może niemal dokładnie zakryć Słońce na niebie, umożliwiając wystąpienie całkowitych zaćmień Słońca . Ta pozorna korespondencja wielkości zniknie w odległej przyszłości ze względu na wzrost odległości księżycowej o około 3,8 cm rocznie. Formacja dniach Księżyc powrót do około 4510000000 lat temu, krótko po tym , że na Ziemi . Najszerzej akceptowanym wyjaśnieniem jest to, że Księżyc powstał z pozostałych szczątków po gigantycznym zderzeniu między proto-Ziemią a protoplanetą o rozmiarach Marsa zwaną Theia .
Naturalny satelita, czasami określany jako Ziemia I , został po raz pierwszy przeleciany przez sondę kosmiczną Luna 2 w 1959 roku. Przez ponad dekadę był badany w szczególności przez programy Luna i Apollo , odpowiednio sowiecki i amerykański . Ten kosmiczny wyścig zakończył się w 1969 roku, kiedy pierwsi ludzie postawili stopę na Księżycu podczas misji Apollo 11 niosącej Neila Armstronga i Buzza Aldrina . Dziesięciu kolejnych astronautów z NASA następnie stąpa po ziemi księżyca aż do misji Apollo 17 w 1972 roku. Misje te pozwalają na powrót na Ziemię skał księżycowych, które dzięki obserwacjom poczynionym na miejscu posłużyły do rozwinięcia geologicznego zrozumienia Księżyca , jego wewnętrznej struktury i historii jego tworzenie. Porzucona od 1974 roku przez mocarstwa kosmiczne, gwiazda zyskała nowe zainteresowanie w latach 90., dzięki dwóm misjom NASA – Clementine i Lunar Prospector – odkrywaniu oznak obecności lodu wodnego , w szczególności na biegunie południowym . Od końca lat 90. Księżyc był głównym celem sond kosmicznych z nowych krajów kosmicznych , w tym Chin , Japonii i Indii . Na lata 2020 planowane są nowe załogowe misje na Księżyc , a nawet kolonizacja .
Jako drugi obiekt niebieski na ziemskim niebie pod względem swojej pozornej wielkości , po Słońcu, a także ze względu na regularny cykl faz odpowiadający jego okresowi synodycznemu 29,5 dnia, Księżyc służy jako punkt odniesienia i wpływ kulturowy dla społeczeństw ludzkich od czasu odwieczny. Można je znaleźć w języku, kalendarzach , sztuce i mitologii . Na przykład bogini Luna w mitologii rzymskiej lub Selene w mitologii greckiej nadały jej imię i odpowiedni przymiotnik.
Księżyc jest sferoidą z powodu rozciągnięcia stworzonego przez siły pływowe , z główną osią przesuniętą o 30 ° od Ziemi z powodu anomalii grawitacyjnych spowodowanych przez baseny uderzeniowe . Jego kształt jest bardziej wydłużony, niż mogą to wyjaśnić obecne siły pływowe. To „skamieniałe wybrzuszenie” sugeruje, że Księżyc zestalił się, gdy krążył dziś w połowie odległości od Ziemi i że byłby teraz zbyt zimny, aby jego kształt przystosował się do tej zmiany ogniskowej orbity. Jej promień równikowy wynosi 1738,1 km, a promień biegunowy 1736,0 km , co daje spłaszczenie 0,001, trzy razy mniejsze niż na Ziemi. Jej średni promień wynosi 1737,4 km , co odpowiada około 27% promienia Ziemi .
Jego masa wynosząca 7,346 × 10 22 kg , czyli nieco ponad jeden procent masy Ziemi , sprawia , że grawitacja powierzchniowa Księżyca jest znacznie niższa niż na Ziemi: przy 1,62 m / s 2 jest sześć razy mniejsza. Tak więc, nawet jeśli jego masa pozostaje stała, człowiek na Księżycu widzi swoją wagę podzieloną przez sześć; podobnie, noszenie 90- kilogramowego skafandra kosmicznego jest równoznaczne z uczuciem noszenia 15- kilogramowego skafandra na Ziemi. Ponadto prędkość uwalniania na Księżycu jest mniejsza niż na Ziemi i wynosi 2,38 km/s wobec 11,2 km/s . Pole grawitacyjne Księżyca jest mierzone przez śledzenie efektu Dopplera sygnałów radiowych emitowanych przez urządzenia orbitujące. Głównymi cechami księżycowej grawitacji są uzupełnienia (lub maskony), duże dodatnie anomalie grawitacyjne związane z niektórymi gigantycznymi basenami uderzeniowymi , częściowo spowodowane gęstymi bazaltowymi strumieniami lawy, które wypełniają morza księżycowe . Te anomalie mają duży wpływ na orbitę statku kosmicznego wokół Księżyca. Jednak same przepływy lawy nie mogą wyjaśnić całej sygnatury grawitacyjnej; zidentyfikowano stężenia masowe niezależne od wulkanizmu morskiego.
Księżyc jest zróżnicowanym ciałem , zbudowanym z odrębnej skorupy , płaszcza i jądra . Jest drugim najgęstszym naturalnym satelitą w Układzie Słonecznym po Io , jednym z satelitów Jowisza . Jednakże, jego rdzeń (prawdopodobnie składa się z metalicznego żelaza stopowego z małą ilością siarki i niklu ) jest o około 350 km w odległości co najwyżej 20%, lub od promienia Moona. Analizy zmian rotacji Księżyca wskazują, że jest on przynajmniej częściowo stopiony i dlatego ma stałe jądro wewnętrzne otoczone płynnym jądrem zewnętrznym. Byłaby więc stała do 240 km od centrum, a następnie płynna do nieco ponad 300 km .
Uzupełnianie |
Wzór chemiczny |
Kompozycja | |
---|---|---|---|
Mórz | Grunt | ||
Krzemionka | SiO 2 | 45,4% | 45,5% |
Glinka | Al 2 O 3 | 14,9% | 24,0% |
Tlenek wapnia | CaO | 11,8% | 15,9% |
Tlenek żelaza (II) | FeO | 14,1% | 5,9% |
Tlenek magnezu | MgO | 9,2% | 7,5% |
Tlenek tytanu | TiO 2 | 3,9% | 0,6% |
Tlenek sodu | Na 2 O | 0,6% | 0,6% |
99,9% | 100,0% |
Wokół jądra znajduje się warstwa graniczna częściowo stopionych skał do około 500 km od centrum. Za tą warstwą znajduje się płaszcz i skorupa , obie utworzone z litych skał, ale o różnym składzie chemicznym i mineralogicznym . Skorupa, o średniej grubości około 50 kilometrów, wyłania się na „ziemiach”; jest również obecny w „morze”, ale pokryty grubymi warstwami lawy .
Pochodzenie tej wewnętrznej struktury byłby krystalizację frakcyjną z księżycowego magmowej oceanu wkrótce po formacji Księżyca , 4,5 miliarda lat temu. Ochłodzenie tego oceanu magmowego spowodowałoby najpierw wytrącanie się i sedymentację kryształów oliwinu , klinopiroksenu i ortopiroksenu, tworząc płaszcz maficzny, a następnie, po około trzech czwartych skrystalizowania oceanu magmowego, tworzenie i flotacja kryształów plagioklazów jest źródłem skorupa. Ostatnie płyny, które skrystalizowały, uwięzione między skorupą a płaszczem, byłyby wysoce wzbogacone w niekompatybilne pierwiastki , w tym pierwiastki promieniotwórcze KREEP , które wytwarzają ciepło. Model ten nie wyjaśnia jednak w pełni obserwowanych cech składu powierzchni, w szczególności dysymetrii rozkładu toru między ścianami widocznymi i ukrytymi.
Mapowanie geochemiczne powierzchni Księżyca, wykonane za pomocą orbiterów , jest zgodne z tą perspektywą: powierzchnia wysokich płaskowyżów („ziemi”), reprezentujących skorupę, składa się głównie z anortozytów , z których głównie składają się skały magmowe . plagioklaz ; że z „mórz”, podobnie jak próbki skał księżycowych zebranych na miejscu, to lawy o składzie maficznym , bogatsze w żelazo niż ziemskie bazalty .
MAG magnetometr i elektronów reflektometr z Lunar Prospector stało się możliwe w 2008 roku w celu uzyskania pierwszego kompletną mapę z księżycowych pól magnetycznych . Wynika z niego, że w rozmieszczeniu tych pól dominują baseny uderzeniowe, przy czym najsłabsze (poniżej 0,2 nT ) występują w największych i najnowszych basenach, Mare Orientale i Mare Imbrium , podczas gdy w najniższych złożach silniejsze (większe niż 40 nT ) mierzone nad powierzchniami diametralnie przeciwstawnymi do tych samych basenów. Najsilniejsze zarejestrowane pola odpowiadają mniej niż jednej setnej ziemskiego pola magnetycznego .
Księżycowe pole magnetyczne jest całkowicie spowodowane namagnesowaniem skał skorupy ziemskiej , a dziś Księżyc nie ma dipolarnego pola magnetycznego planet .
Część namagnesowania może pochodzić z przejściowych pól magnetycznych generowanych podczas dużych uderzeń. Uderzenia te powodują rozszerzanie się chmury plazmy po uderzeniu, generując otaczające pole magnetyczne. Potwierdza to widoczne położenie największych namagnesowań skorupy ziemskiej w pobliżu antypodów gigantycznych basenów uderzeniowych. Jednak większość namagnesowania pochodzi z czasów, gdy Księżyc miał globalne pole magnetyczne, podobnie jak Ziemia i inne planety.
Historia księżycowego pola magnetycznegoO obecności globalnego pola magnetycznego wkrótce po powstaniu Księżyca świadczy szczątkowe namagnesowanie jego najstarszych skał. Szczegółowe badanie próbki starego troktolitu o wartości 4,25 Ga przywiezionej podczas misji Apollo wykazuje istnienie pola paleo o natężeniu od 20 do 40 µT – a zatem bardzo porównywalnego z prądem ziemskiego pola magnetycznego – które stopniowo zanikałoby i który zakończyłby się co najmniej po 2,5 Ga temu . Wynik ten potwierdza występowanie w tym czasie efektu dynamo , ale nie pozwala na dokładne poznanie mechanizmu ( w szczególności konwekcji termicznej lub solutalnej).
Badania paleomagnetyczne przeprowadzone w latach 2009-2014 pokazują, że dynamo księżycowe działało między co najmniej 4,25 a 1,92 Ga , a okres wysokiego pola (o średnim natężeniu pola około 77 μT na powierzchni) trwał między 3,85 a 3,56 Ga , a następnie spadek intensywności powierzchniowej poniżej 4 μT w kierunku 3,19 Ga . Dwa kolejne badania, w 2017 i 2020 roku, pokazują, że po spadku o rząd wielkości w paleointensywności Księżyca między 3,56 a 3,19 Ga nastąpił okres niskiego pola (natężenie pola powierzchniowego rzędu 5 μT ), a następnie drugi i ostatni okres spadku między 1,92 a 0,8 Ga , co zakończyło się zatrzymaniem dynama księżycowego, co jest oznaką całkowitej krystalizacji jądra Księżyca. Proponuje się dwie hipotezy wyjaśniające następstwo dwóch stabilnych okresów, jeden w wysokim polu, a drugi w niskim polu: (1) mogły funkcjonować dwa odrębne mechanizmy dynamo, z których pierwszy generuje silne pole aż do jego załamania, a drugi utrzymuje niskie pole lub (2) pojedynczy mechanizm dynamo był bistabilny, przechodząc ze stanu wysokiego pola do stanu niskiego pola.
Topografii Księżyca, zwane również selenografia , jest mierzona przez wysokościomierzy laserowych i stereoskopii . Jego najbardziej widoczną rzeźbą terenu jest basen Biegun Południowy-Aitken o średnicy około 2500 km , największy krater na Księżycu i jeden z największych kraterów uderzeniowych w Układzie Słonecznym, którego uderzenie przewróciłoby się ponad oś obrotu gwiazdy 15 °. Jego dno o głębokości 13 km jest najniższym punktem na powierzchni Księżyca. Najwyższe wzniesienia powierzchni znajdują się bezpośrednio na północny wschód i sugeruje się, że te formy terenu mogły zostać pogrubione przez lekko skośne uderzenie, które uformowało basen. Inne duże baseny uderzeniowe, takie jak Rainy , Serenity , Crisis , Smythii i Oriental Seas , również mają niskie regionalne wzniesienia i podniesione krawędzie. Powierzchnia odległej strony Księżyca jest średnio o około 1,9 km wyższa od powierzchni widocznej.
Odkrycie skarp uskokowych przez Lunar Reconnaissance Orbiter sugeruje, że Księżyc skurczył się o około 90 metrów w ciągu ostatniego miliarda lat. Podobne charakterystyki skurczu występują na Merkurym . Badanie z 2019 roku obejmujące ponad 12 000 zdjęć wykonanych przez orbiter pokazuje, że Mare Frigoris , duży basen w pobliżu księżycowego bieguna północnego i uważany za geologicznie martwy, pęka i porusza się. Ponieważ Księżyc nie posiada płyt tektonicznych , jego aktywność tektoniczna jest powolna, a wraz z utratą ciepła wewnętrznego powstają pęknięcia .
System współrzędnychPunktem odniesienia dla współrzędnych selenograficznych jest mały krater Mösting A , zdefiniowany jako posiadający współrzędne (-3,212, -5,211). Ogólnie rzecz biorąc, południk zerowy Księżyca odpowiada środkowi dysku księżycowego widzianego z Ziemi, a IAU zaleca jako oś średni kierunek od środka Księżyca do środka Ziemi.
Księżycowe „morze”Ciemne i stosunkowo pozbawione cech księżyca, wyraźnie widoczne gołym okiem z Ziemi, nazywa się „morzem”, ponieważ kiedyś uważano, że wypełnione są wodą . Obecnie znane są jako rozległe zastygłe baseny pradawnej bazaltowej lawy . Chociaż bazalty księżycowe są podobne do bazaltów lądowych, zawierają więcej żelaza i nie zawierają minerałów zmienionych przez wodę. Większość tej lawy wybuchła lub spłynęła do zagłębień związanych z basenami uderzeniowymi . Kilka prowincji geologicznych zawierających wulkany tarczowe i wulkaniczne kopuły księżycowe leży w widocznych „morzech” .
Prawie wszystkie morza znajdują się po widocznej stronie Księżyca i pokrywają 31% powierzchni po tej stronie w porównaniu z 2% odległej strony. Na podstawie map geochemicznych uzyskanych za pomocą spektrometru gamma Lunar Prospector szacuje się, że jest to spowodowane koncentracją pierwiastków wytwarzających ciepło - zwanych również KREEP - pod skorupą widocznej ściany, która spowodowałaby ocieplenie, częściowe topnienie, podniesienie się do powierzchnia i erupcja leżącego poniżej płaszcza. Większość bazaltów w morzach księżycowych wybuchła podczas górnego Imbrii , 3,0-3,5 miliarda lat temu, chociaż niektóre próbki datowane radiometrycznie mogą mieć nawet 4,2 miliarda lat.
Datowane według liczby kraterów , ostatnie erupcje na Księżycu od dawna szacuje się na około 1,2 miliarda lat temu. Jednak w 2006 roku badanie krateru Ina – maleńkiego zagłębienia w Lacus felicitatis – wykazało postrzępione, stosunkowo pozbawione pyłu cechy, które z powodu braku erozji przez szczątki opadowe, wydawały się mieć tylko kilka milionów lat, nawet jeśli istnieje brak konsensusu w sprawie tego datowania. Do trzęsienia księżyca i emisja gazów wskazują również pewną stałą aktywność księżycowy. W 2014 roku NASA ogłosiła, że odkryła „obszerne dowody niedawnego wulkanizmu księżycowego” w 70 nieregularnych morzach zidentyfikowanych przez Lunar Reconnaissance Orbiter , z których niektóre mają mniej niż 50 milionów lat. Rodzi to możliwość, że płaszcz księżycowy jest znacznie gorętszy niż wcześniej sądzono, szczególnie w odniesieniu do widocznej powierzchni, gdzie głęboka skorupa jest znacznie gorętsza ze względu na większą koncentrację pierwiastków radioaktywnych. Niedługo wcześniej zgłoszono dowody na bazaltowy wulkanizm mający od 2 do 10 milionów lat wewnątrz krateru Lowell - znajdującego się w Mare Orientale , na poziomie strefy przejściowej między widocznymi i ukrytymi ścianami. Początkowo cieplejszy płaszcz, potencjalnie związany z lokalnym wzbogaceniem w pierwiastki KREEP w płaszczu, może być odpowiedzialny za przedłużającą się aktywność wulkaniczną również po drugiej stronie wschodniego basenu.
Jaśniejsze obszary Księżyca nazywane są terrae lub częściej wyżynami, ponieważ mają wyższą wysokość niż większość mórz. Są radiometrycznie dnia jak został utworzony 4,4 miliarda lat temu, a może reprezentować kumuluje z plagioklazów z księżycowego magmowej oceanu . W przeciwieństwie do Ziemi, żadna większa góra księżycowa nie powstałaby w wyniku wydarzeń tektonicznych .
Stężenie mórz na widocznej stronie prawdopodobnie odzwierciedla znacznie grubszą góralskiej skorupę po drugiej stronie, która mogła wytworzyć w niskim wpływie prędkości drugiego księżyca od Ziemi kilkadziesiąt milionów lat temu. Roku po formacji z Księżyc .
Kratery uderzenioweNa powierzchni Księżyca znajduje się również wiele kraterów uderzeniowych . Powstają, gdy asteroidy i komety zderzają się z satelitą. Na samej widocznej ścianie jest ich około 300 tysięcy o szerokości co najmniej jednego kilometra. Okresy księżycowej skali czasu geologicznego są nazwane od najważniejszych wydarzeń, które miały tam miejsce, takich jak Nectarian po Mare Nectaris lub Imbrium po Mare Imbrium . Podobnie jak Mare Orientale , struktury te charakteryzują się licznymi pierścieniami materii wzniesionymi na średnicy kilkuset, a nawet tysięcy kilometrów i związanymi z szerokim fartuchem osadów wyrzutowych, które tworzą regionalną stratygrafię . Inne mniejsze kratery, takie jak Eratostenes i Kopernik, są charakterystyczne dla późniejszych okresów i dlatego dały swoje nazwy Eratostenowi i Kopernikowi . Brak atmosfery, warunków pogodowych i niedawnych procesów geologicznych powodujących erozję oznacza, że wiele z tych kraterów jest dobrze zachowanych.
Chociaż tylko kilka basenów zostało datowanych z pewnością, są one przydatne w określaniu wieku względnego. Ponieważ kratery uderzeniowe gromadzą się w niemal stałym tempie, do oszacowania wieku powierzchni wykorzystuje się liczenie liczby kraterów na jednostkę powierzchni. Ponadto radiometryczny wiek stopionych skał podczas zderzenia zebranych podczas misji Apollo wynosi od 3,8 do 4,1 miliarda lat: jest to jeden z głównych argumentów za istnieniem wielkiego późnego bombardowania .
Skorupa księżycowa pokryta jest silnie rozdrobnioną , zaoraną przez uderzenie warstwą powierzchniową zwaną regolitem , utworzoną w wyniku procesów uderzeniowych. Najdelikatniejszy regolit, stanowiący księżycową ziemię szklaną z dwutlenku krzemu , ma śnieżną konsystencję i czarny proszek przypominający zapach . Regolit starszych powierzchni jest generalnie grubszy niż młodszych: jego grubość waha się od 10 do 20 km na wyżynach i od 3 do 5 km na morzach. Pod drobno posiekaną warstwą regolitu znajduje się megageolit, warstwa mocno popękanej skały macierzystej o grubości kilku mil.
Porównanie obrazów o wysokiej rozdzielczości uzyskanych przez Lunar Reconnaissance Orbiter pokazuje znacznie wyższy wskaźnik występowania kraterów niż wcześniej szacowano. W związku z tym zakłada się, że proces wtórnej krateryzacji spowodowany wyrzutami rzutowanymi przy każdym uderzeniu przesuwa pierwsze dwa centymetry regolitu sto razy szybciej niż sugerowały poprzednie modele, w skali czasowej rzędu 81 000 lat.
Wiry księżycowe to zagadkowe, błyszczące formacje obserwowane na powierzchni Księżyca. Mają wysokie albedo , właściwości optyczne podobne do stosunkowo młodego regolitu i przeważnie wijący się kształt. Kształt ten jest często podkreślany przez regiony o niskim albedo, które wiją się między wspaniałymi zawirowaniami.
Obecność wodyCiekła woda nie może pozostawać na powierzchni księżyca. Po wystawieniu na działanie promieniowania słonecznego , woda szybko odcina przez fotolizy , a następnie zabrany w kosmos. Jednak od lat 60. naukowcy stawiali hipotezę, że lód wodny może być osadzany przez komety, a nawet wytwarzany w wyniku reakcji bogatych w tlen i wodór skał księżycowych z wiatru słonecznego , pozostawiając ślady wody, które mogą ostatecznie pozostać w kratery wiecznej ciemności na dwóch biegunach księżycowych. Symulacje numeryczne sugerują, że do 14 000 km 2 powierzchni satelity będzie stale w cieniu. Obecność nadających się do użytku ilości wody na satelicie jest ważnym czynnikiem pozwalającym przewidywać opłacalną kolonizację Księżyca . Rzeczywiście, alternatywa transportu wody z Ziemi byłaby zaporowo kosztowna.
W 1994 roku eksperyment radarowy przeprowadzony na pokładzie orbitera Clementine doniósł o istnieniu małych kieszeni zamarzniętej wody w pobliżu powierzchni. Jednak późniejsze obserwacje radarowe z radioteleskopu Arecibo sugerują, że te odkrycia najprawdopodobniej są skałami wyrzuconymi podczas formowania się młodych kraterów uderzeniowych. W 1998 roku spektrometr neutronowy Lunar Prospector ujawnił obecność wysokich stężeń wodoru na pierwszym metrze głębokości regolitu w pobliżu obszarów polarnych. Koraliki z lawy wulkanicznej, sprowadzone na Ziemię podczas misji Apollo 15 , są obecne po zbadaniu niewielkich ilości wody w ich wnętrzu.
Sonda Chandrayaan-1 , wystrzelona w 2008 roku, dzięki pokładowemu modułowi Moon Mineralogy Mapper potwierdza istnienie lodu wodnego na powierzchni . Spektrometr obserwuje linie absorpcyjne odpowiadające hydroksylowi w odbitym świetle słonecznym , co wskazuje na obecność dużej ilości lodu wodnego na powierzchni Księżyca. Dane wskazują stężenia rzędu 1000 ppm . W 2009 LCROSS wysłał 2,300 kg udaru do leja wiecznego ciemności wykryto co najmniej 100 kg wody w smudze materiału wysunięta. Kolejny przegląd danych LCROSS ujawnia, że ilość wykrytej wody jest bliższa 155 ± 12 kg . W maju 2011 roku, detekcja od 615 do 1410 ppm wody w stanie stopionym wtrąceń w księżyca próbki n o 74220 jest odczytywany. Jest to „pomarańczowa gleba” o wysokiej zawartości tytanu pochodzenia wulkanicznego, zebrana podczas misji Apollo 17 w 1972 roku. Stężenie to jest porównywalne do stężenia magmy w górnym płaszczu Ziemi .
Analiza wyników Moon Mineralogy Mapper (M3) przynosi w sierpniu 2018 roku po raz pierwszy potwierdzenie obecności lodu wodnego na powierzchni Księżyca. Dane ujawniają wyraźne odblaskowe sygnatury lodu wodnego, w przeciwieństwie do kurzu i innych substancji odblaskowych. Znaleziono osady lodowe. na biegunach północnym i południowym , choć jest ich więcej na południu, gdzie kratery wiecznej ciemności występują częściej.
W październiku 2020 roku astronomowie poinformowali, że wykryli wodę na powierzchni oświetloną przez Słońce Księżyca przez kilka niezależnych statków kosmicznych, w tym Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA).
Objętość wody obecnej na Księżycu szacuje w 2018 roku Paul Spudis na od 100 milionów do miliarda metrów sześciennych na każdym biegunie.
Nachylenie Księżyca osi w stosunku do ekliptyki wynosi tylko 1,5424 °, znacznie mniej niż na Ziemi 23,44 °. Z tego powodu irradiancja słoneczna tych pierwszych zmienia się znacznie mniej w zależności od pór roku , a szczegóły topograficzne odgrywają kluczową rolę w efektach sezonowych.
Według zdjęć wykonanych przez Clementine w 1994 roku, cztery górskie regiony na krawędzi krateru Peary , w pobliżu bieguna północnego Księżyca, mogą pozostać oświetlone przez cały dzień księżycowy, tworząc kolce wiecznego światła . Takie regiony nie istnieją na biegunie południowym. Podobnie istnieją miejsca, które pozostają w ciągłym cieniu na dnie wielu kraterów polarnych, co sugeruje, że te " kratery wiecznej ciemności " są wyjątkowo zimne. Lunar Reconnaissance Orbiter mierzy najniższych temperatur latem w kraterach na biegunie południowym w 35 K (-238 ° C ) , a tylko 26 K (-247 ° C) do przesilenia zimowego w kraterze Hermite'a na biegunie północnym . Jest to najniższa temperatura w Układzie Słonecznym kiedykolwiek zmierzona przez statek kosmiczny, niższa nawet niż temperatura powierzchni Plutona .
Średnie temperatury powierzchni Księżyca różnią się znacznie w zależności od pory dnia dla rozważanych regionów: do około 400 K (127 ° C) przy ekspozycji na światło słoneczne na równiku i do 100 K (−173 ° C) w cień.
The Moon atmosfera jest tak cienka, że jego całkowita masa jest mniejsza niż 10 ton, prawie odpowiadający próżni . Ciśnienie powierzchni tej małej masie około 3 x 10 -15 MPa ( 0,3 nPA ), która zmienia się z księżyca dzień. Jego źródła to odgazowywanie i rozpylanie , produkt bombardowania ziemi przez jony z wiatru słonecznego . Wśród wykrytych pierwiastków znajdują się sód i potas , wytwarzane przez rozpylanie, a także obecne w atmosferach Merkurego i Io ; hel-4 i neon od wiatru słonecznej; oraz argon-40 , radon-222 i polon-210 , odgazowane po ich powstaniu w wyniku rozpadu promieniotwórczego w skorupie i płaszczu. Brak obojętnych form ( atomów lub molekuł ), takich jak tlen , azot , węgiel , wodór i magnez , które jednak są obecne w regolicie, nie jest wyjaśniony. Para wodna występuje w różnych ilościach w zależności od szerokości geograficznej, maksymalnie przy około 60-70°. Powstaje prawdopodobnie w wyniku sublimacji lodu wodnego z regolitu. Gazy te powracają na powierzchnię pod wpływem grawitacji Księżyca lub są gubione w przestrzeni pod wpływem ciśnienia promieniowania słonecznego lub - jeśli są zjonizowane - unoszone przez pole magnetyczne wiatru słonecznego.
PyłWokół Księżyca istnieje stały asymetryczny obłok pyłu księżycowego , utworzony przez małe cząstki komet . Szacuje się, że 5 ton z nich uderza w powierzchnię co 24 godziny i wyrzuca ten pył. Pozostaje w zawieszeniu przez około 10 minut, po 5 minutach na wzrost i 5 minut na opad. Średnio 120 kilogramów pyłu stale znajduje się nad Księżycem, wznosząc się do 100 kilometrów od powierzchni. Pomiary pyłu są dokonywane przez doświadczenie LDEX ( Lunar Dust EXperiment ) Ladee w odległości od 20 do 100 kilometrów od powierzchni przez okres sześciu miesięcy. LDEX wykrywa średnio 0,3 mikrometra cząstek pyłu księżycowego na minutę. Pył piki liczba cząstek podczas deszczu meteorytów z tych Geminidów , kwadrantydy i północne taurydy, w szczególności, gdy ziemia i Moon przejść komety zanieczyszczeń . Chmury są asymetryczne, gęstsze w pobliżu granicy między dzienną i nocną stroną Księżyca.
Minęła gęsta atmosferaW październiku 2017 roku naukowcy z Marshall Space Flight Center oraz Lunar and Planetary Institute w Houston ogłosili, że na podstawie badań próbek magmy z Księżyca, pobranych podczas misji Apollo , odkryli , że Księżyc ma stosunkowo grubą atmosferę. okres 70 milionów lat trzy lub cztery miliardy lat temu. Atmosfera ta, pochodząca z gazów wyrzuconych podczas erupcji wulkanu na Księżycu, była dwukrotnie grubsza niż ta, którą obecnie znajduje się na planecie Mars . Stara atmosfera księżycowa byłaby stopniowo niszczona przez wiatr słoneczny, a następnie rozpraszana w kosmosie.
Księżyc zaczyna formować się 4,51 miliarda lat temu, 30 do 60 milionów lat po utworzeniu Układu Słonecznego . Proponuje się kilka mechanizmów formowania, między innymi oddzielenie Księżyca od skorupy ziemskiej siłą odśrodkową (co wymagałoby zbyt dużej początkowej prędkości obrotu Ziemi), grawitacyjne wychwytywanie wstępnie uformowanego Księżyca (co wymagałoby jednak nierealistyczna rozszerzona atmosfera ziemska, aby rozproszyć energię przelatującego Księżyca) oraz współtworzenie Ziemi i Księżyca w pierwotnym dysku akrecyjnym (co nie może wyjaśnić zniknięcia metali na Księżycu). Te założenia nie mogą również wyjaśnić wysokiego momentu pędu układu Ziemia-Księżyc.
W przypadku hipotezy dominującej układ Ziemia-Księżyc powstał po zderzeniu protoplanety o rozmiarach podobnych do Marsa (o nazwie Théia , matka Selene w mitologii greckiej ) z proto-Ziemią ; nazywa się to hipotezą gigantycznego uderzenia . Impaktor, skorupa i część płaszcza Ziemi rozpadają się i wyrzucają dużą ilość gruzu na orbitę wokół Ziemi. Księżyc jest następnie formowany przez akrecję części tej chmury szczątków w bardzo krótkim czasie, rzędu stulecia. Uderzenie uwolniłoby dużo energii , stopiło zewnętrzną warstwę Ziemi, a tym samym utworzyło ocean magmy . Podobnie nowo powstały Księżyc posiadałby księżycowy ocean magmowy o szacowanej głębokości co najmniej kilkuset kilometrów.
Chociaż hipoteza gigantycznego uderzenia może wyjaśnić wiele parametrów, niektóre pierwiastki nie są wyjaśnione, szczególnie w odniesieniu do składu izotopów w pobliżu Księżyca i Ziemi, jego stosunkowo niedawnego wulkanizmu lub przeszłego istnienia planetarnego pola magnetycznego . Rzeczywiście, pomiar w 2001 roku z izotopowych podpisów tych księżycowych skał o tym Apollo programu wynika, że mają one ten sam podpis jako izotopowe skał ziemskich, co wyróżnia je od prawie wszystkich innych ciał Układu Słonecznego. Ta obserwacja jest nieoczekiwana, ponieważ założono wówczas, że większość materiałów, z których powstał Księżyc, pochodzi z Thei; jednak w 2007 roku ogłoszono, że istnieje mniej niż jeden procent szans, że Theia i Ziemia będą miały w ten sposób identyczne sygnatury izotopowe. Inne próbki księżycowe Apollo badane w 2012 roku mają taki sam skład izotopów tytanu jak Ziemia, co jest sprzeczne z oczekiwaniami, jeśli Księżyc uformował się daleko od Ziemi lub pochodził z Theia.
Różnice te można wytłumaczyć wariantami hipotezy gigantycznego uderzenia. Alternatywne modele proponują w szczególności serię mniej kataklizmicznych uderzeń lub powstawanie synestii - torycznych obłoków gazu i fragmentów skał.
Księżyc wykonuje pełną orbitę wokół Ziemi w stosunku do gwiazd stałych mniej więcej raz na 27,3 dnia – jego okres obrotu lub okres syderyczny . Ponieważ jednak Ziemia jednocześnie porusza się po swojej orbicie wokół Słońca , mija jeszcze około dwóch dni, zanim Księżyc pokaże tę samą fazę Ziemi, czyli 29,5 dnia – swój okres synodyczny .
W przeciwieństwie do większości naturalnych satelitów innych planet, krąży bliżej płaszczyzny ekliptyki niż płaszczyzny równikowej planety. Jego orbita jest subtelnie zakłócana przez Słońce i Ziemię na wiele różnych sposobów. Na przykład płaszczyzna orbity Księżyca stopniowo obraca się co 18,61 lat , co wpływa na inne aspekty ruchu Księżyca. Te kolejne efekty są matematycznie opisane prawami Cassiniego .
Ponadto Księżyc jest jedynym stałym naturalnym satelitą Ziemi. Istnieje wiele obiektów bliskich Ziemi, takich jak (3753) Cruithne, które koorbitują z Ziemią: ich orbity przybliżają je do Ziemi w regularnych odstępach czasu, ale pogarszają się na dłuższą metę. Są to quasi-satelity, a nie naturalne satelity, ponieważ nie krążą wokół Ziemi, ale wokół Słońca , a istnienie innych księżyców Ziemi nie zostało potwierdzone. Jednak niektóre z tych asteroid mogą czasami stać się na kilka miesięcy, a nawet lat, tymczasowymi satelitami Ziemi. Wiadomo, że w tym przypadku było tylko 2006 RH 120 , między 2006 a 2007 rokiem.
Księżyc obraca się synchronicznie wokół Ziemi: jego okres obrotu jest równy okresowi jego obrotu. Dlatego też zawsze przedstawia tę samą półkulę zwaną „ widzialną twarzą Księżyca ” dla obserwatora naziemnego, przy czym przeciwna półkula jest konsekwentnie nazywana „ ukrytą twarzą Księżyca ”. Jednak ze względu na efekt libracji około 59% powierzchni Księżyca można w praktyce zobaczyć z Ziemi. Druga strona jest czasami błędnie nazywana „ciemną stroną”, ale jest ona w pełni oświetlona tak samo często, jak strona widzialna: raz na 29,5 ziemskiego dnia, w nowiu .
Ta synchroniczna rotacja wynika z tarcia wytworzonego przez siły pływowe Ziemi na Księżycu, a energia rotacyjna została rozproszona w postaci ciepła. Wcześniej Księżyc miał większą prędkość obrotową, ale dość szybko w swojej historii stopniowo zwalnia, aż okres tego ruchu zbiega się z okresem obrotu satelity wokół Ziemi.
W 2016 roku, korzystając z danych zebranych podczas misji Lunar Prospector , planetolodzy wykryli dwa obszary bogate w wodór (prawdopodobnie pradawny lód wodny ) w dwóch przeciwnych punktach na Księżycu. Spekuluje się, że te obszary były biegunami księżycowymi miliardy lat temu, zanim zostały one połączone z Ziemią.
Księżyc jest wyjątkowo duży naturalny satelita Ziemi względem: jest więcej niż jedna czwarta średnicy do 1/ 81 th masy planety. Jest także największym księżyca w stosunku systemu słonecznej na wielkość planecie, ale Charon jest większy w stosunku do karłowej planety Plutona , co 50% jego średnicy 1/ 9 TH jego masy. Powierzchnia Księżyca jest nieco mniejsza niż w Azji .
Środka ciężkości układu Ziemia-Księżyc, ich wspólny środek masy , znajduje się około 1700 km (około jednej czwartej promienia Ziemi) pod powierzchnią Ziemi. Ziemia obraca się wokół tego środka ciężkości raz gwiazdowy miesiąca do 1/ 81 th prędkości księżyca, czyli około 41 kilometrów na godzinę. Ruch ten nakłada się na znacznie szybszy obrót Ziemi wokół Słońca – z prędkością około 30 km/s – i dlatego jest generalnie pomijalny.
Grawitacyjne pomiędzy ciał niebieskich zmniejsza się odwrotnie proporcjonalnie do kwadratu odległości tych mas od siebie. W rezultacie siła przyciągania Księżyca jest nieco większa dla najbliższej mu strony Ziemi niż dla strony przeciwnej. Skutkuje to siłą pływową, która wpływa zarówno na oceany, jak i na skorupę ziemską . Najbardziej oczywistym skutkiem działania sił pływowych jest spowodowanie dwóch wybrzuszeń w oceanach Ziemi, jednego po stronie skierowanej ku Księżycowi, a drugiego po przeciwnej stronie. Powoduje to zmiany poziomu morza, zwane pływami oceanicznymi . Gdy Ziemia obraca się wokół własnej osi, jedno z wybrzuszeń oceanu ( przypływ ) jest lokalnie utrzymywane „pod” Księżycem, podczas gdy inny taki przypływ jest przeciwny. W rezultacie w ciągu dnia występują w przybliżeniu dwa przypływy i dwa odpływy. Ponieważ Księżyc krąży wokół Ziemi w tym samym kierunku, w którym obraca się Ziemia, przypływy występują w przybliżeniu co 12 godzin i 25 minut, przy czym te 25 minut wynikają z czasu potrzebnego Księżycowi na okrążenie Ziemi.
Słońce ma również wpływ na pływy lądowe, ale jego amplituda wynosi tylko 40% amplitudy Księżyca. Podczas SYZYGY , kiedy Księżyc i Słońce są wyrównane, suma ich oddziaływań jest odpowiedzialny za przypływów w czasie z wiosennych i jesiennych równonocy .
Gdyby Ziemia nie miała kontynentów, wytworzony przypływ miałby amplitudę tylko jednego metra i byłby bardzo przewidywalny. W rzeczywistości na pływy oceaniczne duży wpływ mają inne czynniki: tarcie wody o dno oceanu, bezwładność ruchu wody lub przelewanie się wody między różnymi basenami oceanicznymi.
Podczas gdy grawitacja powoduje, że płynne oceany na Ziemi przyspieszają i poruszają się, sprzężenie grawitacyjne między Księżycem a ciałem stałym Ziemi jest przede wszystkim elastyczne i plastyczne. Rezultatem jest kolejny efekt pływowy Księżyca na Ziemi, który powoduje wybrzuszenie stałej części Ziemi znajdującej się najbliżej Księżyca, która działa jak moment w opozycji do obrotu Ziemi: stały przypływ lub ziemska. To „wysysa” moment pędu i energię kinetyczną obrotu Ziemi, stopniowo go spowalniając. Ten moment pędu, utracony z Ziemi, jest przenoszony na Księżyc w procesie zwanym przyspieszeniem pływowym, który wznosi Księżyc na wyższą orbitę. W ten sposób zwiększa się odległość między Ziemią a Księżycem – podczas formowania się Księżyc znajdował się około dziesięciokrotnie bliżej Ziemi niż w czasach współczesnych – a obrót Ziemi w odpowiedzi zwalnia. Pomiary księżycowych reflektorów pozostawionych podczas misji Apollo pokazują, że odległość Ziemia-Księżyc zwiększa się średnio o 3,8 cm rocznie (3,805 ± 0,004 cm/rok ). Te zegary atomowe również wykazują efekt odwrotny, a mianowicie, że dzień na Ziemi rozciąga się około 15 mikrosekund, co roku, zmuszając uniwersalnego skoordynowanego czasu , aby dostosować się sekundy przestępne .
Gdyby przebiegł swoim kursem, ten szlak pływowy trwałby do momentu, gdy rotacja Ziemi i okres orbitalny Księżyca pasowałyby do siebie, tworząc wzajemne blokowanie się sił pływowych między dwiema gwiazdami. W rezultacie Księżyc byłby zawieszony na niebie nad południkiem, tak jak ma to miejsce na przykład między Plutonem a jego księżycem Charonem . Jednak Słońce stanie się czerwonym olbrzymem i pochłonie układ Ziemia-Księżyc na długo przed tym wydarzeniem.
W ten sam sposób, na powierzchni Księżyca występują pływy o amplitudzie około 10 cm co 27 dni, z dwoma składowymi: stałą od Ziemi, ponieważ w rotacji synchronicznej i zmienną od Słońca. Składnik indukowany przez Ziemię pochodzi z libracji , będącej wynikiem mimośrodu orbity Księżyca - gdyby orbita Księżyca była idealnie kołowa, istniałyby tylko pływy słoneczne. Skumulowane skutki tych naprężeń pływowych powodują trzęsienia ziemi na Księżycu . Zjawiska te są znacznie rzadsze i mniej intensywne niż trzęsienia ziemi , choć mogą trwać nawet godzinę z powodu braku wody tłumiącej drgania sejsmiczne. Istnienie tych trzęsień ziemi jest nieoczekiwanym odkryciem sejsmografów umieszczonych na Księżycu podczas misji Apollo w latach 1969-1972.
Co więcej, te siły pływowe mają wykrywalny wpływ na klimat w kontekście pływów atmosferycznych . W różnych fazach Księżyca siła pływowa w mniejszym lub większym stopniu przyciąga atmosferę, a tym samym bierze udział w kilku procentach w zjawiskach nadciśnienia i depresji .
Wreszcie obecność Księżyca ma wpływ na stabilizację nachylenia osi Ziemi. Rzeczywiście, nachylenie Ziemi waha się między 21 a 24° w porównaniu z płaszczyzną ekliptyki, podczas gdy Mars , który nie ma tak masywnego naturalnego satelity, widzi swoje nachylenie wahające się od 20 do 60° miliony lat temu. Podobnie przed uformowaniem się Księżyca ziemska oś obrotu oscylowała w sposób chaotyczny , co uniemożliwiłoby pojawienie się życia na jej powierzchni z powodu wywołanych przez nią zaburzeń klimatycznych; to zniknęło po ustanowieniu grawitacyjnego blokowania przez efekt pływowy między Ziemią a jej naturalnym satelitą.
Wpływ księżycowy to pseudonaukowe przekonanie o korelacji między określonymi etapami cyklu księżycowego a fizjologicznymi zmianami zachodzącymi na Ziemi, w tym ludźmi.
Księżyc od dawna jest szczególnie kojarzony z szaleństwem i irracjonalnością , słowa takie jak lunatic pochodzą od łacińskiej nazwy Księżyca, Luna . Filozofowie Arystoteles i Pliniusz Starszy twierdzą, że pełnia księżyca powoduje szaleństwo u wrażliwych osób, wierząc, że na mózg, który składa się głównie z wody, musi mieć wpływ Księżyc i jego moc nad przypływami. W rzeczywistości siła grawitacji księżycowej jest zbyt słaba, aby tak się stało. Współcześnie czasami broni się istnienia księżycowego wpływu, który potwierdza, że w czasie pełni wzrosną przyjęcia do szpitali psychiatrycznych , wypadki drogowe , zabójstwa czy samobójstwa , nawet jeśli wiele badań temu przeczy. Podobnie, chociaż czasami zakłada się wpływ Księżyca na rolnictwo lub lasy , nigdy nie wykazano żadnego możliwego do wykorzystania efektu.
Z drugiej strony, u niektórych gatunków robaków palolo, takich jak Eunice fuscata na tropikalnym Pacyfiku lub w zooplanktonie w Arktyce podczas nocy polarnej , występuje selenotropizm, to znaczy orientacja organizmu w kierunku Księżyca . Ponadto na wzrost niektórych zwierząt, takich jak łodzik, miałby wpływ Księżyc, a obserwacja ich muszli pozwala, na podstawie starożytnych okazów skamieniałości , niezależnie potwierdzić wydłużenie miesiąca księżycowego w skali geologicznej ze względu na powiększanie się Ziemi. Odległość księżyca. Ta hipoteza pozostaje jednak kwestionowana.
Księżyc ma niezwykle niskie albedo geometryczne wynoszące 0,12, co daje mu nieco wyższy współczynnik odbicia niż asfalt . Jednak z pozorną jasnością -12,6 magnitudo podczas pełni księżyca , Księżyc jest najbardziej widoczną gwiazdą na ziemskim niebie, po Słońcu i przed Wenus , dzięki swojej bliskości do Ziemi . Dzięki temu można go łatwo zaobserwować gołym okiem w nocy, a nawet w biały dzień. Lornetki pozwalają odróżnić morza i największe kratery uderzeniowe .
Ponadto satelita korzysta z poprawy jasności dzięki efektowi przeciwstawnemu : księżyc w pełni jest dwanaście razy jaśniejszy niż jedna czwarta księżyca, nawet jeśli oświetlona powierzchnia kątowa jest tylko dwa razy większa. Dodatkowo, konsystencja kolor z ludzkiego układu wzrokowego kalibruje relacje między kolorami obiektu i jego otoczenia, dlatego księżyc nasłonecznione wyskoczy gdy otaczający niebo jest stosunkowo ciemno. Krawędzie księżyca pojawiają się jako jasne jako środka bez centralnie krawędzi ciemnienie , ze względu na właściwości odblaskowe z księżyca gleby , które odbija Light więcej w kierunku słońca, niż w innych kierunkach.
Orientacja Księżyca na niebie zmienia się w zależności od szerokości geograficznej obserwatora Ziemi. Rzeczywiście, ponieważ Księżyc krąży w pobliżu ekliptyki , ktoś patrzący na niego z dodatniej szerokości geograficznej (na północ od równika ziemskiego ) zobaczy na przykład widoczny krater Tycho bliżej horyzontu, podczas gdy obserwator z ujemnej szerokości geograficznej (na południe od równika), zobaczy go „do góry nogami” . Na dwóch przeciwległych fotografiach obserwujemy krater na dole obrazu dla księżyca w pełni widzianego w Belgii, podczas gdy znajduje się on na górze obrazu dla księżyca w pełni widzianego w Australii .
Wysokość osiągana przez księżyc na niebie w jego szczycie zmienia się w zależności od jego fazy i pory roku. Księżyc w pełni jest najwyższy zimą na każdej półkuli.
Pozorna wielkość od średniej pełnych księżyca o 0,52 ° arc w przestrzeni powietrznej (lub 31'2 łuku), który jest w przybliżeniu taki sam rozmiar, jak wynika na słońcu. Jednak wygląda na większy, gdy w pobliżu horyzontu powodu czysto psychologicznego efektu, znanego księżyca iluzji , opisany po raz pierwszy w VII -go wieku pne. AD . Istnieje kilka wyjaśnień, takich jak fakt, że ludzki mózg postrzega niebo jako nieco spłaszczone – co oznacza, że obiekt na horyzoncie jest uważany za większy – lub że względna wielkość obiektów widzianych na horyzoncie sprawia, że niebo wydaje się większe. jak w iluzji Ebbinghausa .
Na wygląd Księżyca, podobnie jak Słońca, może mieć wpływ atmosfera ziemska . Obecne efekty optyczne są na przykład pierścień halo 22 °, powstające przy księżyca jest załamywana przez kryształy lodu z chmury górnej cirrostratus lub korony mniejsze kiedy Moon oglądany przez cienkie chmury.
Ze względu na swoją synchroniczną rotację Księżyc zawsze prezentuje Ziemi tę samą część swojej powierzchni: tak zwaną „widoczną” twarz. Jednak połowa sfery oświetlonej promieniami słonecznymi – a zatem obie zorientowane zarówno w kierunku Ziemi, jak i Słońca – zmienia się w ciągu 29,53 dnia swojego okresu synodalnego . Zjawisko to powoduje tak zwane fazy księżycowe , które następują po sobie w cyklu zwanym „ lunacją ”. Podczas cyklu księżycowego deklinacja Księżyca jest zmienna: wzrasta w jednej połowie cyklu i maleje w drugiej połowie.
Księżyc zawsze przedstawia tę samą twarz w kierunku Ziemi, a jego orbita nie jest zbyt nachylona, fazy księżyca mają prawie zawsze te same części Księżyca z jednego cyklu do drugiego. Są to głównie cztery charakterystyczne punkty księżycowy wygląd: the new moon kiedy Księżyc i Słońce są w połączeniu w stosunku do Ziemi, w pierwszym kwartale, kiedy Księżyc jest w kwadraturze jest The księżyc w pełni , kiedy Księżyc i Słońce są w opozycji do Ziemi i ostatniej kwadry, kiedy Księżyc ma kwadraturę zachodnią . Pomiędzy każdym z tych charakterystycznych punktów będziemy mówić kolejno o pierwszym półksiężycu, przybywającym garbatym księżycu , zanikającym garbatym księżycu i wreszcie ostatnim półksiężycu.
Oświetlona część Księżyca jest symetryczna względem płaszczyzny utworzonej przez Słońce, Księżyc i obserwatora, Księżyc przedstawia w każdej chwili tę samą fazę każdemu ziemskiemu obserwatorowi, niezależnie od jego szerokości geograficznej. Jednak orientacja horyzontu ziemskiego obserwatora zmienia się w odniesieniu do tej płaszczyzny. Tak więc na niskich szerokościach geograficznych - w pobliżu równika iw tropikach - horyzont jest prostopadły do płaszczyzny, a sierp księżyca pojawi się poziomo, jak "uśmiech" . W przypadku wyższych szerokości geograficznych ten kwartał będzie bardziej pionowy, np. „C” . Księżyc jest widoczny przez dwa tygodnie co 27,3 dnia na biegunach północnym i południowym .
Super księżyc to księżyc w pełni, który pokrywa się z minimalną odległością satelity od Ziemi . Nie jest to termin astronomiczny, ale raczej powszechne wyrażenie używane do oznaczania pewnych zjawisk astronomicznych.
14 listopada 2016 r. Księżyc znajduje się najbliżej pełni księżyca od 1948 r. w odległości 356 500 km od środka Ziemi. Księżyc w pełni jest wtedy o 30% jaśniejszy niż w szczytowym momencie, ponieważ jego średnica kątowa jest o 14% większa i . Nie będzie bliżej do 25 listopada 2034 roku.
Zaćmienia pojawiają się tylko wtedy, gdy Słońce, Ziemia i Księżyc są ustawione w jednej linii, zjawisko zwane „ syzygy ”.
Do zaćmienia Słońca występują w nowiu , kiedy Księżyc znajduje się pomiędzy Słońcem a Ziemią. Natomiast zaćmienia Księżyca występują podczas pełni księżyca , kiedy Ziemia znajduje się między Słońcem a Księżycem. Istnienie tych pierwszych jest konsekwencją faktu, że pozorna wielkość Księżyca jest w przybliżeniu taka sama jak Słońca i oba tworzą kąt około 0,5° na ziemskim niebie. Rzeczywiście, jeśli Słońce ma średnicę 400 razy większą niż Księżyc, to jest również 400 razy dalej od Ziemi niż Księżyc.
Zmienność pozornej wielkości, spowodowana niekołowymi orbitami, jest również prawie identyczna, chociaż występuje w różnych cyklach. Pozwala to czasami na całkowite zaćmienia Słońca – Księżyc wydaje się większy niż Słońce – i pierścieniowe – Księżyc wydaje się mniejszy niż Słońce. Podczas całkowitego zaćmienia Księżyc całkowicie zakrywa dysk słoneczny, a korona słoneczna staje się widoczna gołym okiem .
Ponieważ odległość między Księżycem a Ziemią rośnie bardzo powoli w czasie, średnica kątowa Księżyca na ziemskim niebie maleje. Dodatkowo, w miarę jak ewoluuje w swoim głównym biegu, aby stać się czerwonym olbrzymem , zwiększa się również rozmiar Słońca i jego widoczna średnica na niebie. Połączenie tych dwóch czynników oznacza, że setki milionów lat temu Księżyc wciąż całkowicie zakrywał Słońce podczas zaćmień Słońca i żadne zaćmienie obrączkowe nie było wtedy możliwe. Podobnie w ciągu 600 milionów lat Księżyc nie będzie już w stanie całkowicie zakryć Słońca, a całkowite zaćmienia Słońca staną się niemożliwe.
Ponadto, ponieważ orbita Księżyca wokół Ziemi jest nachylona o około 5,145° od płaszczyzny ekliptyki , zaćmienia nie występują przy każdej pełni i nowiu. Aby nastąpiło zaćmienie, Księżyc musi znajdować się w pobliżu przecięcia dwóch płaszczyzn orbitalnych. Okresowość i powtarzalność zaćmień Słońca przez Księżyc i Księżyca przez Ziemię opisuje saros , którego okres wynosi około 18 lat.
Ponieważ Księżyc nieustannie blokuje widok okrągłego obszaru nieba o szerokości pół stopnia, zjawisko zwane zaciemnieniem występuje, gdy gwiazda lub planeta przechodzi za Księżycem, a następnie zostaje ukryta. Tak więc zaćmienie słońca jest szczególnym przypadkiem zaciemnienia słońca . Ponieważ Księżyc znajduje się stosunkowo blisko Ziemi, zakrycia poszczególnych gwiazd nie są widoczne wszędzie na planecie ani w tym samym czasie. Ze względu na precesję orbity Księżyca, co roku zasłaniane są różne gwiazdy.
Księżyc mający zawsze tę samą półkulę do Ziemi , nazywa się „libracjami” zjawiskiem oscylacji pozwalającym obserwatorowi na powierzchni Ziemi zobaczyć ponad 50% powierzchni Księżyca. Zjawiska te mogą przybierać cztery formy: libracje długości geograficznej, libracje szerokości geograficznej, libracje paralaktyczne i libracje fizyczne.
Wszystkie te zjawiska libracji podczas kolejnych lunacji umożliwiają obserwację około 59% powierzchni Księżyca z powierzchni Ziemi. Jednak dodatkowe strefy oferowane w ten sposób do obserwacji są bardzo zniekształcone przez efekt perspektywy i trudno jest odróżnić elementy powierzchni tych obszarów od podłoża.
Istnieją kontrowersje historyczne, że cechy powierzchni Księżyca zmieniają się w czasie. Dziś wiele z tych twierdzeń uważa się za konsekwencję złudzeń optycznych , wynikających z obserwacji w różnych warunkach oświetleniowych, słabej widoczności czy nieodpowiednich rysunków. Jednak odgazowanie zdarza się od czasu do czasu i może być odpowiedzialne za bardzo niewielki procent tych obserwacji, część zgłoszonych przejściowych stanów księżycowych . W 2006 roku zasugerowano, że powierzchnia Księżyca o średnicy 3 km zostałaby znacząco zmieniona przez zdarzenie związane z oczyszczaniem Ziemi około miliona lat temu.
Mogą wystąpić zjawiska zwane „przejściami” kilku dziesiątych milisekundy. O wielkości generalnie od 5 do 10 (ale do 3) są widoczne tylko za pomocą teleskopu lub teleskopu połączonego z kamerą i nieoświetloną częścią Księżyca. Księżycowy błysk pochodzi z upadku ciał (głównie pochodzących z rojów komet ) z odległości 5 do 15 cm uderzających w Księżyc z prędkością od 20 do 30 km/s , co topi skałę na powierzchni w miejscu uderzenia i wyrzuca ciecz kropelki skalne. Błysk światła jest wytwarzany przez energię uwolnioną podczas tego uderzenia. Przez pięć wieków setki tych zjawisk było obserwowanych przez wielu różnych obserwatorów.
Jednym z najwcześniejszych możliwych przedstawień Księżyca jest rzeźba skała nazwana Orthostat 47 dnia do trzeciego tysiąclecia pne i znalezione w Knowth , Irlandia . Pierwsza pisemna wzmianka o obserwacji zaćmienia Słońca pochodzi z 1223 roku p.n.e. J.-C, znaleziony na glinianej tabliczce w starożytnym mieście Ugarit . Napis na kości datowany na rok 2136 p.n.e. Podejrzewa się również, że AD jest śladem obserwacji zaćmienia.
Zrozumienie cykli księżycowych jest wczesny rozwój astronomii: od VIII th century BC. BC , gdy babilońskich astronomów zachować systematyczne zapisy zaćmień Słońca i od V th wieku pne. AD , zauważają saros , 18-letni okres rządzący zaćmieniami Księżyca . Chiński astronom Shi Shen daje IV th wieku pne. Instrukcje BC dotyczące przewidywania zaćmień Słońca i Księżyca. Archimedes mające na celu III th wieku pne. AD planetarium zdolny do obliczania ruchów Księżyca i innych obiektów w Układzie Słonecznym.
Fizyczna forma Księżyca i przyczyna światła księżyca są również rozumiane na początku historii astronomii. Filozof grecki Anaksagoras wierzy V th wieku pne. AD, że zarówno Słońce, jak i Księżyc są kulistymi skałami, a ten drugi odbija światło tego pierwszego. Ponadto Demokryt przypuszcza, że ślady obserwowane na Księżycu są konsekwencją istnienia gór i dolin. Chociaż Chińczycy z dynastii Han kojarzyli Księżyc z energią przyswojoną do ch'i , ich teoria „promieniującego wpływu” również uznaje, że światło Księżyca jest po prostu odbiciem Słońca, a Jing Fang zauważa sferyczność. I st century BC. AD .
Jednak Arystoteles theorizes przeciwnie w Z nieba , że znaki Księżyc granica między sferami modyfikowalnych elementów (ziemi, wody, powietrza i ognia) i nieśmiertelnymi gwiazdami eteru . Świat ponadksiężycowy jest doskonały, dlatego Księżyc jest gładką i niezmienną sferą. Uczeń Arystotelesa, Cléarque de Soles , tłumaczy księżycowe plamy tym, że Księżyc jest wypolerowanym lustrem, w którym odbija się ziemski krajobraz. Teoria ta jest jednak obalona przez obserwację, że powierzchnia Księżyca pozostaje niezmieniona, gdy przechodzi obok Ziemi, co prowadzi innych naukowców do wyobrażenia, że plamy są skondensowanymi oparami z chmury lub emanują z Ziemi. Taka konstrukcja Aristotelian gładkiej szczątki Księżyc w części do końca średniowiecza , a nawet zostawia ślady nawet w Persji w XIX th wieku iw europejskim folklorze z XX th wieku.
W II -go wieku pne. BC , Seleukos z Seleucji wyprzedzeniem, ponieważ fale są spowodowane przyciągania księżyca, a ich wysokość zależy od położenia księżyca względem słońca . Wcześniej Samos Arystarch już obliczyła III th century BC. AD in O rozmiarach i odległościach wielkości Księżyca i jego odległości, uzyskując dla odległości wartość około dwudziestokrotności promienia Ziemi . Wartości te są znacznie zwiększona poprzez Hipparcha w II -go wieku pne. AD w Rozmiarach i odległościach Słońca i Księżyca . Ten tekst jest stracone, ale jego wyniki zgłoszone przez Ptolemeusza w II th century, oceny księżycowy odległości do 59-krotności promienia Ziemi i jego średnicy 0,292 razy, że na naszej planecie. Szacunki te są już bardzo zbliżone do rzeczywistości, czyli odpowiednio około 60 i 0,273. Również w II -go wieku, Plutarch pisał w swoim Moraliów że „księżyc jest niebiański ziemia” i ciemne obszary są wypełnione wodą zagłębienia. Nazywa się je więc maria ( łac. słowo oznaczające "morze" w liczbie mnogiej), podczas gdy wyżyny o jasnym kolorze to ochrzczone terrae ( "ziemia" ). Nazwy te, choć niepoprawne, pozostają w obecnej nomenklaturze.
W V th wieku indyjskiego astronoma Aryabhata wspomniano w jego Aryabhatiya że ze względu na jasność księżyca odbija światło słoneczne. Al-Marwazi , astronom perski , szacuje średnicy Księżyca w około 3000 km , a jego odległość od Ziemi do około 346.000 km w IX th wieku. Astronom i fizyk Alhazen od XI th century rozwija twierdząc, że światło słoneczne nie jest odbijane przez Księżyc jako lustro , ale że światło jest emitowane z każdej części słonecznym powierzchni Księżyca we wszystkich kierunkach. Shen Kuo z dynastii Song stworzył następnie alegorię przyrównującą wzrost i spadek Księżyca do okrągłej srebrnej kuli, która po spryskaniu białym proszkiem i oglądaniu z boku wyglądała jak półksiężyc.
Selenografia zaczyna precyzyjny, że podczas XV th century, z których pierwszym jest te rysunki opublikowane przez Williama Gilberta w 1603 roku, z obserwacji gołym okiem. W 1610 roku Galileusz opublikował w Sidereus Nuncius jeden z pierwszych rysunków Księżyca wykonany za pomocą instrumentu – swojego teleskopu astronomicznego – i zauważył, że gwiazda nie jest gładka, ale ma góry i kratery. Thomas Harriot wykonał podobne rysunki za pomocą teleskopu kilka miesięcy wcześniej, ale ich nie opublikował. Mapowanie Księżyca następuje XVII th wieku z pierwszych prób, łącznie z Claude Mellan 1634 i pierwszej mapie opublikowanej przez kartografa holenderski michael van langren w 1645 roku z obserwacji teleskopowych. Był pierwszym, który wyraźnie zaznaczył maria , kratery i góry i przyjął pierwszą katolicką nomenklaturę na cześć królów i świętych . Dwa lata później Jan Heweliusz opublikował Selenografię , pierwszy traktat i atlas w całości poświęcony Księżycowi. Obejmuje to nową, bardziej szczegółową mapę powierzchni Księżyca i nową nomenklaturę, która przez jakiś czas pozostanie popularna w krajach protestanckich . Jednak to nomenklatura zaproponowana przez Giovanniego Battistę Riccioli i jego asystenta Francesco Marię Grimaldiego w 1651 roku w Almagestum novum – nadając kraterom imiona astronomów i sławnych ludzi – pozostaje potomna.
Duża czterolistna mapa Księżyca o nazwie Mappa Selenographica , sporządzona przez Guillaume Beera i Johanna Heinricha von Mädlera w latach 1834-1836, a następnie opublikowana w Der Mond w 1837 roku, stanowi pierwsze trygonometrycznie dokładne badanie cech Księżyca. Obejmuje ona wskazanie wysokości ponad tysiąca gór z dokładnościami zbliżonymi do pierwszych prób geografii lądowej. Ponadto autorzy dochodzą do wniosku, że Księżyc nie ma ani zbiornika wodnego, ani znaczącej atmosfery.
Wszystkie pomiary zostały wykonane poprzez bezpośrednie obserwacje, dopóki John William Draper nie stworzył astrofotografii w marcu 1840 roku z dagerotypem Księżyca. Jakość fotografii Księżyca następnie gwałtownie postępuje aż fotografia księżycowy być uznane pod koniec XIX -go wieku jako subdyscypliny z astronomią .
Kratery księżycowe, po raz pierwszy wskazane przez Galileo Galileo, są uważane za wulkaniczne do czasu, gdy w latach 70. XIX wieku Richard A. Proctor zaproponował , że są to w rzeczywistości kratery uderzeniowe powstałe w wyniku zderzeń asteroid lub komet . Ten punkt widzenia zyskał poparcie w 1892 roku geologa Grove Karla Gilberta, który odkrył te wyniki poprzez eksperymenty. Badania porównawcze tych kraterów w latach 1920-1940 doprowadziły do opracowania księżycowej skali czasu geologicznego , która w latach pięćdziesiątych stała się nową i rozwijającą się gałęzią geologii planetarnej . Jednak obserwacje z Ziemi ograniczają się do widocznej twarzy i to przede wszystkim dzięki eksploracji kosmosu wzrasta wiedza o naturalnym satelicie, pierwsze zdjęcie odległej strony Księżyca uzyskano m.in. w 1959 r. dzięki sowieckiej przestrzeni kosmicznej. sonda Luna 3 .
Michael Florent van Langren , pierwsza mapa księżycowa (1645).
Jan Heweliusz jako pierwszy wziął pod uwagę libracje (1647).
Johann Baptist Homann i Johann Gabriel Doppelmayr (1707).
Pierwszy zakręt z piwa i von Mädler za Mappa Selenographica (1837).
Mapa z encyklopedii Meyers Konversations-Lexikon (1890).
Od początku sowieckiego programu Luna w 1959 roku do lat 70., kiedy to ostatnie misje załogowe amerykańskiego programu Apollo i ostatnia misja Luna w 1976 roku, wyścig kosmiczny inspirowany zimną wojną między Związkiem Radzieckim a Stanami Zjednoczonymi doprowadził do przyspieszenie zainteresowania eksploracją Księżyca . Gdy tylko ich wyrzutnie zdołają umieścić statek kosmiczny na orbicie, oba kraje zaczynają wysyłać sondy do naturalnego satelity.
Program LunaZwiązek Radziecki rozpoczął swój program kosmiczny księżycowy serią trzech nienazwanych misji, które zakończyły się niepowodzeniem w 1958 roku.
Jednak czwarty był sukcesem i pierwszy przelot nad Księżycem wykonała radziecka sonda Luna 1 on 13 stycznia 1959, który jest również pierwszym statkiem kosmicznym w historii umieszczonym na heliocentrycznej orbicie . Szybko następuje pierwszy obiekt stworzony przez człowieka, który dotarł do Księżyca – i ogólnie uderzył w ciało niebieskie inne niż Ziemia – sonda Luna 2, która rozbija się tam wwrzesień 1959. Następnie wysyłane są pierwsze zdjęcia odległej strony księżyca7 października 1959przez sondę Luna 3 .
Pierwsza kartografia powierzchni Księżyca powstaje dzięki zdjęciom zrobionym przez Zond 3 on18 lipca 1965 r, obrazy o powierzchni 19 000 000 km 2 przyczyniające się do rozwoju selenografii .
W latach 60. rosyjscy inżynierowie przeszli drogę od maszyn zdolnych jedynie do przelatywania lub rozbijania się na Księżycu do lądowników . Luna 9 jest zatem pierwszą sondą, której udało się wylądować na Księżycu, zamiast się tam rozbić3 lutego 1966, przewracając zdjęcia powierzchni Księżyca. Pierwszą sondą krążącą wokół Księżyca jest Luna 10 ,3 kwietnia 1966.
ten 17 listopada 1970, Łazik Lunokhod 1 , transportowany przez Luna 17 , jest pierwszym pojazdem-robotem, który zbadał jego powierzchnię. Trzy lata później łazik Lunokhod 2 , przewożony przez Luna 21 , jest pierwszą maszyną, która pokonała dystans maratonu (42,1 km ) na innym ciele niebieskim.
Wreszcie, ZSRR rozwija trzy przykładowe misje powrotne do Księżyca, które przyniósł z powrotem 0,3 kg z księżycowych skał na Ziemię: Luna 16 w 1970 roku, Łuna 20 w 1972 i Łuna 24 w roku 1976. Ten ostatni jest ostateczna Radziecki misja na Księżyc .
Program ApolloProgram kosmiczny USA został najpierw powierzony wojsku, zanim został w dużej mierze przekazany agencji cywilnej NASA .
Po zaangażowaniu prezydenta Johna F. Kennedy'ego w 1961 i jego słynnym przemówieniu, w którym wygłosił „Wybieramy lot na Księżyc” w 1962, uruchomiono różne programy kosmiczne z obietnicą, że Amerykanin będzie chodził po Księżycu przed końcem dekady . Wśród nich, Program Ranger produkowany pierwszych zbliżeń z Satelita, programu Lunar Orbiter mapowanie cały księżyc i programu Surveyor prowadzi do lądowania z Surveyor 1 czerwca 2, 1966, cztery miesiące po Łuna 9 . Użycie terminu „lądowanie” jest jednak preferowane, w szczególności przez CNRS i Akademię Nauk , nawet w przypadku Księżyca.
Apollo Program jest rozwijany równolegle, stymulowane przez potencjalnego radzieckiego programu księżycowego obsadzony . Po serii bezzałogowych i załogowych testów na orbicie Ziemi, pierwsza misja człowieka na orbicie księżycowej została przeprowadzona w grudniu 1968 roku przez Apollo 8 . Członkowie jego załogi ( Frank Borman , James Lovell i William Anders ) są zatem pierwszymi ludźmi, którzy widzą bezpośrednio dalszą stronę księżyca.
Lądowanie Apollo 11 w dniu21 lipca 1969jest uważany za kulminację kosmicznego wyścigu między Stanami Zjednoczonymi a ZSRR podczas zimnej wojny . O 02:56 UTC pierwszym człowiekiem, który postawił stopę na Księżycu jest Neil Armstrong , dowódca misji, a za nim Buzz Aldrin . Około 500 milionów ludzi śledziło wydarzenie w mondovision , największej widowni telewizyjnej w tamtym czasie.
W 2020 roku ostatnimi ludźmi, którzy chodzili po księżycowej ziemi, są Harrison Schmitt i Eugene Cernan , podczas misji Apollo 17 wgrudzień 1972. Misje Apollo 11 do 17 (z wyjątkiem Apollo 13 , które anulowały lądowanie podczas misji) zebrały 380 kg skały księżycowej i gleby w 2196 próbkach. Podczas programu Apollo na powierzchni Księżyca instalowane są zestawy instrumentów naukowych , w tym pakiet Apollo Lunar Surface Experiments Package . Obejmuje to instrumenty o długiej żywotności, w tym sondy przepływu ciepła, sejsmometry i magnetometry . Bezpośrednia transmisja danych na Ziemię zakończyła się pod koniec 1977 roku ze względów budżetowych.
W lunar odbłyśniki są osadzane na tych zadań do pomiaru odległości Ziemia -Lune z dokładnością do kilku centymetrów poprzez wiązki lasera . Instrumenty pasywne są nadal używane. Deponują je także radzieckie sondy z programu Łunochod .
W sumie XX th wieku aż do dzisiaj, 24 astronauci mają na orbicie Księżyca i 12 z nich wszedł na wszystkie podczas programu Apollo .
Od 1974 roku Księżyc zaczął być porzucany przez mocarstwa kosmiczne na rzecz innych ciał niebieskich w Układzie Słonecznym , w szczególności do Zewnętrznego Układu Słonecznego dla NASA z programami Pioneer i Voyager oraz budowy stacji kosmicznych .
W latach 90. Księżyc stał się głównym celem sond z nowych krajów kosmicznych rozwijających programy eksploracji Układu Słonecznego, głównie Japonii , Chin i Indii . Tak więc w 1990 r. Japonia była trzecim krajem, który umieścił orbiter na orbicie księżycowej, Hagoromo zrzucony przez sondę Hiten .
Zainteresowanie Księżycem odradza się po dwóch małych misjach NASA, Clementine i Lunar Prospector, wystrzelonych odpowiednio w 1994 i 1998 roku, które umożliwiły stworzenie pierwszej quasi-globalnej mapy topograficznej Księżyca, a także odkrycie nadmiaru wodoru na bieguny księżycowe, prawdopodobnie z powodu obecności lodu wodnego w kraterach wiecznej ciemności .
W 2000 roku wiele misji na Księżyc wykonywały różne agencje kosmiczne. Europejska Agencja Kosmiczna uruchamia SMART-1 wwrzesień 2003 w celu przeprowadzenia badań pierwiastków chemicznych powierzchni Księżyca aż do jego uderzenia w wrzesień 2006. Japanese Aerospace Exploration Agency uruchamia Selene (lub Kaguya ) orbiter wpaździernik 2007, który pozyskuje księżycowe dane geofizyczne i przenosi pierwszy film w wysokiej rozdzielczości poza orbitę Ziemi z zakończeniem misji w czerwiec 2009. Indyjskiej Organizacji Badań Kosmicznych stawia swoją pierwszą sondę księżycową orbitę, Chandrayaan-1 , zListopad 2008 dopóki nie straci kontaktu w sierpień 2009, co potwierdza obecność wody na Księżycu . Chandrayaan-2 zostaje uruchomiony wlipiec 2019ale jego lądownik Vikram nie wyląduje.
Ambitny chiński program eksploracji Księżyca (CLEP) rozpoczyna się od Chang'e 1 , który okrąża Księżyc wlistopad 2007 dopóki jego uderzenie księżycowe nie jest kontrolowane przez Marzec 2009, zwraca kartę pełni Księżyca. Jego liniowiec Chang'e 2 dociera do Księżyca wpaździernik 2010następnie staje się pierwszym statkiem kosmicznym, który podróżuje z orbity księżycowej do punktu L 2 insierpień 2011, zanim w końcu przeleci nad asteroidą 4179 Toutatis inGrudzień 2012. Chang'e 3 podwozie ląduje wGrudzień 2013na Morzu Deszczów następnie wypuszcza księżycowy łazik o imieniu Yutu . To pierwsze lądowanie na Księżycu od czasu Luny 24 in1976i pierwszy księżycowy łazik od Lunokhod 2 in1973. Jego liniowiec Chang'e 4 staje się pierwszą misją, która ląduje po drugiej stronie Księżyca w kraterze Von Kármán wstyczeń 2019i wdraża łazik Yutu 2 . Próbki misji powrót Chang'e 5 z powrotem wgrudzień 2020pierwsze próbki księżycowe z Luny 24 in1976i wykonuje pierwsze automatyczne dokowanie poza orbitą Ziemi.
W 2010 roku NASA ponownie zrealizowała misje na Księżyc. Lunar Reconnaissance Orbiter jest zapoczątkowany w szczególnościczerwiec 2009z impaktorem LCROSS . Jeśli ten ostatni zakończy swoją misję z planowanym uderzeniem w krater Cabeus, wpaździernik 2009, LRO jest nadal aktywne, regularnie dostarczając dokładną wysokościomierz księżycowy - pozwalając na sporządzenie mapy topograficznej - i obrazy w wysokiej rozdzielczości. Dwa kolejne orbitery zostały wystrzelone przez NASA wstyczeń 2012 wtedy w Październik 2013 : GRAIL do badania wewnętrznej struktury Księżyca i LADEE do badania egzosfery księżycowej, z misją kończącą się odpowiednio w grudniu 2012 i kwietniu 2014 roku.
Inne satelity, takie jak Deep Space Climate Observatory znajdujące się w punkcie L 1 układu Ziemia-Słońce, okresowo dostarczają obrazy Księżyca.
Kolonizacja Księżyca jest projekt instalacji jednego lub więcej stałych zamieszkanych bazy na Księżycu, choć nie jest to jeszcze racjonalnie wyobrazić. Przynajmniej tymczasowa obecność człowieka na ciele planetarnym innym niż Ziemia jest już powracającym tematem w science fiction , ale miałaby tutaj praktyczne zainteresowanie, ponieważ Księżyc stanowiłby wówczas przygotowanie do dalszych podróży.
NASA rozpoczyna planowanie wznowienia misji z udziałem ludzi po wezwaniu prezydenta USA George'a W. Busha do:styczeń 2004z programem polityki kosmicznej Vision for Space Exploration . Planowana jest wtedy ludzka misja na Księżyc przed 2020 rokiem. Constellation Program jest zatem finansowane i rozpocząć testy na załogą statku kosmicznego o nazwie Orion, jak również dla bazy księżycowej. Program został ostatecznie anulowany w 2010 roku przez prezydenta Baracka Obamę z powodu budżetu.
Jednak za namową prezydenta USA Donalda Trumpa proponuje się powrót Człowieka na Księżyc wkwiecień 2019, poprzez program Artemis . Załogowy program kosmiczny NASA planuje wylądować załogę do 2024 roku. Powinno to doprowadzić do zrównoważonej eksploracji satelity poprzez organizację regularnych misji, których zwieńczeniem byłoby zainstalowanie stałego stanowiska na Księżycu.
Program umożliwiłby również opracowanie sprzętu i procedur niezbędnych do przeprowadzenia hipotetycznych misji załogowych na Marsa . W szczególności wykorzystane zostaną ciężkie wyrzutnie Space Launch System (SLS) oraz statek kosmiczny Orion , którego prace już się rozpoczęły. Ponadto przyszła stacja kosmiczna , Lunar Gateway , umieszczona na orbicie wokół Księżyca, musi służyć jako przekaźnik między Ziemią a powierzchnią Księżyca. Miejsca lądowania wybrane do różnych misji znajdują się na biegunie południowym Księżyca , ponieważ rezerwy lodu wodnego obecne w kraterach wiecznej ciemności mają znaczenie strategiczne w perspektywie misji długoterminowych.
Chociaż lądowniki programu Luna rozrzucały na Księżycu proporczyki w kolorze ZSRR , a na lądowiskach ich sond symbolicznie umieszczano flagi amerykańskie i chińskie , żaden naród nie rości sobie prawa własności do jakiejkolwiek części powierzchni Księżyca. Rosyjska , że chiński , tym Indian i USA są sygnatariuszami tego traktatu przestrzeni - weszło w życie z dniem10 października 1967 - który definiuje Księżyc i całą przestrzeń kosmiczną jako należące do całej ludzkości . Traktat ten ogranicza również wykorzystanie księżyca do celów pokojowych, wyraźnie zakazując instalacji wojskowych i broni masowego rażenia , w tym broni jądrowej .
W 1979 roku utworzono Traktat Księżycowy, aby ograniczyć eksploatację zasobów naturalnych Księżyca przez jeden naród. Jest to jednak uważane za porażkę, ponieważ nie podpisał go żaden kraj posiadający programy lub projekty załogowych lotów kosmicznych . Chociaż kilka osób fizycznych twierdziło, że Księżyc w całości lub w części, żadne z tych twierdzeń nie jest uważane za wiarygodne.
w sierpień 2016amerykański rząd zezwala amerykańskiemu start-upowi Moon Express na lądowanie na Księżycu. Po raz pierwszy prywatna firma otrzymała takie prawo. Decyzja ta jest postrzegana jako precedens pomagający w ustaleniu standardów regulacyjnych dla działalności biznesowej w dalekim kosmosie w przyszłości, ponieważ do tej pory działalność biznesowa była ograniczona do Ziemi lub wokół niej.
W 2020 roku prezydent USA Donald Trump podpisał dekret zatytułowany „Zachęcanie do międzynarodowego wsparcia na rzecz odzyskiwania i wykorzystania zasobów kosmicznych” (w języku angielskim : Encouraging International Support for the Recovery and Use of Space Resources ). Rozporządzenie podkreśla, że Stany Zjednoczone nie uznają przestrzeni kosmicznej za dobro wspólne i ponawia krytykę pod adresem Traktatu Księżycowego.
Urzędnik chińskiego programu kosmicznego, który w 2013 r. zadeklarował w szczególności, że Księżyc zawiera wystarczającą ilość helu 3, aby zaspokoić potrzeby energetyczne ludzkości przez 10 000 lat poprzez fuzję jądrową , wydobycie zasobów naturalnych na Księżycu może wywołać problemy geopolityczne.
Księżyc jest uznawany za doskonałe miejsce dla teleskopów . Rzeczywiście, jest stosunkowo blisko, a jakość widoczności jest tam doskonała przy braku zanieczyszczeń świetlnych i atmosfery. Ponadto niektóre kratery w pobliżu biegunów są stale w ciemności i zimnie, dlatego nadają się szczególnie do teleskopów na podczerwień . Ponadto radioteleskopy umieszczone na ukrytej twarzy byłyby chronione przed emisjami radiowymi pochodzącymi z Ziemi.
Księżycowa gleby mogą być mieszane z nanorurek węglowych i poliepoksydów, które mają być użyte w lustrach do konstrukcji o średnicy do 50 metrów. Księżycowa teleskop zenit może być wykonana tanio z jonową cieczą .
Te właściwości są już używane w Kwiecień 1972, podczas misji Apollo 16 , gdzie z powierzchni Księżyca wykonywane są różne zdjęcia i widma astronomiczne.
Oprócz śladów działalności człowieka na Księżycu z eksperymentów na miejscu, takich jak pakiet Apollo Lunar Surface Experiments Package , na ziemi księżycowej można znaleźć stałe instalacje, takie jak dzieła sztuki , takie jak Moon Museum , Messages goodwill Apollo 11 , płyty księżycowe lub Upadły Astronauta . Pozostało również kilka artefaktów, takich jak słynne flagi Stanów Zjednoczonych, które zostały posadzone podczas każdej misji Apollo . Wciąż znajdują się tam również rzeczy osobiste pozostawione przez astronautów, takie jak piłki golfowe pozostawione przez Alana Sheparda podczas misji Apollo 14 czy Biblia pozostawiona przez Davida Scotta podczas misji Apollo 15 .
W sumie eksploracja kosmosu pozostawiła na Księżycu prawie 180 ton materiału pochodzenia ziemskiego. Najcięższymi obiektami są w szczególności trzecie stopnie kilku rakiet Saturn V, wykorzystywanych podczas misji załogowych. Poza chińskim łazikiem Yutu-2 , jedynymi obiektami wciąż używanymi do eksperymentów naukowych są reflektory księżycowe pozwalające na precyzyjny pomiar odległości Ziemia-Księżyc .
w listopad 2018, NASA ogłasza, że dziewięć komercyjnych firm będzie konkurować o wygranie kontraktu na wysyłanie małych ładunków na Księżyc w ramach Commercial Lunar Payload Services , nowych instrumentów naukowych przeznaczonych dla księżycowej gleby.
Kontrast pomiędzy czystymi płaskowyżami a ciemniejszymi morzami na powierzchni Księżyca tworzy wzory dla ludzkiego obserwatora poprzez psychologiczne zjawisko zwane pareidolia . Są one zauważane i interpretowane przez wiele kultur , wśród nich motywy człowieka na księżycu czy księżycowego królika . W mitologii chińskiej ten ostatni jest w szczególności towarzyszem bogini księżyca Chang'e – która tak nazwała sondy chińskiego programu eksploracji Księżyca – aw mitologii Azteków służy jako pożywienie dla Quetzalcoatla .
W religii praindoeuropejskiej Księżyc jest uosobieniem męskiego boga * Meh 1 no . Starożytni Sumerowie kojarzyli Księżyc z bogiem Nanny , ojcem Isztar , bogini planety Wenus i Utu , boga Słońca. Nanna jest później znana jako Sîn .
W mitologii grecko-rzymskiej Słońce i Księżyc są reprezentowane odpowiednio przez mężczyznę i kobietę ( Helios i Selene dla Greków, następnie Sol i Luna dla Rzymian). Jest to zjawisko unikalne dla wschodniej części Morza Śródziemnego, a ślady wcześniejszego męskiego boga księżyca w tradycji greckiej są zachowane w postaci Menelaosa .
W Mezopotamii ikonografii The Crescent jest głównym symbolem Nanna-Sin. W starożytnej sztuce greckiej bogini księżyca Selene jest przedstawiana z półksiężycem w nakryciu głowy przypominającym rogi . Układ gwiazdy i półksiężyca również pochodzi z epoki brązu , reprezentując związek Słońca i Księżyca lub Księżyca i planety Wenus . Ten układ jest używany do reprezentowania bogiń Artemidy ( Diana w mitologii rzymskiej) i Hekate . Dzięki patronatowi Hekate był następnie używany jako symbol Bizancjum , a następnie przejęty przez Imperium Osmańskie . W mitologii hinduskiej Księżyc jest bytem męskim i nazywa się Chandra .
Księżyc odgrywa również dominującą rolę w muzułmańskiej kulturze religijnej . Nie tylko jest to podstawa do budowy muzułmańskiego kalendarza księżycowego , to jest również wspomniane w różnych biografiach religijnych z Mahometa jako część cud z podziałem na Księżyc (w języku arabskim : انشقاق القمر ).
Z Księżycem tradycyjnie związane są legendy dotyczące teriantropii – przemiany człowieka w inne zwierzę. Najbardziej znany jest likantrop , czyli wilkołak, czerpiący swoją siłę z księżyca i potrafiący zmieniać się z ludzkiej postaci w zwierzęcą podczas pełni księżyca . Zjawiska takie jak słoneczne całkowite zaćmienia utworzyć aż XVII th mitów i legend związanych wiecznych ze zniknięciem słońca, chociaż ich wyjaśnienie jest już znane przez badaczy.
Te regularne fazy Księżyca sprawiają, że bardzo praktyczny element pomiaru czasu; okresy jego wschodu i upadku są zatem podstawą wielu najstarszych kalendarzy. Archeolodzy szacują, że liczenie patyków , postrzępionych kości datowanych od 20 do 30 000 lat temu, wyznaczają fazy księżyca.
Rzeczywiście, badanie faz księżyca jest łatwe, a cykl pór roku – odpowiadający jednemu rokowi – odbywa się w około dwunastu lunacjach (354 dni). Historycznie kalendarze księżycowe były zatem używane przez pierwsze cywilizacje, jak w Mezopotamii i starożytnym Egipcie . Jednakże, jeśli są przystosowane do ludów koczowniczych , są problematyczne dla ludów uprawiających rolnictwo ze względu na stopniową zmianę, jaką zachodzą wraz z porami roku, wymuszając regularne dostosowania. Co więcej, współczesna definicja miesiąca około 30 dni jest zgodna z tą tradycją i jest przybliżeniem cyklu księżycowego .
Aby uwzględnić tę zmianę, wiele kolejnych kalendarzy ma charakter księżycowo- słoneczny , między innymi z kalendarzami galijskim z Coligny , hebrajskim czy tradycyjnym chińskim . Mają one na celu dopasować cykl pór roku z księżycowych miesięcy, grecki astronom Meton tym że zauważył V th wieku pne. AD, że 19 lat słonecznych odpowiada 235 miesiącom księżycowym, aby przywrócić je do fazy. Pozostają złożone, a kolejne cywilizacje szybko wybiorą kalendarze słoneczne .
Najbardziej znanym czysto kalendarzu księżycowym jest kalendarz Hidżry , pochodzący z VII th wieku. Miesiące są następnie tradycyjnie określane przez wizualną obserwację wzgórza , pierwszego półksiężyca nad horyzontem.
Angielska nazwa miesiąc ( „mois” ) i jej pokrewne w innych językach germańskich pochodzi od proto-germańskiego * mǣnṓth- , wskazującego na używanie kalendarza księżycowego przez Teutonów przed przyjęciem kalendarza słonecznego . Wywodzi się to z rdzenia słownego we wspólnym indoeuropejskim * meh 1 - „miara”, co pozwala nam wrócić do funkcjonalnej koncepcji Księżyca jako znacznika miesiąca, a zatem i czasu . Odzwierciedla to znaczenie Księżyca w wielu starożytnych kulturach dla pomiaru czasu, takich jak łacińska mensis i starożytna greka μείς ( meis ) lub μήν ( mēn ) oznaczające „miesiąc” ). W języku francuskim ten rdzeń znajduje się w szczególności w słowach mois et menstruation (termin wywodzący się z łacińskiego menstrues, co oznacza „miesięczny”). W języku chińskim i japońskim znak używany do oznaczania miesiąca w dacie to znak Księżyca (月), którego dniem jest Słońce (日).
Kobiecy rzeczownik księżyca pochodzi od łacińskiego Luna , potwierdzone z Enniusza . Później zeznał w języku francuskim z XI -tego wieku: pierwszy przypadek znany jest w Pieśni o Rolandzie , datowany na całym 1080.
Inny termin, * louksnā ( „światła”), to formacja wywodząca się od * loukís, lūx ( światło ) po łacinie (również pokrewna greckiemu leukos „biały” ), opisuje księżyc jako świecącą gwiazdę dla nocnej jasności, że Ona przynieść. Autorzy tacy jak Varro i Cicero już wyprowadzili luna od nieprzechodniego czasownika lucere , co oznacza „świecić, świecić, oświecać” .
Imiona bogiń związanych z satelitą, Luna, Selene i Cynthia (poetyckie imię Artemidy, jego mitycznym miejscem narodzin jest Góra Cynthe ) występują również w terminach astronomicznych związanych z Księżycem, takich jak apolune , perycyntion i orbita selenocentryczna .
Spersonalizowany przez boginię Lunę w mitologii rzymskiej , Księżyc również nadaje swoją nazwę poniedziałkowi (od lunis dies , po łacinie , "dzień księżyca").
W weksylologii The full moon on pojawia płaszcze z ramion i flagami , takich jak flaga Laosu , Mongolii czy Palau . Również symbolem sierpa i zwłaszcza stowarzyszenie gwiazda i półksiężyc stając emblematy z Imperium Osmańskiego , po dokonaniu tych z Bizancjum, te motywy pojawiają się na wielu flagami krajów muzułmańskich , w tym, między innymi, te z Turcji , Tunezji , Algierii czy Pakistanie . Półksiężyc jest również używany niezależnie od islamu , zwłaszcza na fladze Singapuru .
W muzyce Księżyc jest źródłem inspiracji dla wielu kreacji. Nawiązują do niej bezpośrednio kompozycje muzyki klasycznej, jak chociażby Sonata Księżycowa (1802) Ludwiga van Beethovena – choć nazwa ta została nadana już po śmierci kompozytora – czy Clair de lune (1905) Claude'a Debussy'ego . Następnie wykonaj ballady Blue Moon (1934) Richarda Rodgersa i Lorenza Harta , które odniosą sukces z różnymi wykonawcami, oraz Fly Me to the Moon, które szczególnie spopularyzuje Frank Sinatra (1964)
Satelita jest wówczas motywem przewodnim wielu rockowych piosenek , m.in. Bad Moon Rising (1969) Creedence Clearwater Revival , Walking on the Moon (1979) The Police i Man on the Moon (1992) REM oraz albumu The Dark Side of Księżyc (1973) Pink Floyd . W języku francuskim najsłynniejszą piosenką jest I Asked the Moon (2002) z Indochin , w której w innym rejestrze znajduje się rym Au clair de la lune .
Księżyca jest również obchodzone przez wielu poetów i pisarzy, w tym Paul Verlaine , autora Moonlight (1869), sam zainspirowany pracą z Claude'a Debussy'ego i Guy de Maupassant , który ciągnie dwie nowe (1882).
Wreszcie, przedstawienie księżyca na ziemskim niebie jest powszechne w malarstwie , zwłaszcza wśród romantyków , ponieważ jego zniknięcie może wywołać przejście od życia do śmierci lub nieszczęśliwy los .
The Fighting Temeraire przez Williama Turnera (1838).
Światło księżyca nad portem Boulogne – Édouard Manet (1869).
Rozgwieżdżone przez Vincenta van Gogha (1889).
Letni wieczór na plaży Skagen przez Peder Severin Krøyer (1899).
W II th century, Lucian napisał dziennik podróży satyryczne i urojone literatury faktu , w której bohaterowie przejść do księżyca i poznać jego mieszkańców Selenitów , nazwany na cześć bogini Selene . Ta historia jest regularnie cytowana jako prekursor, a nawet jako pierwsze dzieło science fiction w historii.
W okresie renesansu pojawiły się inne pisma "proto science-fiction" , w tym Le Songe ou l'Astronomie lunaire (1608) Johannesa Keplera czy Histoire comique des Etats et Empires de la Lune (około 1650) Cyrano. de Bergerac , opowiadające ponownie podróże ludzi w stronę Księżyca, ostatnia nawet przywołująca rodzaj rakiety .
W XIX -tego wieku, Edgar Allan Poe opublikował dziennikarskiej oszustwo mężczyzny zamiar księżyca w balonie , Nieporównana przygoda niejakiego Hansa Pfaala (1835). Jednak najsłynniejszym powieściopisarzem science fiction stulecia jest Juliusz Verne , autor książki From the Earth to the Moon (1865), a następnie Around the Moon (1869). Inny ojciec założyciel gatunku, HG Wells , opublikował w 1901 roku The First Men in the Moon .
Z XX -go wieku, przedmiot zaczyna się osiągnąć znaczną popularność i wielu autorów nawiązują m.in. w Kobieta na Księżycu (1928) przez Thea von Harbou , earthshine (1955) przez Arthura C. Clarke'a , widmo dans le ciel (1960 ) Algisa Budrysa i Revolt on the Moon (1966) Roberta A. Heinleina .
W komiksach , Hergé oznaczony gatunek z Objectif Lune (1953) potem szliśmy na Księżycu (1954). W amerykańskich komiksach księżyc jest często miejscem walk (tu umiera Jean Gray i tym samym kończy jedną z najważniejszych historii X-Men ) lub jest wykorzystywany jako podstawa postaci (w uniwersum Marvela zauważa Uatu Ziemia tam).
Ponadto Księżyc jest głównym tematem w kinie i to od samego początku. Tak więc pierwszy film science fiction w historii, Le Voyage dans la Lune (1902) Georgesa Méliesa, koncentruje się na gwieździe i już porusza temat grupy odkrywców, którzy ją odwiedzają i spotykają jej mitycznych mieszkańców. wspomniany przez Luciena z Samosate. Powieść Thea von Harbou jest również przystosowany jako niemego filmu przez Fritza Langa w Kobieta na Księżycu (1929).
Po II wojnie światowej , gdy rzeczywistość geopolityczna zainteresowała się gwiazdą, wzrosła liczba filmów; w ten sposób opuść Cel... Księżyc! (1950) Irvinga Pichela oraz adaptacje Z Ziemi na Księżyc (1958) Byrona Haskina , potem Pierwsi ludzie na Księżycu (1964) Nathana Jury .
Eksploracja przestrzeni znacząco rozwija się ten rodzaj filmów związanych z księżyca, często zaczerpnięte z prawdziwych wydarzeniach, jak Apollo 13 (1995) Ron Howard lub First Man: The First Man on the Moon (2018) przez Damien Chazelle , inspirowana bezpośrednio z misji NASA . Powstają także filmy czysto science fiction, których głównymi bohaterami jest Księżyc (2009) Duncana Jonesa lub jako scenografia z 2001 roku Odyseja kosmiczna (1968) Stanleya Kubricka .