Unser natürlicher Satellit ist der Mond. Bewegung des Mondes um die Erde

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Mondumlaufbahn– Rotation des Satelliten um die Erde. Studieren Sie Apogäum, Perigäum und Exzentrizität, die Entfernung zum Planeten, Mondzyklen und -phasen anhand von Fotos und wie sich die Umlaufbahn ändern wird.

Schon immer blickten die Menschen mit Freude auf den Nachbarsatelliten, der durch seine Helligkeit etwas Göttliches zu sein scheint. Der Mond dreht sich im Orbit seit seiner Entstehung um die Erde herum, so dass es auch von den ersten Menschen beobachtet wurde. Neugier und Evolution führten zum Rechnen und zu unserer Fähigkeit, Verhaltensmuster zu erkennen.

Beispielsweise fällt die Rotationsachse des Mondes mit der Orbitalachse zusammen. Im Wesentlichen befindet sich der Satellit in einem Gravitationsblock, das heißt, wir blicken immer auf eine Seite (so entstand die Idee der mysteriösen anderen Seite des Mondes). Aufgrund seiner elliptischen Bahn erscheint der Himmelskörper periodisch größer oder kleiner.

Orbitalparameter des Mondes

Die durchschnittliche Mondexzentrizität beträgt 0,0549, was bedeutet, dass der Mond die Erde nicht in einem perfekten Kreis umkreist. Die durchschnittliche Entfernung vom Mond zur Erde beträgt 384.748 km. Sie kann jedoch zwischen 364.397 km und 406.748 km variieren.

Dies führt zu einer Änderung der Winkelgeschwindigkeit und der beobachteten Größe. In der Vollmondphase und an der Perihelposition (am nächsten) sehen wir ihn 10 % größer und 30 % heller als im Apogäum (maximale Entfernung).

Die durchschnittliche Neigung der Umlaufbahn relativ zur Ekliptikebene beträgt 5,155°. Die siderischen und axialen Perioden fallen zusammen – 27,3 Tage. Dies wird als synchrone Rotation bezeichnet. Deshalb ist eine „dunkle Seite“ aufgetaucht, die wir einfach nicht sehen.

Die Erde umkreist auch die Sonne und der Mond umkreist die Erde in 29,53 Tagen. Dies ist eine synodische Periode, die Phasen durchläuft.

Zyklus der Mondumlaufbahn

Durch den Mondzyklus entstehen die Mondphasen – eine scheinbare Veränderung im Erscheinungsbild eines Himmelskörpers am Himmel aufgrund von Änderungen in der Beleuchtungsstärke. Wenn Stern, Planet und Satellit in einer Reihe stehen, beträgt der Winkel zwischen Mond und Sonne 0 Grad.

Während dieser Zeit empfängt die der Sonne zugewandte Seite des Mondes die maximale Strahlung, während die uns zugewandte Seite dunkel ist. Als nächstes kommt der Durchgang und der Winkel vergrößert sich. Nach dem Neumond sind die Objekte um 90 Grad voneinander getrennt und wir sehen bereits ein anderes Bild. Im Diagramm unten können Sie im Detail studieren, wie die Mondphasen entstehen.

Liegen sie in entgegengesetzter Richtung, beträgt der Winkel 180 Grad. Der Mondmonat dauert 28 Tage, in denen der Satellit „wächst“ und „schrumpft“.

Bei einem Viertel ist der Mond weniger als halb voll und wächst. Als nächstes kommt der Übergang über die Hälfte hinaus, und er verschwindet. Wir treffen auf das letzte Viertel, wo die andere Seite der Scheibe bereits beleuchtet ist.

Die Zukunft der Mondumlaufbahn

Wir wissen bereits, dass sich der Satellit im Orbit allmählich vom Planeten entfernt (1-2 cm pro Jahr). Und das wirkt sich darauf aus, dass unser Tag mit jedem Jahrhundert um eine 500stel Sekunde länger wird. Das heißt, vor etwa 620 Millionen Jahren konnte die Erde nur 21 Stunden vorweisen.

Jetzt dauert der Tag 24 Stunden, aber der Mond hört nicht auf, zu fliehen. Wir sind es gewohnt, einen Partner zu haben, und es ist traurig, einen solchen Partner zu verlieren. Aber die Beziehungen zwischen Objekten ändern sich. Ich frage mich nur, wie sich das auf uns auswirken wird.

Seit jeher ist der Mond ein ständiger Satellit unseres Planeten und der ihm am nächsten liegende Himmelskörper. Natürlich wollten die Leute schon immer dorthin kommen. Aber wie weit muss man dorthin fliegen und wie weit ist es?

Die Entfernung von der Erde zum Mond wird theoretisch vom Mittelpunkt des Mondes zum Mittelpunkt der Erde gemessen. Mit herkömmlichen Methoden des Alltags lässt sich dieser Abstand nicht messen. Daher wurde die Entfernung zum Erdtrabanten mithilfe trigonometrischer Formeln berechnet.

Ähnlich wie die Sonne erfährt der Mond in der Nähe der Ekliptik eine ständige Bewegung am Erdhimmel. Diese Bewegung unterscheidet sich jedoch deutlich von der Bewegung der Sonne. Die Bahnebenen von Sonne und Mond unterscheiden sich also um 5 Grad. Es scheint, dass die Flugbahn des Mondes am Himmel der Erde im Großen und Ganzen der Ekliptik ähneln sollte und sich von ihr nur durch eine Verschiebung von 5 Grad unterscheidet:

Darin ähnelt die Bewegung des Mondes der Bewegung der Sonne – von West nach Ost, in entgegengesetzter Richtung zur täglichen Erdrotation. Darüber hinaus bewegt sich der Mond jedoch viel schneller über den Erdhimmel als die Sonne. Dies liegt daran, dass sich die Erde in etwa 365 Tagen (Erdjahr) um die Sonne dreht und der Mond sich in nur 29 Tagen (Mondmonat) um die Erde dreht. Dieser Unterschied wurde zum Anstoß für die Aufteilung der Ekliptik in 12 Tierkreiskonstellationen (in einem Monat bewegt sich die Sonne um 30 Grad entlang der Ekliptik). Während des Mondmonats kommt es zu einem vollständigen Wechsel der Mondphasen:

Neben der Flugbahn des Mondes kommt noch der Faktor einer sehr langgestreckten Umlaufbahn hinzu. Die Exzentrizität der Mondbahn beträgt 0,05 (zum Vergleich: Für die Erde beträgt dieser Parameter 0,017). Der Unterschied zur Kreisbahn des Mondes führt dazu, dass sich der scheinbare Durchmesser des Mondes ständig von 29 auf 32 Bogenminuten ändert.

An einem Tag verschiebt sich der Mond relativ zu den Sternen um 13 Grad und in einer Stunde um etwa 0,5 Grad. Moderne Astronomen nutzen häufig Mondbedeckungen, um die Winkeldurchmesser von Sternen in der Nähe der Ekliptik abzuschätzen.

Was bestimmt die Bewegung des Mondes?

Ein wichtiger Punkt in der Theorie der Mondbewegung ist die Tatsache, dass die Umlaufbahn des Mondes im Weltraum nicht konstant und stabil ist. Aufgrund der relativ geringen Masse des Mondes ist er ständigen Störungen durch massereichere Objekte im Sonnensystem (hauptsächlich Sonne und Mond) ausgesetzt. Darüber hinaus wird die Umlaufbahn des Mondes durch die Abplattung der Sonne und die Gravitationsfelder anderer Planeten im Sonnensystem beeinflusst. Dadurch schwankt die Exzentrizität der Mondbahn über einen Zeitraum von 9 Jahren zwischen 0,04 und 0,07. Die Folge dieser Veränderungen war ein Phänomen namens Supermond. Ein Supermond ist ein astronomisches Phänomen, bei dem der Vollmond eine um ein Vielfaches größere Winkelgröße als normal hat. Während des Vollmonds am 14. November 2016 war der Mond also so nah wie seit 1948 nicht mehr. Im Jahr 1948 war der Mond 50 km näher als im Jahr 2016.

Darüber hinaus werden Schwankungen in der Neigung der Mondbahn zur Ekliptik beobachtet: alle 19 Jahre um etwa 18 Bogenminuten.

Was ist gleich

Raumfahrzeuge werden viel Zeit damit verbringen müssen, zum Erdtrabanten zu fliegen. Sie können nicht geradlinig zum Mond fliegen – der Planet bewegt sich in der Umlaufbahn vom Zielpunkt weg und die Bahn muss angepasst werden. Bei einer zweiten Fluchtgeschwindigkeit von 11 km/s (40.000 km/h) dauert der Flug theoretisch etwa 10 Stunden, in der Realität jedoch länger. Dies liegt daran, dass das Schiff zu Beginn seine Geschwindigkeit in der Atmosphäre allmählich auf einen Wert von 11 km/s erhöht, um dem Schwerefeld der Erde zu entkommen. Dann muss das Schiff langsamer werden, wenn es sich dem Mond nähert. Diese Geschwindigkeit ist übrigens das Maximum, das moderne Raumfahrzeuge erreichen konnten.

Der berüchtigte amerikanische Flug zum Mond im Jahr 1969 dauerte nach offiziellen Angaben 76 Stunden. New Horizons der NASA erreichte den Mond am schnellsten in 8 Stunden und 35 Minuten. Zwar landete er nicht auf dem Planetoiden, sondern flog vorbei – er hatte eine andere Mission.

Das Licht der Erde wird unseren Satelliten sehr schnell erreichen – in 1,255 Sekunden. Doch Flüge mit Lichtgeschwindigkeit gehören noch immer zur Science-Fiction.

Sie können versuchen, sich den Weg zum Mond in vertrauten Begriffen vorzustellen. Zu Fuß und mit einer Geschwindigkeit von 5 km/h wird die Reise zum Mond etwa neun Jahre dauern. Wenn man ein Auto mit einer Geschwindigkeit von 100 km/h fährt, braucht man 160 Tage, um zum Erdtrabanten zu gelangen. Wenn Flugzeuge zum Mond fliegen würden, würde der Flug dorthin etwa 20 Tage dauern.

Wie Astronomen im antiken Griechenland die Entfernung zum Mond berechneten

Der Mond war der erste Himmelskörper, dessen Entfernung von der Erde berechnet werden konnte. Es wird angenommen, dass Astronomen im antiken Griechenland die ersten waren, die dies taten.

Seit jeher versuchen Menschen, die Entfernung zum Mond zu messen – Aristarchos von Samos war der Erste, der es versuchte. Er schätzte den Winkel zwischen Mond und Sonne auf 87 Grad, sodass sich herausstellte, dass der Mond 20-mal näher an der Sonne ist (der Kosinus eines Winkels von 87 Grad beträgt 1/20). Der Winkelmessfehler ergab einen 20-fachen Fehler; heute weiß man, dass dieses Verhältnis tatsächlich 1 zu 400 beträgt (der Winkel beträgt etwa 89,8 Grad). Der große Fehler wurde durch die Schwierigkeit verursacht, den genauen Winkelabstand zwischen Sonne und Mond mit den primitiven astronomischen Instrumenten der Antike abzuschätzen. Regelmäßige Sonnenfinsternisse zu dieser Zeit ließen die antiken griechischen Astronomen bereits schlussfolgern, dass die Winkeldurchmesser von Mond und Sonne ungefähr gleich seien. In diesem Zusammenhang kam Aristarchos zu dem Schluss, dass der Mond 20-mal kleiner als die Sonne ist (tatsächlich etwa 400-mal).

Um die Größe von Sonne und Mond im Verhältnis zur Erde zu berechnen, verwendete Aristarchos eine andere Methode. Wir sprechen über Beobachtungen von Mondfinsternissen. Zu diesem Zeitpunkt hatten antike Astronomen bereits die Gründe für diese Phänomene erraten: Der Mond wurde vom Schatten der Erde verdeckt.

Das obige Diagramm zeigt deutlich, dass der Unterschied in den Abständen von der Erde zur Sonne und zum Mond proportional zur Differenz zwischen den Radien der Erde und der Sonne und den Radien der Erde und ihres Schattens zur Entfernung des Mondes ist. Zur Zeit des Aristarch konnte man bereits abschätzen, dass der Radius des Mondes etwa 15 Bogenminuten und der Radius des Erdschattens 40 Bogenminuten beträgt. Das heißt, die Größe des Mondes war etwa dreimal kleiner als die Größe der Erde. Wenn man den Winkelradius des Mondes kennt, kann man von hier aus leicht abschätzen, dass sich der Mond etwa 40 Erddurchmesser von der Erde entfernt befindet. Die alten Griechen konnten die Größe der Erde nur ungefähr schätzen. So ermittelte Eratosthenes von Kyrene (276 - 195 v. Chr.) anhand der Unterschiede in der maximalen Höhe der Sonne über dem Horizont in Assuan und Alexandria während der Sommersonnenwende, dass der Erdradius nahe bei 6287 km liegt (moderner Wert 6371). km). Wenn wir diesen Wert in Aristarchos‘ Schätzung der Entfernung zum Mond einsetzen, entspricht er ungefähr 502.000 km (der moderne Wert der durchschnittlichen Entfernung von der Erde zum Mond beträgt 384.000 km).

Wenig später ein Mathematiker und Astronom des 2. Jahrhunderts v. Chr. e. Hipparchos von Nicäa berechnete, dass die Entfernung zum Erdtrabanten 60-mal größer ist als der Radius unseres Planeten. Seine Berechnungen basierten auf Beobachtungen der Bewegung des Mondes und seiner periodischen Finsternisse.

Da Sonne und Mond im Moment der Sonnenfinsternis die gleichen Winkelabmessungen haben, kann man mithilfe der Ähnlichkeitsregeln von Dreiecken das Verhältnis der Abstände zur Sonne und zum Mond ermitteln. Dieser Unterschied beträgt das 400-fache. Indem er diese Regeln erneut anwendete, nur in Bezug auf die Durchmesser von Mond und Erde, berechnete Hipparchos, dass der Durchmesser der Erde 2,5-mal größer ist als der Durchmesser des Mondes. Das heißt, R l = R z /2,5.

In einem Winkel von 1′ kann man ein Objekt beobachten, dessen Abmessungen 3.483 Mal kleiner sind als die Entfernung zu ihm – diese Information war zur Zeit des Hipparchos jedem bekannt. Das heißt, wenn der beobachtete Radius des Mondes 15′ beträgt, ist er dem Beobachter 15-mal näher. Diese. das Verhältnis der Entfernung zum Mond zu seinem Radius beträgt 3483/15 = 232 oder S l = 232R l.

Dementsprechend beträgt die Entfernung zum Mond 232 * R з /2,5 = 60 Erdradien. Das ergibt 6.371*60=382.260 km. Das Interessanteste ist, dass Messungen mit modernen Instrumenten die Richtigkeit der Aussage des antiken Wissenschaftlers bestätigten.

Die Messung der Entfernung zum Mond erfolgt nun mit Laserinstrumenten, die eine Messung mit einer Genauigkeit von mehreren Zentimetern ermöglichen. In diesem Fall finden die Messungen in sehr kurzer Zeit statt – nicht länger als 2 Sekunden, während der sich der Mond im Orbit etwa 50 Meter von dem Punkt entfernt, an den der Laserimpuls gesendet wurde.

Die Entwicklung von Methoden zur Messung der Entfernung zum Mond

Erst mit der Erfindung des Teleskops konnten Astronomen mehr oder weniger genaue Werte für die Parameter der Mondbahn und die Übereinstimmung seiner Größe mit der Größe der Erde erhalten.

Eine genauere Methode zur Messung der Entfernung zum Mond erschien im Zusammenhang mit der Entwicklung des Radars. Die erste Radaruntersuchung des Mondes wurde 1946 in den USA und Großbritannien durchgeführt. Radar ermöglichte es, die Entfernung zum Mond mit einer Genauigkeit von mehreren Kilometern zu messen.

Die Laserentfernungsmessung ist zu einer noch genaueren Methode zur Messung der Entfernung zum Mond geworden. Zur Umsetzung wurden in den 1960er Jahren mehrere Eckreflektoren auf dem Mond installiert. Interessant ist, dass die ersten Experimente zur Laserentfernungsmessung bereits vor der Installation von Eckreflektoren auf der Mondoberfläche durchgeführt wurden. In den Jahren 1962-1963 wurden am Krim-Observatorium der UdSSR mehrere Experimente zur Laserentfernung einzelner Mondkrater mit Teleskopen mit einem Durchmesser von 0,3 bis 2,6 Metern durchgeführt. Durch diese Experimente konnte die Entfernung zur Mondoberfläche mit einer Genauigkeit von mehreren hundert Metern bestimmt werden. In den Jahren 1969-1972 brachten Apollo-Astronauten drei Eckreflektoren auf die Oberfläche unseres Satelliten. Unter ihnen war der Reflektor der Apollo-15-Mission der fortschrittlichste, da er aus 300 Prismen bestand, während die anderen beiden (Apollo-11- und Apollo-14-Missionen) nur aus jeweils einhundert Prismen bestanden.

Darüber hinaus lieferte die UdSSR 1970 und 1973 an Bord der selbstfahrenden Fahrzeuge Lunokhod-1 und Lunokhod-2 zwei weitere französische Eckreflektoren an die Mondoberfläche, die jeweils aus 14 Prismen bestanden. Der Einsatz des ersten dieser Reflektoren hat eine außergewöhnliche Geschichte. In den ersten 6 Betriebsmonaten des Mondrovers mit dem Reflektor konnten etwa 20 Laser-Ranging-Sitzungen durchgeführt werden. Aufgrund der unglücklichen Lage des Mondrovers war der Einsatz des Reflektors jedoch erst 2010 möglich. Nur Fotos des neuen LRO-Geräts halfen, die Position des Mondrovers mit dem Reflektor zu klären und dadurch die Arbeitssitzungen damit fortzusetzen.

In der UdSSR wurden die meisten Laserentfernungsmessungen am 2,6-Meter-Teleskop des Krim-Observatoriums durchgeführt. Zwischen 1976 und 1983 wurden mit diesem Teleskop 1.400 Messungen mit einem Fehler von 25 Zentimetern durchgeführt, dann wurden die Beobachtungen aufgrund der Kürzung des sowjetischen Mondprogramms eingestellt.

Insgesamt wurden von 1970 bis 2010 weltweit etwa 17.000 hochpräzise Laserentfernungsmessungen durchgeführt. Die meisten davon standen im Zusammenhang mit dem Eckreflektor von Apollo 15 (wie oben erwähnt, ist er der fortschrittlichste – mit einer Rekordzahl an Prismen):

Von den 40 Observatorien, die Laserentfernungsmessungen auf dem Mond durchführen können, können nur wenige hochpräzise Messungen durchführen:

Die meisten ultrapräzisen Messungen wurden mit einem 2-Meter-Teleskop am Mac Donald Observatory in Texas durchgeführt:

Gleichzeitig führt das APOLLO-Instrument die genauesten Messungen durch, das 2006 am 3,5-Meter-Teleskop des Apache Point Observatory installiert wurde. Die Genauigkeit seiner Messungen erreicht einen Millimeter:

Entwicklung des Mond- und Erdsystems

Das Hauptziel immer genauerer Messungen der Entfernung zum Mond besteht darin, ein tieferes Verständnis der Entwicklung der Mondbahn in der fernen Vergangenheit und in der fernen Zukunft zu gewinnen. Bisher sind Astronomen zu dem Schluss gekommen, dass der Mond in der Vergangenheit um ein Vielfaches näher an der Erde war und auch eine deutlich kürzere Rotationsperiode hatte (das heißt, er war nicht gezeitengebunden). Diese Tatsache bestätigt die in unserer Zeit vorherrschende Einschlagsversion der Entstehung des Mondes aus dem ausgeworfenen Material der Erde. Darüber hinaus führt der Gezeiteneinfluss des Mondes dazu, dass sich die Rotationsgeschwindigkeit der Erde um ihre Achse allmählich verlangsamt. Die Geschwindigkeit dieses Prozesses ist eine Verlängerung des Erdentages um jedes Jahr um 23 Mikrosekunden. In einem Jahr entfernt sich der Mond durchschnittlich 38 Millimeter von der Erde. Es wird geschätzt, dass, wenn das Erde-Mond-System die Umwandlung der Sonne in einen Roten Riesen überlebt, der Tag der Erde nach 50 Milliarden Jahren dem Mondmonat entsprechen wird. Dadurch werden Mond und Erde immer nur mit einer Seite einander zugewandt sein, wie es derzeit im Pluto-Charon-System beobachtet wird. Zu diesem Zeitpunkt wird sich der Mond um etwa 600.000 Kilometer entfernen und der Mondmonat wird auf 47 Tage anwachsen. Darüber hinaus wird davon ausgegangen, dass die Verdunstung der Erdmeere in 2,3 Milliarden Jahren zu einer Beschleunigung des Prozesses der Mondentfernung führen wird (die Gezeiten der Erde verlangsamen den Prozess erheblich).

Darüber hinaus zeigen Berechnungen, dass der Mond in Zukunft aufgrund der Wechselwirkung der Gezeiten untereinander wieder näher an die Erde heranrücken wird. Bei einer Annäherung an die Erde in einer Entfernung von 12.000 km wird der Mond durch Gezeitenkräfte auseinandergerissen, die Trümmer des Mondes bilden einen Ring, ähnlich den bekannten Ringen um die Riesenplaneten des Sonnensystems. Andere bekannte Satelliten des Sonnensystems werden dieses Schicksal viel früher wiederholen. Phobos wird also auf 20–40 Millionen Jahre geschätzt, und Triton ist etwa 2 Milliarden Jahre alt.

Jedes Jahr vergrößert sich der Abstand zum Erdtrabanten um durchschnittlich 4 cm. Die Gründe sind die Bewegung des Planetoiden auf einer Spiralbahn und die allmählich abnehmende Kraft der Gravitationswechselwirkung zwischen Erde und Mond.

Zwischen Erde und Mond ist es theoretisch möglich, alle Planeten des Sonnensystems zu platzieren. Addiert man die Durchmesser aller Planeten, inklusive Pluto, kommt man auf einen Wert von 382.100 km.

> > > Entfernung von der Erde zum Mond

Abstand zwischen Erde und Mond: die kürzesten und größten Abstände zwischen kosmischen Körpern. Finden Sie auf dem Foto heraus, wie viele Planeten zwischen Erde und Mond passen.

Kurz gesagt also Entfernung von der Erde zum Mond der Durchschnitt liegt bei 384403 km. Aber es ist wichtig, ein paar Nuancen zu kennen. Nicht umsonst haben wir das Wort „durchschnittlich“ verwendet, denn der Mond bewegt sich auf einer elliptischen Bahn und verändert dabei seinen Abstand.

Die nächste und weiteste Entfernung von der Erde zum Mond

Am nächstgelegenen Punkt beträgt die Entfernung von der Erde zum Mond 363.104 km und bei maximaler Entfernung 406.696 km. Sie sehen einen Unterschied von 43592 km, was ziemlich viel ist. Dadurch ändert sich seine scheinbare Größe um 15 %. Es wirkt sich auch auf die Leuchtkraft aus, da es in der Vollphase und bei größter Annäherung 30 % heller erscheint. Dieser Moment wird Supermond genannt.

Dieses Video wurde 2011 veröffentlicht, um die geozentrische Phase, den axialen Positionswinkel, die Libration und den scheinbaren Monddurchmesser über ein Jahr hinweg anzuzeigen.

Doch wie ist es uns überhaupt gelungen, die Entfernung zwischen Mond und Erde zu bestimmen? Nun, es hängt alles von der Rechenzeit ab. Die alten Griechen verließen sich auf einfache geometrische Formeln. Sie beobachteten lange Zeit die Veränderungen im Schatten und schätzten, dass dieser dem 108-fachen des Körperdurchmessers entsprechen müsste. Hier entstanden die Ideen zu Mond- und Sonnenfinsternissen.

Wissenschaftler haben herausgefunden, dass der Schatten etwa 2,5-mal so breit ist wie der Mond. Das Objekt selbst verfügt über ausreichende Parameter, um die Sonne regelmäßig vor uns zu schützen. Mit Kenntnis des Erddurchmessers und der Dreiecksformel errechneten sie eine Entfernung von 397.500 km. Nicht ganz korrekt, aber das sind erstaunliche Indikatoren für die damalige Zeit.

Jetzt verwenden wir die Millimetermessung und berechnen die Zeit, die ein Signal benötigt, um von der Erde zu einem Objekt zu gelangen. Dank der Apollo-Mission konnten wir dies mit einem Satelliten tun. Vor mehr als 40 Jahren installierten Astronauten auf seiner Oberfläche spezielle reflektierende Spiegel, in die Laserstrahlen von unserem Planeten geschickt wurden. Wir erhalten eine schwache Rendite, die jedoch ausreicht, um eine möglichst genaue Zahl zu erhalten.

Die Lichtgeschwindigkeit beträgt 300.000 km/s, daher dauert es etwas mehr als eine Sekunde, um die Strecke zurückzulegen. Dann wird der gleiche Betrag für Retouren ausgegeben. Diese Technik half auch zu verstehen, dass sich der Satellit jedes Jahr um 3,8 cm entfernt und nach Milliarden von Jahren optisch kleiner als der Stern erscheint. Ja, Sie müssen sich von Ihren Lieblingsfinsternissen verabschieden.

Wenn Sie sich an die Größe unserer Planeten (insbesondere der Gasriesen) erinnern, werden Sie überrascht sein, dass dies real sein könnte. Um das zu verstehen, werfen wir einen Blick auf die Planetendurchmesser:

• Merkur – 4879 km
• Venus – 12104 km
• Mars – 6771 km
• Jupiter – 139822 km
• Saturn – 116464 km
• Uran – 50724 km
• Neptun – 49244 km
• Gesamt: 380008 km

Die Entfernung zwischen uns und dem Satelliten beträgt 384.400 km. Es stellt sich heraus, dass wir auch 4392 km einsparen. Was tun mit dem Rest? Nun, Sie können Pluto, der sich über 2092 km erstreckt, sowie einen anderen Zwergplaneten hinzufügen. Natürlich wären sie physisch nicht in der Lage, nebeneinander zu rotieren, aber die Möglichkeit selbst ist überraschend.

Der natürliche Satellit der Erde ist der Mond, ein nicht leuchtender Körper, der das Sonnenlicht reflektiert.

Die Erforschung des Mondes begann im Jahr 1959, als die sowjetische Raumsonde Luna 2 erstmals auf dem Mond landete und die Raumsonde Luna 3 erstmals aus dem Weltraum Bilder von der Rückseite des Mondes machte.

Im Jahr 1966 landete Luna 9 auf dem Mond und bildete eine feste Bodenstruktur.

Die ersten Menschen, die den Mond betraten, waren die Amerikaner Neil Armstrong und Edwin Aldrin. Dies geschah am 21. Juli 1969. Sowjetische Wissenschaftler bevorzugten für die weitere Erforschung des Mondes den Einsatz automatischer Fahrzeuge – Mondrover.

Allgemeine Eigenschaften des Mondes

Durchschnittliche Entfernung von der Erde, km
A. e.	363 104 0,0024
A. e.	405 696 0,0027
Durchschnittlicher Abstand zwischen den Mittelpunkten der Erde und des Mondes, km
Die Neigung der Umlaufbahn zur Ebene ihrer Umlaufbahn
Durchschnittliche Umlaufgeschwindigkeit	1,022
Durchschnittlicher Mondradius, km
Gewicht (kg
Äquatorialradius, km
Polarradius, km
Durchschnittliche Dichte, g/cm 3
Neigung zum Äquator, Grad.

Die Masse des Mondes beträgt 1/81 der Masse der Erde. Die Position des Mondes in der Umlaufbahn entspricht der einen oder anderen Phase (Abb. 1).

Reis. 1. Mondphasen

Mondphasen- verschiedene Positionen relativ zur Sonne - Neumond, erstes Viertel, Vollmond und letztes Viertel. Bei Vollmond ist die beleuchtete Mondscheibe sichtbar, da sich Sonne und Mond auf gegenüberliegenden Seiten der Erde befinden. Bei Neumond steht der Mond auf der Seite der Sonne, sodass die der Erde zugewandte Seite des Mondes nicht beleuchtet wird.

Der Mond ist immer mit einer Seite der Erde zugewandt.

Die Linie, die den beleuchteten Teil des Mondes vom unbeleuchteten Teil trennt, wird genannt Terminator.

Im ersten Viertel ist der Mond in einem Winkelabstand von 90 Zoll von der Sonne sichtbar, und die Sonnenstrahlen beleuchten nur die uns zugewandte rechte Hälfte des Mondes. In anderen Phasen ist der Mond für uns in Form eines sichtbar Halbmond. Um den wachsenden Mond vom alten zu unterscheiden, müssen wir uns daher daran erinnern: Der alte Mond ähnelt dem Buchstaben „C“, und wenn der Mond zunimmt, können Sie im Geiste eine vertikale Linie vor dem Mond zeichnen und Sie erhalten den Buchstaben „P“.

Aufgrund der Nähe des Mondes zur Erde und seiner großen Masse bilden sie das Erde-Mond-System. Mond und Erde drehen sich um ihre Achsen in die gleiche Richtung. Die Ebene der Mondbahn ist zur Ebene der Erdbahn in einem Winkel von 5°9" geneigt.

Der Schnittpunkt der Umlaufbahnen der Erde und des Mondes wird genannt Knoten der Mondumlaufbahn.

Siderisch(von lateinisch sideris – Stern) Monat ist die Rotationsperiode der Erde um ihre Achse und die gleiche Position des Mondes auf der Himmelssphäre in Bezug auf die Sterne. Es sind 27,3 Erdentage.

Synodisch(von der griechischen Synode – Verbindung) ein Monat ist der Zeitraum des vollständigen Wechsels der Mondphasen, d.h. der Zeitraum, in dem der Mond in seine ursprüngliche Position relativ zum Mond und zur Sonne zurückkehrt (z. B. von Neumond zu Neumond). Es beträgt durchschnittlich 29,5 Erdentage. Der synodische Monat ist zwei Tage länger als der siderische Monat, da sich Erde und Mond in die gleiche Richtung um ihre Achsen drehen.

Die Schwerkraft auf dem Mond ist sechsmal geringer als die Schwerkraft auf der Erde.

Das Relief des Erdtrabanten ist gut untersucht. Die sichtbaren dunklen Bereiche auf der Mondoberfläche werden „Meere“ genannt – das sind weite wasserlose Tieflandebenen (die größte ist „Oksan Bur“), und die hellen Bereiche werden „Kontinente“ genannt – das sind bergige, erhöhte Gebiete. Die wichtigsten Planetenstrukturen der Mondoberfläche sind Ringkrater mit einem Durchmesser von bis zu 20–30 km und Mehrringkrater mit einem Durchmesser von 200–1000 km.

Der Ursprung von Ringstrukturen ist unterschiedlich: meteoritisch, vulkanisch und schockexplosiv. Darüber hinaus gibt es auf der Mondoberfläche Risse, Verschiebungen, Kuppeln und Störungssysteme.

Studien der Raumsonden Luna-16, Luna-20 und Luna-24 haben gezeigt, dass die klastischen Oberflächengesteine ​​des Mondes den terrestrischen magmatischen Gesteinen – Basalten – ähneln.

Die Bedeutung des Mondes im Leben der Erde

Obwohl die Masse des Mondes 27 Millionen Mal geringer ist als die Masse der Sonne, ist er 374 Mal näher an der Erde und hat einen starken Einfluss auf den Planeten, der an manchen Orten zu steigenden Gezeiten und an anderen zu Ebbe führt. Dies geschieht alle 12 Stunden und 25 Minuten, da der Mond in 24 Stunden und 50 Minuten eine vollständige Umdrehung um die Erde durchführt.

Aufgrund des gravitativen Einflusses von Mond und Sonne auf die Erde, Ebbe und Flut(Abb. 2).

Reis. 2. Schema des Auftretens von Ebbe und Flut auf der Erde

Am deutlichsten und bedeutendsten in ihren Folgen sind die Gezeitenphänomene im Wellenmantel. Sie stellen periodische Anstiege und Abfälle des Meeresspiegels dar, die durch die Gravitationskräfte des Mondes und der Sonne verursacht werden (2,2-mal geringer als die des Mondes).

In der Atmosphäre äußern sich Gezeitenphänomene in halbtägigen Veränderungen des Atmosphärendrucks und in der Erdkruste – in der Verformung der festen Materie der Erde.

Auf der Erde gibt es zwei Fluten an dem Punkt, der dem Mond am nächsten und am weitesten vom Mond entfernt ist, und zwei Ebbe an Punkten, die sich in einem Winkelabstand von 90° von der Mond-Erde-Linie befinden. Markieren Cygisische Gezeiten, die bei Neu- und Vollmond auftreten und Quadratur- im ersten und letzten Viertel.

Im offenen Ozean sind die Gezeitenbewegungen gering. Wasserstandsschwankungen erreichen 0,5-1 m. In den Binnenmeeren (Schwarzes Meer, Ostsee usw.) sind sie fast nicht zu spüren. Abhängig von der geografischen Breite und den Konturen der Küstenlinie der Kontinente (insbesondere in engen Buchten) kann das Wasser bei Flut jedoch bis zu 18 m ansteigen (Bay of Fundy im Atlantischen Ozean vor der Küste Nordamerikas), 13 m an der Westküste des Ochotskischen Meeres. In diesem Fall entstehen Gezeitenströmungen.

Die Hauptbedeutung von Flutwellen besteht darin, dass sie, wenn sie sich von Osten nach Westen bewegen und der scheinbaren Bewegung des Mondes folgen, die axiale Rotation der Erde verlangsamen und den Tag verlängern, die Gestalt der Erde durch Verringerung der Polarkompression verändern und Pulsationen verursachen Erdschalen, vertikale Verschiebungen der Erdoberfläche, halbtägige Veränderungen des Luftdrucks verändern die Bedingungen des organischen Lebens in den Küstenteilen des Weltmeeres und wirken sich schließlich auf die Wirtschaftstätigkeit der Küstenländer aus. Seeschiffe können einige Häfen nur bei Flut anlaufen.

Nach einer gewissen Zeit auf der Erde wiederholen sie sich Sonnen- und Mondfinsternisse. Sie sind sichtbar, wenn Sonne, Erde und Mond auf einer Linie stehen.

Finsternis- eine astronomische Situation, in der ein Himmelskörper das Licht eines anderen Himmelskörpers blockiert.

Eine Sonnenfinsternis tritt auf, wenn der Mond zwischen den Beobachter und die Sonne gerät und diese blockiert. Da uns der Mond vor einer Sonnenfinsternis mit der unbeleuchteten Seite zugewandt ist, gibt es vor einer Sonnenfinsternis immer einen Neumond, d. h. der Mond ist nicht sichtbar. Es scheint, dass die Sonne von einer schwarzen Scheibe bedeckt ist; Ein Beobachter von der Erde sieht dieses Phänomen als Sonnenfinsternis (Abb. 3).

Reis. 3. Sonnenfinsternis (die relativen Größen der Körper und die Abstände zwischen ihnen sind relativ)

Eine Mondfinsternis tritt auf, wenn der Mond, während er auf Sonne und Erde ausgerichtet ist, in den kegelförmigen Schatten fällt, der von der Erde geworfen wird. Der Durchmesser des Schattenflecks der Erde entspricht der Mindestentfernung des Mondes von der Erde – 363.000 km, was etwa dem 2,5-fachen Durchmesser des Mondes entspricht, sodass der Mond vollständig verdeckt werden kann (siehe Abb. 3).

Mondrhythmen sind wiederholte Veränderungen in der Intensität und Art biologischer Prozesse. Es gibt Mond-Monats-Rhythmen (29,4 Tage) und Mond-Tages-Rhythmen (24,8 Stunden). Viele Tiere und Pflanzen vermehren sich in einer bestimmten Phase des Mondzyklus. Mondrhythmen sind charakteristisch für viele Meerestiere und Pflanzen der Küstenzone. So haben die Menschen je nach den Phasen des Mondzyklus Veränderungen in ihrem Wohlbefinden festgestellt.

Der durchschnittliche Abstand zwischen den Erdmittelpunkten und dem Mond beträgt 384.467 km (0,002 57 AE, ~ 30 Erddurchmesser).

Die scheinbare Helligkeit des Vollmondes am Erdhimmel beträgt −12,71 m. Die Beleuchtungsstärke, die der Vollmond in der Nähe der Erdoberfläche bei klarem Wetter erzeugt, beträgt 0,25 - 1 Lux.

Der Mond ist das einzige astronomische Objekt außerhalb der Erde, das Menschen besucht haben.

Name

Das Wort Mond geht auf Praslav zurück. *luna< пра-и.е. *louksnā́ «светлая» (ж. р. прилагательного *louksnós), к этой же индоевропейской форме восходит и лат. lūna «луна». Греки называли спутник Земли Селеной (др.-греч. Σελήνη), древние египтяне - Ях (Иях).

Mond als Himmelskörper

Orbit

Seit der Antike versucht der Mensch, die Bewegung des Mondes zu beschreiben und zu erklären. Im Laufe der Zeit tauchten immer genauere Theorien auf.

Grundlage moderner Berechnungen ist Browns Theorie. Es entstand an der Wende vom 19. zum 20. Jahrhundert und beschrieb die Bewegung des Mondes mit der Genauigkeit der damaligen Messgeräte. In diesem Fall wurden in den Berechnungen mehr als 1400 Terme (Koeffizienten und Argumente für trigonometrische Funktionen) verwendet.

Die moderne Wissenschaft kann die Bewegung des Mondes berechnen und diese Berechnungen mit noch größerer Genauigkeit verifizieren. Mithilfe von Laserentfernungsmethoden wird die Entfernung zum Mond mit einem Fehler von mehreren Zentimetern gemessen. Nicht nur Messungen, sondern auch theoretische Vorhersagen der Position des Mondes weisen eine solche Genauigkeit auf; Für solche Berechnungen werden Ausdrücke mit Zehntausenden von Termen verwendet, deren Anzahl unbegrenzt ist, wenn eine noch höhere Genauigkeit erforderlich ist.

In erster Näherung können wir davon ausgehen, dass sich der Mond auf einer elliptischen Umlaufbahn mit einer Exzentrizität von 0,0549 und einer großen Halbachse von 384.399 km bewegt. Die tatsächliche Bewegung des Mondes ist recht komplex; bei ihrer Berechnung müssen viele Faktoren berücksichtigt werden, zum Beispiel die Abgeflachtheit der Erde und der starke Einfluss der Sonne, die den Mond 2,2-mal stärker anzieht als die Erde. Genauer gesagt kann die Bewegung des Mondes um die Erde als eine Kombination mehrerer Bewegungen dargestellt werden:

Umlauf um die Erde in einer elliptischen Umlaufbahn mit einer Periode von 27,32166 Tagen, dies ist der sogenannte Sternmonat (d. h. die Bewegung wird relativ zu den Sternen gemessen);

Rotation der Ebene der Mondbahn: Ihre Knoten (Schnittpunkte der Umlaufbahn mit der Ekliptik) verschieben sich nach Westen und führen in 18,6 Jahren eine vollständige Umdrehung durch. Diese Bewegung ist präzessional;

Drehung der Hauptachse der Mondumlaufbahn (Apsislinien) mit einem Zeitraum von 8,8 Jahren (erfolgt in der entgegengesetzten Richtung zur obigen Bewegung der Knoten, d. h. die Länge des Perigäums nimmt zu);

periodische Änderung der Neigung der Mondbahn relativ zur Ekliptik von 4°59′ auf 5°19′;

periodische Änderung der Größe der Mondumlaufbahn: Perigäum von 356,41 auf 369,96 Tausend km, Apogäum von 404,18 auf 406,74 Tausend km;

die allmähliche Entfernung des Mondes von der Erde aufgrund der Gezeitenbeschleunigung (ca. 4 cm pro Jahr), sodass seine Umlaufbahn eine sich langsam abwickelnde Spirale ist.

Allgemeine Struktur

Der Mond besteht aus einer Kruste, einem oberen Mantel (Asthenosphäre), einem mittleren Mantel, einem unteren Mantel und einem Kern. Es gibt praktisch keine Atmosphäre. Die Oberfläche des Mondes ist mit sogenanntem Regolith bedeckt – einer Mischung aus Feinstaub und Gesteinsschutt, die durch Meteoritenkollisionen mit der Mondoberfläche entsteht. Aufprallexplosive Prozesse, die den Meteoritenbeschuss begleiten, tragen zur Lockerung und Durchmischung des Bodens bei und versintern und verdichten gleichzeitig die Bodenpartikel. Die Dicke der Regolithschicht reicht von Bruchteilen eines Meters bis zu mehreren zehn Metern.

Die Dicke der Mondkruste variiert stark zwischen 0 und 105 km. Nach Angaben der Gravitationsaufklärungssatelliten GRAIL ist die Dicke der Mondkruste auf der der Erde zugewandten Hemisphäre größer.

Bedingungen auf der Mondoberfläche

Die Atmosphäre des Mondes ist extrem dünn. Wenn die Oberfläche nicht von der Sonne beleuchtet wird, überschreitet der Gasgehalt darüber nicht 2,0 · 10 5 Partikel/cm³ (für die Erde beträgt dieser Wert 2,7 · 10 19 Partikel/cm³) und steigt nach Sonnenaufgang um zwei Größenordnungen an zur Bodenentgasung. Die dünne Atmosphäre führt je nach Beleuchtung zu einem hohen Temperaturunterschied auf der Mondoberfläche (von −160 °C bis +120 °C); In diesem Fall ist die Temperatur von Gesteinen in einer Tiefe von 1 m konstant und beträgt −35 °C. Aufgrund der praktisch fehlenden Atmosphäre ist der Himmel auf dem Mond immer schwarz mit Sternen, selbst wenn die Sonne über dem Horizont steht.

Die Erdscheibe hängt nahezu regungslos am Mondhimmel. Die Gründe für die geringen monatlichen Schwankungen der Erde in der Höhe über dem Mondhorizont und im Azimut (jeweils etwa 7°) sind die gleichen wie bei den Librationen. Die Winkelgröße der Erde ist bei Beobachtung vom Mond aus 3,7-mal größer als die Mondgröße bei Beobachtung von der Erde aus, und die von der Erde bedeckte Fläche der Himmelssphäre ist 13,5-mal größer als die vom Mond bedeckte. Der vom Mond aus sichtbare Beleuchtungsgrad der Erde ist das Gegenteil der auf der Erde sichtbaren Mondphasen: Bei Vollmond ist der unbeleuchtete Teil der Erde vom Mond aus sichtbar und umgekehrt. Die Beleuchtung durch reflektiertes Licht auf der Erde ist etwa 50-mal stärker als die Beleuchtung durch Mondlicht auf der Erde; die maximale scheinbare Helligkeit der Erde auf dem Mond beträgt etwa −16 m.

Schwerkraftfeld

Das Gravitationspotential des Mondes wird traditionell als Summe dreier Begriffe geschrieben:

wo δ W- Gezeitenpotential, Q- Zentrifugalpotential, V- Anziehungspotential. Das Anziehungspotenzial wird üblicherweise in zonale, sektorale und tesserale Harmonische zerlegt:

Wo Pnm- zugehöriges Legendre-Polynom, G- Gravitationskonstante, M- Masse des Mondes, λ Und θ - Längen-und Breitengrad.

Ebbe und Flut

Der Gravitationseinfluss des Mondes hat einige interessante Auswirkungen auf die Erde. Am bekanntesten sind die Meeresgezeiten. Auf gegenüberliegenden Seiten der Erde bilden sich (in erster Näherung) zwei Ausbuchtungen – auf der dem Mond zugewandten Seite und auf der ihm gegenüberliegenden Seite. In den Weltmeeren ist dieser Effekt deutlich ausgeprägter als in der festen Kruste (die Wölbung des Wassers ist größer). Die Gezeitenamplitude (der Unterschied zwischen Flut und Ebbe) ist in offenen Meeresräumen gering und beträgt 30-40 cm, in Küstennähe jedoch aufgrund des Auflaufs einer Flutwelle auf einen harten Boden , eine Flutwelle nimmt in der gleichen Weise an Höhe zu wie gewöhnliche Windwellen der Brandung. Unter Berücksichtigung der Richtung der Umlaufbahn des Mondes um die Erde ist es möglich, das Bild einer Flutwelle zu zeichnen, die dem Ozean folgt. Die Ostküsten der Kontinente sind anfälliger für starke Gezeiten. Die maximale Flutwellenamplitude auf der Erde wird in der Bay of Fundy in Kanada beobachtet und beträgt 18 Meter.

Obwohl die Gravitationskraft der Sonne auf dem Globus fast 200-mal größer ist als die Gravitationskraft des Mondes, sind die vom Mond erzeugten Gezeitenkräfte fast doppelt so groß wie die von der Sonne erzeugten. Dies liegt daran, dass die Gezeitenkräfte nicht nur von der Größe des Gravitationsfeldes, sondern auch vom Grad seiner Heterogenität abhängen. Mit zunehmender Entfernung von der Feldquelle nimmt die Inhomogenität schneller ab als die Größe des Feldes selbst. Da die Sonne fast 400-mal weiter von der Erde entfernt ist als der Mond, sind die durch die Schwerkraft der Sonne verursachten Gezeitenkräfte schwächer.

Ein Magnetfeld

Es wird angenommen, dass die Quelle des Magnetfelds der Planeten tektonische Aktivität ist. Auf der Erde wird das Feld beispielsweise durch die Bewegung von geschmolzenem Metall im Kern erzeugt, y – durch die Folgen vergangener Aktivitäten.

Luna 1 stellte 1959 fest, dass es auf dem Mond kein einheitliches Magnetfeld gibt. Die Forschungsergebnisse von Wissenschaftlern des Massachusetts Institute of Technology bestätigen die Hypothese, dass es einen flüssigen Kern hatte. Dies passt in den Rahmen der populärsten Hypothese zur Entstehung des Mondes – die Kollision der Erde vor etwa 4,5 Milliarden Jahren mit einem kosmischen Körper von der Größe des Mars hat ein riesiges Stück geschmolzener Materie aus der Erde „herausgeschleudert“, das verwandelte sich später in den Mond. Es konnte experimentell nachgewiesen werden, dass der Mond in einem frühen Stadium seiner Existenz ein ähnliches Magnetfeld wie die Erde besaß.

Den Mond von der Erde aus beobachten

Der Zusammenhang zwischen den Mondphasen und seiner Position relativ zur Sonne und Erde. Der Winkel, um den sich der Mond vom Ende des Sternmonats bis zum Ende des Synodenmonats dreht, ist grün hervorgehoben.

Auf der Südhalbkugel steht der Mond auf dem Kopf, wie auf diesem australischen Foto.

Der Winkeldurchmesser des Mondes kommt dem der Sonne sehr nahe und beträgt etwa ein halbes Grad. Der Mond erscheint von der Erde aus weiß-gelb, obwohl er nur 7 % des auf ihn fallenden Sonnenlichts reflektiert (ungefähr so ​​viel wie Holzkohle). Da der Mond selbst nicht leuchtet, sondern nur Sonnenlicht reflektiert, ist von der Erde aus nur der von der Sonne beleuchtete Teil der Mondoberfläche sichtbar (in Mondphasen nahe dem Neumond, also zu Beginn des ersten). Viertel und am Ende des letzten Viertels kann man mit einer sehr schmalen Sichel das „asche Licht des Mondes“ beobachten – schwache Beleuchtung durch die von der Erde reflektierten Sonnenstrahlen. Der Mond umkreist die Erde und dadurch ändert sich der Winkel zwischen Erde, Mond und Sonne; Wir beobachten dieses Phänomen als einen Zyklus von Mondphasen. Der Zeitraum zwischen aufeinanderfolgenden Neumonden beträgt durchschnittlich 29,5 Tage (709 Stunden) und wird als synodischer Monat bezeichnet. Die Tatsache, dass der synodische Monat länger dauert als der siderische Monat, erklärt sich aus der Bewegung der Erde um die Sonne: Wenn der Mond relativ zu den Sternen eine vollständige Umdrehung um die Erde macht, ist die Erde zu diesem Zeitpunkt bereits vorbeigekommen 1/13 seiner Umlaufbahn, und damit der Mond wieder zwischen Erde und Sonne steht, braucht er etwa zwei zusätzliche Tage.

Mondlibrationen

Obwohl sich der Mond um seine eigene Achse dreht, ist er immer auf die gleiche Seite zur Erde gerichtet, d. h. der Umlauf des Mondes um die Erde und seine Rotation um die eigene Achse sind synchronisiert. Diese Synchronisation wird durch die Reibung der Gezeiten verursacht, die die Erde in der Mondhülle erzeugt. Nach den Gesetzen der Mechanik ist der Mond im Schwerefeld der Erde so ausgerichtet, dass die große Halbachse des Mondellipsoids zur Erde zeigt.

Das 1635 von Galileo Galilei entdeckte Phänomen der Libration ermöglicht die Beobachtung von etwa 59 % der Mondoberfläche. Tatsache ist, dass sich der Mond aufgrund der Exzentrizität der Mondbahn mit variabler Winkelgeschwindigkeit um die Erde dreht (er bewegt sich in der Nähe des Perigäums schneller, in der Nähe des Apogäums langsamer), während die Rotation des Satelliten um seine eigene Achse gleichmäßig ist. Dadurch können Sie den westlichen und östlichen Rand der von der Erde entfernten Seite des Mondes sehen (optische Längengradverschiebung). Aufgrund der Neigung der Rotationsachse des Mondes zur Ebene der Erdumlaufbahn sind außerdem die Nord- und Südränder der Rückseite des Mondes von der Erde aus sichtbar (optische Breitengradverschiebung). Es gibt auch physikalische Libration, die durch die Schwingung des Satelliten um die Gleichgewichtsposition aufgrund des verschobenen Schwerpunkts sowie durch die Einwirkung von Gezeitenkräften von der Erde verursacht wird. Diese physikalische Verschiebung hat eine Größe von 0,02° Längengrad mit einer Periode von 1 Jahr und 0,04° Breitengrad mit einer Periode von 6 Jahren.

Aufgrund der Brechung in der Erdatmosphäre wird die Mondscheibe abgeflacht, wenn man sie tief über dem Horizont beobachtet.

Die Zeit (1,255 Sekunden), die das von der Erde gesendete Licht benötigt, um den Mond zu erreichen. Die Zeichnung ist maßstabsgetreu.

Aufgrund des unebenen Geländes auf der Mondoberfläche kann Baileys Rosenkranz während einer totalen Sonnenfinsternis gesehen werden. Wenn der Mond hingegen in den Schatten der Erde fällt, kann ein weiterer optischer Effekt beobachtet werden: Er wird rot und wird durch in der Erdatmosphäre gestreutes Licht beleuchtet.

Selenologie

Radiale Gravitationsanomalie auf der Mondoberfläche.

Aufgrund seiner Größe und Zusammensetzung wird der Mond manchmal zusammen mit Merkur, Venus, Erde und Mars als terrestrischer Planet klassifiziert. Durch das Studium der geologischen Struktur des Mondes können Sie viel über den Aufbau und die Entwicklung der Erde lernen.

Die Dicke der Mondkruste beträgt durchschnittlich 68 km und variiert von 0 km unter dem Mondkrisenmeer bis zu 107 km im nördlichen Teil des Korolev-Kraters auf der anderen Seite. Unter der Kruste befindet sich der Mantel und möglicherweise ein kleiner Kern aus Eisensulfid (mit einem Radius von etwa 340 km und einer Masse von 2 % der Mondmasse). Es ist merkwürdig, dass der Massenschwerpunkt des Mondes etwa 2 km vom geometrischen Mittelpunkt in Richtung Erde entfernt liegt. Basierend auf den Ergebnissen der Kaguya-Mission wurde festgestellt, dass im Moskauer Meer die Dicke der Kruste am geringsten auf dem gesamten Mond ist – fast 0 Meter unter einer 600 Meter dicken Schicht basaltischer Lava.

Messungen der Geschwindigkeit der Lunar Orbiter-Satelliten ermöglichten die Erstellung einer Gravitationskarte des Mondes. Mit seiner Hilfe wurden einzigartige Mondobjekte entdeckt, sogenannte Mascons (aus dem Englischen „Massenkonzentration“) – das sind Materiemassen mit erhöhter Dichte.

Der Mond verfügt über kein Magnetfeld, obwohl einige der Gesteine ​​auf seiner Oberfläche Restmagnetismus aufweisen, was auf die Möglichkeit der Existenz eines Magnetfelds auf dem Mond in den frühen Entwicklungsstadien hinweist.

Da der Mond weder über eine Atmosphäre noch über ein Magnetfeld verfügt, ist er direkt dem Sonnenwind ausgesetzt. Im Laufe von 4 Milliarden Jahren wurden Wasserstoffionen aus dem Sonnenwind in den Mondregolith eingebracht. Daher haben sich die von den Apollo-Missionen zurückgegebenen Regolithproben als sehr wertvoll für die Sonnenwindforschung erwiesen.

Im Februar 2012 entdeckten amerikanische Astronomen mehrere geologische Formationen auf der anderen Seite des Mondes. Dies deutet darauf hin, dass die tektonischen Prozesse auf dem Mond noch mindestens 950 Millionen Jahre nach dem geschätzten Datum des geologischen „Todes“ des Mondes andauerten.

Höhlen

Die japanische Kaguya-Sonde entdeckte ein Loch in der Mondoberfläche, das sich in der Nähe des Vulkanplateaus der Marius-Hügel befand und vermutlich zu einem Tunnel unter der Oberfläche führte. Der Durchmesser des Lochs beträgt etwa 65 Meter und die Tiefe beträgt vermutlich 80 Meter.

Wissenschaftler glauben, dass solche Tunnel durch erstarrende Ströme geschmolzenen Gesteins entstehen, in deren Mitte gefrorene Lava liegt. Diese Prozesse fanden während der Zeit vulkanischer Aktivität auf dem Mond statt. Diese Theorie wird durch das Vorhandensein gewundener Rillen auf der Oberfläche des Satelliten bestätigt.

Solche Tunnel können aufgrund des Schutzes vor Sonneneinstrahlung und des geschlossenen Raums, in dem lebenserhaltende Bedingungen leichter aufrechterhalten werden können, der Besiedlung dienen.

Ähnliche Löcher gibt es auf dem Mars.

Seismologie

Vier Seismographen, die von den Expeditionen Apollo 12, Apollo 14, Apollo 15 und Apollo 16 auf dem Mond zurückgelassen wurden, zeigten das Vorhandensein seismischer Aktivität. Nach neuesten Berechnungen von Wissenschaftlern besteht der Mondkern hauptsächlich aus heißem Eisen. Aufgrund des Wassermangels sind die Schwingungen der Mondoberfläche langanhaltend und können mehr als eine Stunde dauern.

Mondbeben können in vier Gruppen eingeteilt werden:

Gezeiten, die zweimal im Monat auftreten und durch die Gezeitenkräfte von Sonne und Erde verursacht werden;
tektonisch – unregelmäßig, verursacht durch Bewegungen im Mondboden;
Meteorit – aufgrund eines Sturzes;
thermisch – sie werden durch die starke Erwärmung der Mondoberfläche bei Sonnenaufgang verursacht.

Die größte Gefahr für mögliche bewohnte Stationen geht von tektonischen Mondbeben aus. NASA-Seismographen zeichneten im Laufe von fünf Forschungsjahren 28 ähnliche Mondbeben auf. Einige davon erreichen die Richterskala 5,5 und dauern länger als 10 Minuten. Zum Vergleich: Auf der Erde dauern solche Erdbeben nicht länger als zwei Minuten.

Wasser auf dem Mond

Informationen über die Entdeckung von Wasser auf dem Mond wurden erstmals 1978 von sowjetischen Forschern in der Zeitschrift Geochemistry veröffentlicht. Diese Tatsache wurde durch die Analyse von Proben festgestellt, die 1976 von Luna-24 geliefert wurden. Der in der Probe gefundene Wasseranteil betrug 0,1.

Im Juli 2008 entdeckte eine Gruppe amerikanischer Geologen der Carnegie Institution und der Brown University in Bodenproben des Mondes Spuren von Wasser, das in den frühen Stadien seiner Existenz in großen Mengen aus den Eingeweiden des Satelliten freigesetzt wurde. Später verdunstete der größte Teil dieses Wassers im Weltraum.

Russische Wissenschaftler haben mithilfe des von ihnen entwickelten und auf der LRO-Sonde installierten LEND-Instruments Bereiche des Mondes identifiziert, die am reichsten an Wasserstoff sind. Basierend auf diesen Daten wählte die NASA einen Standort für die LCROSS-Sonde aus, um den Mond zu bombardieren. Nach dem Experiment gab die NASA am 13. November 2009 die Entdeckung von Wasser in Form von Eis im Cabeus-Krater nahe dem Südpol bekannt.

Nach Angaben des auf der indischen Mondsonde Chandrayaan-1 installierten Mini-SAR-Radars wurden in der Nordpolregion mindestens 600 Millionen Tonnen Wasser entdeckt, das meiste davon in Form von Eisblöcken, die am Boden ruhen Mondkrater. Insgesamt wurde Wasser in mehr als 40 Kratern gefunden, deren Durchmesser zwischen 2 und 15 km variiert. Nun haben Wissenschaftler keinen Zweifel mehr daran, dass es sich bei dem gefundenen Eis um Wassereis handelt.

Chemie der Mondgesteine

Karte der Thoriumkonzentrationen auf der Mondoberfläche gemäß Lunar Prospector-Daten.

Die Zusammensetzung des Mondbodens unterscheidet sich erheblich in den Meeres- und Kontinentalregionen des Mondes. Mondgestein ist reich an Eisen, Wasser und flüchtigen Bestandteilen.