Луна
Луна, которая меньше Земли по диаметру вчетверо, а по массе в 81 раз,— ближайшее к нам небесное тело и потому изучена лучше всего. Ближайшие же к нам планеты бывают примерно в 100 и более раз дальше, чем Луна. Средняя плотность Луны 3,3 г/см3 — меньше, чем у Земли. Вероятно, у нее нет такого плотного ядра, какое есть у Земли.
Мы видим всегда только одно полушарие Луны, на котором никогда не заметно ни облаков, ни малейшей дымки.
Это было одним из доказательств отсутствия на Луне водяных паров и атмосферы. Позднее это было подтверждено прямыми наблюдениями, выполненными советской автоматической станцией, плавно опустившейся на поверхности Луны, что подтверждает большинство выводов, которые астрономы делали лишь из анализа света Луны, приходящего к нам с расстояния в 384 000 км.
Из-за отсутствия на Луне воздуха и воды на ней нет звуков. Луна — мир безмолвия. Небо там черное и на нем даже днем видны звезды. Нет ни облаков, ни туманов, ни радуги, ни зари с рассветом. Тени резкие и черные. Нет атмосферы, смягчающей палящие солнечные лучи, не пропускающей к поверхности опасные для живых организмов рентгеновское и корпускулярное излучения Солнца, уменьшающей отдачу тепла ночью в мировое пространство и защищающей от космических лучей и потоков микрометеоров. Но для астронома Луна — идеальное место для изучения тех небесных тел, излучения от которых задерживаются земной атмосферой.
С помощью автоматических станций установлено, что непрерывные удары мелких метеоритов, дробя поверхность Луны, как бы обтачивают ее и сглаживают рельеф. Мелкие осколки не превращаются в пыль, а в условиях вакуума быстро спекаются в пористый шлакоподобный слой. Происходит молекулярное сцепление пыли в подобие пемзы. Такая структура лунной коры придает ей малую теплопроводность. В результате при сильных колебаниях температуры снаружи уже на небольшой глубине в недрах Луны сохраняется постоянная температура. Огромные перепады температуры лунной поверхности от дня к ночи объясняются не только отсутствием атмосферы, но и продолжительностью лунного дня и лунной ночи. И день и ночь длятся на Луне более двух наших недель. Температура в подсолнечной точке Луны равна + 120°С, а в противоположной точке ночного полушария — 170°С.
Уже со времен Галилея начали составлять карты видимого полушария Луны. Темные пятна на поверхности Луны были названы «морями». Это низменности, в которых нет ни капли воды. Дно их темное и сравнительно ровное. Большую часть поверхности Луны занимают гористые, более светлые пространства. Есть несколько горных хребтов, названных, подобно земным, Альпами, Кавказом и т. д. Высота гор достигает 9 км. Но большинство гор представляет собой кольцевые валы высотой до нескольких километров, окружающие большие круглые равнины. Это цирки диаметром до 200 км, например Клавий и Шикард. Кольцевые горы меньшего размера называются кратерами. Всем более крупным из них даны названия в честь ученых. Так, на Луне есть кратеры Тихо, Коперник и др.
В полнолуние в южном полушарии хорошо виден в бинокль кратер Тихо диаметром 60 кмв виде яркого кольца и расходящиеся от него радиально светлые лучи. Их длина сравнима с радиусом Луны, и они тянутся, пересекая много других кратеров и темных впадин. По фотографиям выяснили, что лучи образованы скоплением множества мелких кратеров со светлыми стенами.
Лунный рельеф лучше изучать тогда, когда соответствующая местность лежит вблизи терминатора, т. е. границы дня и ночи на Луне. Тогда освещенные Солнцем сбоку малейшие неровности отбрасывают длинные тени и легко заметны. Очень интересно в течение часа проследить в телескоп за тем, как вблизи терминатора на ночной стороне загораются светлые точки — это вершины валов лунных кратеров. Постепенно из тьмы выплывает светлая подкова — часть кратерного вала, но дно кратера еще погружено в полный мрак. Лучи Солнца, скользя все ниже, постепенно обрисовывают и весь кратер. При этом хорошо видно, что, чем меньше кратеры, тем их больше. Они часто расположены цепочками и даже «сидят» друг на друге. Позднейшие кратеры образовались на валах более старых. В центре кратера часто видна горка — в действительности это группа гор. Кратерные стены обрываются террасами круто внутрь. Дно кратеров лежит ниже окружающей местности.
С Земли в наилучших условиях едва видны кратеры до 1 кмв диаметре. Вся поверхность Луны изрыта мелкими кратерами — пологими углублениями. Это результат «обточки» поверхности ударами мелких метеоритов.
Искусственные спутники Луны, созданные в СССР и в США, облетая поверхность Луны сфотографировали много подробностей лунного ландшафта. В 1959 г. советская космическая станция «Луна-3» впервые в мире засняла обратную сторону Луны, которая с Земли не видна. На обратной стороне Луны впадин — морей — меньше. С 1969 г. космонавты США высаживались несколько раз на поверхность Луны, ходили по ней, устанавливали на ней аппараты и возвращались на Землю с образцами лунных горных пород.
В 1970 г. советская автоматическая станция «Луна-16» тоже доставила на Землю образцы лунных пород. Лунные горные породы мало отличаются от земных. С 1970 г. на Луне стала двигаться для исследований управляемая с Земли станция «Луноход». .
Изучение лунного рельефа и его происхождения интересно и для геологии — Луна как бы музей прошлой истории ее коры, так как вода и ветер ее уже не разрушают. Но Луна — это не совсем мертвый мир. В 1958 г. советский астроном Н. А. Козырев заметил в кратере Альфонс выделение газов из лунных недр.
В формировании кольцевых лунных гор, по-видимому, принимали участие и внутренние и внешние силы. Роль тектонических и вулканических явлений несомненна, так как на Луне есть линии сброса, цепочки кратеров, огромная столовая гора со склонами такими же, как и у кратеров. Имеется сходство лунных кратеров с лавовыми озерами Гавайских островов. На Земле есть также ряд кратеров, образованных при падении метеоритов. Что касается лунных «морей», то они, по-видимому, образованы проплавлениями лунной коры и излияниями лавы. Конечно, как и на Земле, на Луне основные этапы горообразования происходили в далеком прошлом. Многочисленные кратеры, обнаруженные на Марсе, должны иметь такое же происхождение, как и лунные. Вероятно, они есть и на Меркурии. Интенсивное кратерообразование, по-видимому, связано с малой силой тяжести на поверхности планет и с разреженностью их воздушного буфера, смягчающего бомбардировку метеоритами.
Советские космические станции установили отсутствие у Луны магнитного поля и поясов радиации и наличие на ней радиоактивных элементов.