Mėnulis

Mënulis – vienintelis kosminis kūnas, kurio atstumas ir matmenys yra žinomi nuo priešteleskopinių laikų. Kadangi jo atstumas nuo Žemės palyginti nedidelis, dieninis paralaksas lygus kone 1o, todėl nesunkiai išmatuojamas. Jau Vilniaus astronomas A. Diblinskis savo “ Astronomijos šimtinėje” (1639) pateikia Mėnulio paralaksą 57’38” ir atstumą nuo Žemės – 367000 km.

Mėnulis oficialiai vadinamas Žemės palydovu, bet jis aiškiai per didelis juo būti. Saulės sistemoje yra planetų palydovų, didesnių už mūsų Mėnulį ( tai 3 Ju-

piterio, 1 Saturno ir 11 Neptūno palydovas), bet visi jie skrieja aplink didžiąsias planetas. Pavyzdžiui, Neptūno didžiausio palydovo Tritono masė 750 kartų mažesnė negu Neptūno, nors jis didumo sulig Mėnuliu.

Teisingiau būtų Žemę ir Mėnulį vadinti dvinare planeta ir būtent šiuo požiūriu aptarti Mėnulio problemą. Ilgą laiką buvo populiari Džordžo Darvino potvynio hipotezė, pasiūlyta XIX a. Pagal ją, Žemė ir Mėnulis kadaise buvo vienas greitai besisukantis kūnas, kuris ilgainiui tapo nenuostovus. Pagaliau šis kūnas deformavosi tiek, kad dalis jo medžiagos atitrūko. Iš jo ir ssusidarė Mėnulis.

Tačiau ši hipotezė menkai pagrįsta matematiškai, ir dabar retas astronomas ją palaiko. Labiau tikėtina, kad Žemė ir Mėnulis susidarė iš prosaulinio ūko vienas šalia kito arba visiškai nepriklausomai; pastaruoju atveju Žemė vėliau “pasigavo” Mėnulį. Remiantis dabartinėmis žiniomis, labiau ppriimtinas pirmasis variantas.

Šiuo metu labai tiksliai išmatuotas vidutinis Mėnulio paralaksas lygus 57’2”,6, o vidutinis jo nuotolis nuo Žemės, patikslintas radiolokaciniais matavimais, yra 384400 km. Mėnulis – pirmas kosminis kūnas, iki kurio atstumas išmatuotas ir lazerio spinduliu, atsispindėjusiu nuo jo paviršiuje pastatyto atšvaito. Gautas ne-

regėtas (3 cm !) tikslumas.

Mėnulis skrieja aplink Žemę elipse, kurios posvyris į ekliptikos plokštumą 5o8’43”. Dėl to nuotolis iki Mėnulio kinta nuo 356400 perigėjuje iki 406740 km apogėjuje. Mėnulis gali pakilti virš horizonto aukščiau, negu vasaros pradžioje pakyla Saulė, arba nusileisti žemiau, negu ji būna žiemos pradžioje. Dėl nevieno-

do Mėnulio ir Saulės nuotolio nuo Žemės regimasis Mėnulio skersmuo būna ir didesnis, ir mažesnis už regimąjį Saulės skersmenį. Kai Mėnulis slenka tarp Saulės ir Žemės aarti ekliptikos plokštumos, būna visiškų, žiedinių ir dalinių Saulės užtemimų. Dalinis užtemimas būna tuomet, kai Mėnulio skritulio (disko) centras praslenka arba aukščiau, arba žemiau Saulės centro. Žemės šešėlis, į kurį patenka Mėnulis, yra 2,5 karto didesnis už regimą Mėnulio skersmenį. Užtat pilnas Mėnulio užtemimas trunka net 1,5 valandos, o visas užtemimas nuo pradžios iki pabaigos – apie 3 valandas. Užtemdytas Mėnulis atrodo rausvas. Jį nudažo raudoni ir oranžiniai Saulės spinduliai, kurie lūžta Žemės atmosferoje ir patenka į Žemės šešėlio kūgį. JJeigu Žemė atmosferos neturėtų, Mėnulis užtemimo metu būtų visiškai tamsus – neišsiskirtų dangaus fone ( tik toje vietoje nebūtų matyti žvaigždžių).

Mėnulio skersmuo lygus 3476 km. Mėnulio nukrypimas nuo rutulio formos visai nedidelis: ašigalinis skersmuo apie 700 m trumpesnis kaip pusiaujinis. Ne-

matomoji Mėnulio pusė yra apie 3 km aukštesnė už matomąją. Vidutinis pusiau-

jinis Mėnulio spindulys lygus 1738 km. Mėnulis – vienas iš didžiausių planetų pa-

lydovų.

Dėl įvairių priežasčių – netolygaus skriejimo aplink Žemę greičio, Mėnulio ašies 83o19’ polinkio į jo orbitos plokštumą, dėl stebėtojo vietos kitimo sukantis Žemei apie ašį ir kitų – matome ne visiškai tas pačias Mėnulio detales : Mėnulis tartum svyruoja ( tai vadinamoji Mėnulio libracija), ir nuo Žemės galima matyti 59% viso jo paviršiaus. Kitą jo pusę galima matyti arba fotografuoti iš dirbtinio Mėnulio palydovo.

Griežtai kalbant, Mėnulis skrieja ne aplink Žemę, o aplink Žemės ir Mėnulio

barocentrą. Apie tą patį centrą sukasi ir Žemė. Barocentro atstumas nuo Žemės ir Mėnulio centrų yra atvirkščiai proporcingas jų masėms. Vidutinis Žemės atstu-

mas iki barocentro apskaičiuojamas iš Mėnulio stebėjimų. Jis lygus 4670 km. Iš Žemės ir Mėnulio atstumų iki barocentro apskaičiuojamas Mėnulio masės santykis su Žemės mase. Dar tiksliau Mėnulio masė nustatoma pagal dirbtinių Mėnulio palydovų skriejimo mmatavimus. Mėnulio masė 81,3 karto mažesnė už Žemės masę. Ji lygi 0,0123 Žemės masės (kitaip sakant, 7,348·1025 g). Vidutinis Mėnulio tankis (3,34 g/cm3) tesudaro 0,61 Žemės tankio.

Laisvojo kritimo pagreitis (taigi ir sunkio jėga) prie Mėnulio paviršiaus lygus 0,166 Žemės pagreičio, arba 1,623 m/s2. Mėnulyje pirmasis kosminis greitis tėra 1,68 km/s, antrasis – 2,375 km/s.

Tamsesnės Mėnulio paviršiaus lygumos nuo seno vadinamos jūromis, švieses-

nės vietos – žemynais. Pro žiūroną, dar geriau pro teleskopą matyti, kad kai kurias jūras juosia kalnagūbriai, o žemynuose gausu apvalių kalnų. Kalnų viduryje plytinčios plačios lygumos vadinamos cirkais ir krateriais. Pastarųjų yra visokiau-

sio dydžio: nuo šimtų kilometrų skersmens iki milimetrinių duobelių ir net mikroskopinių dūrių.

Dėl mažos sunkio jėgos Mėnulis neturi atmosferos, o be jos ir vandens. Mėnulio jūros yra visai sausos, atrodo tamsesnės tik dėl to, kad užpiltos lavos. Tačiau tradicinis jūrų vardas ir jų pavadinimai tebevartojami. Šiaurės rytų pavir-

šiuje matoma didelė Lietų jūra. Ją juosia šiaurėje – Alpių, vakaruose – Kaukazo ir

pietvakariuose – Apeninų kalnagūbriai. Rytinėje Mėnulio pusėje plyti nebe jūra, bet ištisas Audrų vandenynas. Arti vidurio, į pietus nuo pusiaujo, matoma Debesų jūra, o pačiame viduryje – mažesnės Karščio, Garų ir Vidurio jūros. Vakariniame pusmėnulyje, einant iš viršaus žemyn, pplyti Giedros, Ramybės ir Gausybės jūros. Nuo pastarosios aukščiau dešinėje – Pakraščio ir žemiau kairėje – Nektaro jūros.

Cirkų ir ypač kraterių Mėnulyje labai daug. Žymiausi pavadinti senovės ir naujųjų laikų mokslininkų bei kitų asmenų vardais. Didelis krateris į pietus nuo Lietų jūros vadinamas Koperniku, trijų kraterių grandinė arti centro pietiniame pusrutulyje pavadinti Ptolemėju, Alfonsu, Arzacheliu. Netoli pietinio ašigalio regimas didelis Ticho krateris, nuo kurio spinduliais į visas puses pabirę šviesūs maži krateriai. Kalnų aukštis – 3-5 km. Paviršius vietomis išraižytas ilgais giliais sprūdžiais, grioviais. Mėnulio gamtovaizdis nykus: jokio ežero ar upės, jokio želmens, gyvulio ar paukščio. Kadangi nėra atmosferos, dieną labai kaitrūs Saulės spinduliai, Mėnulio paviršiaus temperatūra pakyla iki 130oC, o naktį atvėsta iki

-170oC. Taigi Mėnulio paviršiaus temperatūros svyravimai siekia iki 300oC. Tai vėlgi vandenynų ir atmosferos nebuvimo pasekmė. Temperatūros svyravimai Mėnulio paviršiuje juntami negiliai, nes jį dengia purus, nelaidus šilumai sluoksnis

regolitas. Jis sudarytas iš smėlio, žvyro ir dulkių sluoksnio. Jame riogso visokio dydžio uolų, kyšulių ir akmenų.

Dangus dieną naktį juodas su skaisčiai ir ramiai spindinčiomis žvaigždė-

mis bei planetomis. Saulė regima tokio pat didumo, tik skaistesnė kaip Žemėje. Dieną naktį matoma didelė Žemė, keliolika kartų didesnė kaip Mėnulio pilnatis. Žemės fazės kinta panašiai kaip Mėnulio

Žemėje.

Kosminės stotys nufotografavo ir visą antrąją, nuo Žemės nematomą Mėnulio pusę. Ji – kone ištisas žemynas, gausiai nusėtas krateriais. Viena didėlesnė jūra pavadinta Maskvos vardu. Krateriui, kurio kontūrai primena Lietuvą, teko kosmonautikos pradininko K.Ciolkovskio vardas. Daugelis nematomos pusės kraterių pavadinti naujesniųjų laikų mokslininkų, kosmonautų ir kitų garsenybių vardais.

Mėnulio krateriai įvairiausio dydžio – nuo kelių metrų iki 200 km pločio. Apskriti, turi žemus ir plokščius dugnus, o kraštus riboja kelių kilometrų aukščio briaunos. Daugelyje kraterių yra centrinis kalnas. NNuo didžiausių kraterių į visas puses driekiasi šviesūs spinduliai. Kraterio arba jūros dugną užpildė išsiveržusi iš Mėnulio gelmių lava. Beveik visi krateriai susidarė vienu metu. Spindulius turintys krateriai, tokie kaip Tichas arba Kopernikas, matyt yra jauniausi iš stambių Mėnulio žiedinių darinių. Koperniko krateriui mažiau kaip milijaradas metų. Ilgainiui labai aktyvūs reiškiniai liovėsi, ir per pastaruosius kelis šimtus milijonų metų susidarydavo tik nedideli (daugiausia smūginiai) krateriai.

Iš Žemės nematomoje Mėnulio pusėje jūrų daug mažiau, ten vyrauja kraterių nusėti kalnynai.

Daug rrusų ir amerikiečių kosminių stočių tyrė Mėnulį. Pirmosios stotys tik praskriejo pro jį arba apskriejo aplink, fotografavo ir nuotraukas perdavė į Žemę. Sekančios stotys jau nusileido ant Mėnulio, o jų nuvežti prietaisai vykdė jiems skirtą programą. Iš rusų stočių ypač ppasižymėjo “Luna-16”, “Luna-20” ir

“Luna-24”, kurios paėmė Mėnulio grunto pavyzdžių ir atgabeno juos mokslinin-

kams. 1970 m. startavo “Luna-17”, kuri vakariniame Lietų jūros pakraštyje nuleido mėnuleigį “Lunochod-1”. Ištisus metus jo prietaisai tyrė mechanines ir fizines Mėnulio paviršiaus savybes ne tik nusileidimo vietoje, bet ir visame

10,5 km ruože, kurį pravažiavo mėnuleigis. Tyrimo duomenis – apie 200 panora-

mų ir 20000 nuotraukų – mėnuleigis perdavė į Žemę. Pagal šimtus tūkstančių Mėnulio paviršiaus nuotraukų sudarytas detalus mėnlapis, kuriame visos stambesnės detalės turi oficialius vardus. Iki šiol liko nenufotografuoti tik Mėnulio ašigalių rajonai. Atsirado atskiras mokslas – selenologija, tyrinėjanti Mėnulio sandaros, kilmės ir evoliucijos problemas.

Po dviejų su viršum metų “Luna-21” nugabeno antrą mėnuleigį. Jis veikė apie 4 mėnesius, pravažiavo 37 km ir tęsė savo ppirmtako pradėtą darbą.

Beveik tuo pačiu metu į Mėnulį savo kosmines stotis ir erdvėlaivius ”Apolonus” leido JAV. Jos vykdė panašią programą kaip ir rusų stotys. Šešiuose “ Apolono” erdvėlaiviuose skrido po 3 astronautus. Po du iš jų nusileisdavo ant Mėnulio. Pirmasis ant šio dangaus kūno 1969 m. liepos 21d. išlipo N.Amstrongas.

Astronautai nusileidimo vietoje atliko tyrimus, pastatė seismografus Mėnulio drebėjimams registruoti, atšvaitus lazerio spinduliams ir kitus prietaisus, pargabeno 382 kg įvairaus regolito ir kitų uolienų pavyzdžių. Paskutinės ekspedi- cijos dalyviai tturėjo dvivietį automobilį su elektros pavara, kuriuo važinėjo iki 35 kilometrų spinduliu nuo nusileidimo vietos.

Ištyrus atgabentus Mėnulio regolito ir uolienų pavyzdžius, nustatyta, kad jose vyrauja silicio oksidas (40-60%), toliau eina aliuminio ir geležies oksidai

(po 10-20%), kalcio ir magnio oksidai (6-20%), natrio ir kalio oksidai (0,2-2%). Palyginti su atitinkamomis Žemės uolienomis, Mėnulyje yra didesnis geležies bei titano oksidų (1-11% – dėl titano oksido kai kurie lavos pavyzdžiai turėjo oranžinį atspalvį ) ir mažesnis natrio ir kalio oksidų procentas. Analizuojant grunto pavyzdžius, Mėnulio dirvoje rasta apie 70 cheminių elementų.

Mėnulio mineralai skiriasi nuo Žemės mineralų daugiausia tuo, kad juose nėra vandens. Mėnulio grunte žymiai mažiau mineralų : čia jų vos apie 100 rūšių, kai tuo tarpu Žemės dirvoje jų randama beveik 2000. Čia jų nėra todėl, kad nėra vandens ir atmosferos, kurie sąveikauja su Žemės paviršiaus medžiagomis. Mėnulio uolienose randama ir neaiškios kilmės organinių junginių, tačiau jų kilmė nenustatyta. Regolito grūdeliuose ir tarp jų rasta absorbuotų Saulės vėjo dalelių, mikrometeoritų. Pagrindinė vulkaninių uolienų masė panašė į Žemės bazaltus, joje yra plagioklazų, piroksenų, ilmenito, olivino ir kt. Be šių visam Mėnulio paviršiui būdingų uolienų, žemynuose rasta norito, anortozito, dacito, turinčių daugiau kalio, retųjų žemių, fosforo, negu jų turi analogiškos Žemės uuolienos.

Mėnulio uolienose rasta ir radioaktyviųjų medžiagų, iš kurių panašiai kaip Žemėje nustatytas uolienų amžius. Jūrų uolienos jaunesnės, joms ne daugiau kaip 3-3,5 mlrd. metų, žemynų senesnės – 4 ir daugiau milijardų metų. Matyt, kad Mėnulis yra susidaręs tuo pačiu laiku, kaip ir Žemė.

Kosmonautai paliko Mėnulyje seismografų drebėjimams registruoti. Per aštuonerius jų veikimo metus užregistruota 2775 drebėjimai. Kai kurių židiniai glūdi Mėnulio gelmėse, o daugumą jų sukelia meteoritų smūgiai. Dar praėjusiame amžiuje sklido šnekos, esą kai kurie stebėtojai matę Mėnulyje rūkstant dūmus. Tik jomis mažai kas tikėjo. 1958 metais astronomams pavyko nufotografuoti Alfonso kraterį, apgaubtą keistos miglos, o tais pačiais metais N.Kozyrevas Krymo observatorijoje nufotografavo šį dūmų spektrą. Jame gerai matomos anglies ir ciano junginių juostos, charakteringos Žemės ugnikalnių išmetamoms dujoms. Dar po penkerių metų astronomai stebėjo panašų dujų ištekėjimą Aristarcho krateryje bei užregistravo trumpalaikius oranžinius blyksnius jo apylinkėse. Taigi, nors ir retai, Mėnulyje dar tebevyksta vulkanų išsiveržimai. Įsidėmėtina :dėl to, kad Mėnulyje nėra atmosferos, meteoritai sminga į jo paviršių kosminiais greičiais ir sukelia drebėjimus. Panašiai kaip Žemėje pagal drebėjimo bangų pobūdį ir plitimo greitį sprendžiama apie Mėnulio vidaus sandarą.

Mėnulis, būdamas daug mažesnis už Žemę, evoliucionuoja, kaista ir vėsta sparčiau už ją, todėl atrodo senesnis. Skiriami ttokie jo sluoksniai : 60-90 km storio pluta, stora mantija, kurios viršutinis 700 km sluoksnis yra kietas, o apatinis yra šiek tiek plonesnis, suminkštėjęs, panašus į Žemės astenosferą. Mėnulio centre yra mažas skystas branduolys, kurio spindulys 300-350 km ir masė tik apie 2% visos Mėnulio masės. Branduolį sudaro arba geležis, arba geležis ir sulfidai. Mėnulis magnetinio lauko neturi, tačiau uolienose aptinkama liktinio magnetiz-

mo.

Jaunystėje Mėnulį veikė vulkanai. Jūrų slėniai yra užpilti išsiveržusios magmos. Kai Saulės šeimoje dar buvo gausu asteroidų bei meteoritų, jie krisdavo į Mėnulį, todėl jo paviršius išraižytas visokio dydžio krateriais. Krintančio stambaus meteorito kinetinė energija tokia didelė, kad išmuša kraterį. Kritimo vietoje ištirpsta ir išgaruoja daug meteorito bei Mėnulio masės. Nusėdusi masė sudaro volą, kuris kaip žiedas juosia smūgio vietą. Mūsų epochoje stambių mete-

oritų tiek Mėnulyje, tiek Žemėje krinta retai.

Mėnulis traukia Žemę tokia pat jėga, kokia Žemė Mėnulį. Dėl to Žemė sukasi apie Žemės ir Mėnulio masių centrą. Kadangi Žemė yra gana didelis kosminis kūnas, tai jos šoną, atsuktą į Mėnulį, jis traukia stipriau negu Žemės branduolį, o pastarąjį stipriau negu priešingą Žemės šoną. Dėl to Žemė lyg išsitempia Mėnulio kryptimi, ir joje kyla potvyniai bei atoslūgiai : potvyniai – išilgai tempimo ašies, atoslūgiai – statmena

tai ašiai kryptimi. Sukantis Žemei apie ašį ir skriejant Mėnuliui aplink Žemę, tempimo ašis taip pat sukasi, nes ji visą laiką nukreipta į Mėnulį. Todėl potvyniai ir atoslūgiai kartojasi vidutiniškai kas 12 val. 26 min. Potvyniai ir atoslūgiai geriausiai pastebimi vandenynų ir atvirų jūrų pakrantėse; čia vandens lygis svyruoja nuo keliasdešimt centimetrų iki kelių net ir keliolikos metrų, nelygu dugno reljefas ir kranto vingiai. Žemynų pluta dėl potvynių ir atoslūgių svyruoja 30-40 cm. To svyravimo nejaučiame, nes jis nestai-

gus : ppluta pamažu tolygiai kyla, paskui taip pat slūgsta. Atmosferos potvynius ir atoslūgius rodo barometras.

Žemėje potvynius ir atoslūgius sukelia ir kiti kosminiai kūnai, pirmiausia Saulė. Kadangi potvynio poveikis yra atvirkščiai proporcingas nuotolio kubui, tai Saulės poveikis, nepaisant milžiniškos jos masės, 2,2 karto mažesnis negu Mėnulio. O planetų dėl jų mažos, palyginti su Saule, masės ir dėl didelio nuotolio potvynio poveikis tiesiog nejaučiamas.

Mėnulio sinodinis periodas yra 29,5 vidutinės saulinės paros – tiek laiko jame trunka para.

Žemei ssukantis apie ašį, potvynio banga slinkdama mažina žemės sukimosi greitį. Yra pagrįstų duomenų, kad prieš 500 mln. metų Žemės para truko apie 21 dabartinę valandą ir metus sudarė ne 365, bet 405 dienos.

Mažėjant Žemės sukimosi greičiui, taip pat mmažėjo ir Mėnulio sukimosi apie ašį greitis, kol Mėnulio sukimosi apie ašį ir skriejimo aplink Žemę periodai susilygino. Dabar Mėnulis per mėnesį apskrieja Žemę ir apsisuka kartą apie savo.

Todėl jis ir atsigręžęs į Žemę vis ta pačia puse. Po kokių 50 milijardų metų Žemės para turėtų susilyginti su Mėnulio apskriejimo periodu.

Iš energijos tvermės dėsnio išplaukia dar vienas reiškinys : Mėnulis tolsta nuo Žemės, jo regimasis skersmuo mažėja. Dėl to visiškų Saulės užtemimų trukmė mažėja, ir ilgainiui nuo Žemės Saulės užtemimai bus matomi tik žiediniai ir daliniai.

Į Mėnulio paviršių nusėdo milijardai tonų iš Saulės išmestų atomų, jo akme-

nyse įmanoma atsekti seniausius kosminių dalelių trekus. Taigi Mėnulio pluta yra ne tik paties Mėnulio, bet ir Saulės praeities veidrodis. Mums nnepaprastai svarbu perskaityti šią “ istorinę knygą”, nes visi reiškiniai, kuriuos pergyveno Mėnulis, neišvengiamai paliesdavo ir Žemę.

Mėnulis nuo seno liudijo, kad yra ir daugiau panašių į Žemę kūnų. Jis tapo ir pirmuoju kosminių reisų taikiniu. Dar šiame amžiuje tikimasi įrengti Mėnulyje mokslines bazes, juk Mėnulis – ideali vieta astronominėms observatorijoms ir ir būsimų žvaigždėlaivių kosmodromams. Galbūt ateityje Mėnulis taps žaliavų šalti-

niu, kuriant kosmines gyvenvietes.

Raimondas Ulmanas friendsfriends@xxx.lt