Что такое Луна?

Наше знакомство с миром планет мы начинаем с естественного спутника Земли, — так хорошо знакомой всем школьникам и студентам, рабочим и академикам, поэтам и бухгалтерам, — с Луны.

Луну наблюдали невооруженным глазом и изучали особенности ее движения...

Диск Луны разглядели в телескоп, открыли горы и трещины, кратеры, моря и океаны, измерили высоту гор и глубину впадин...

Радиолокаторы с превеликой тщательностью «ощупали» поверхность Луны, измерили расстояние до нашего спутника.

Ракеты с автоматическими станциями разведали космическую обстановку в районе Луны.

Автоматы доставили на Землю образцы лунного грунта.

На «пыльных тропинках» Луны отпечатались рифленые подошвы ботинок первых астронавтов.

На Луне работают передвижные лаборатории — луноходы.

Что же такое Луна?

«Голова всевидящего бога, — говорили древние славяне и германцы, — молодого, сильного, который по ночам прилетает на Землю».

Луна — Селена по-гречески — дочь титана Гипериона и Тейи — богини света, сестра Гелиоса — Солнца. Коварные титаны из зависти истребили все семейство Гипериона, но боги спасли Селену и Гелиоса и превратили их в светила.

Каждую ночь окрыленная Селена с золотым венцом на голове мчит по небу в колеснице, запряженной парой белоснежных коней, скрываясь по утрам в океане. Однажды заметила она на Земле прекрасного юношу — охотника Эндимиона — и полюбила его нежно и страстно. Узнав об этом, Зевс предложил юноше выбрать себе судьбу. Бессмертия и вечной юности попросил Эндимион. «Это судьба богов, а ты всего лишь смертный, — ответил Зевс, — но из любви к Селене я исполню твою просьбу. Одно лишь будет отличать тебя от богов — бессмертие и юность сохранишь ты в непробудном сне!» С тех пор уже много лет спит Эндимион в недоступной пещере Латма в горах Карии. И каждый месяц Селена, оставив колесницу, спускается в пещеру, чтобы полюбоваться спящим красавцем. Возвращается она печальной. Так рассказывали мифы.

«Королева тишины», — писал поэт Гораций. «Сверкающее око ночи», — декламировал Пиндар.

«Луна? Да это просто головка зеленого сыра!» — хохотал великий насмешник Рабле, автор книги «Гаргантюа и Пантагрюэль», которому до смерти надоели высокопарные сравнения.

Однажды тиран сиракузский, который брал уроки астрономии у Архимеда, заметил в начале лекции:

— Избавь меня от сухой математики и переходи скорей к рассказам о небе.

Но Архимед ответил, не меняя тона:

— Нет, мы будем продолжать говорить о цифрах, ибо в астрономии нет другого пути и для царей.

Попробуем и мы начать с определения и «сухих» цифр.

Луна — единственный естественный спутник Земли и самое близкое к нам крупное небесное тело.

Среднее расстояние от Луны до Земли 384 000 км, что составляет 30 диаметров земного шара. Мы говорим о среднем расстоянии, потому что орбита Луны эллиптическая. Наименьшее расстояние до Земли (перигей) — 363000 км, наибольшее (апогей) — 405 500 км. Зная расстояние до Луны, нетрудно определить ее радиус, если измерить угловые размеры спутника. Земной наблюдатель видит радиус Луны под углом одной четверти градуса. Тогда задача решается просто из чертежа: 0,25/360° = R/(2πl), где l = 384 000 км. Получается, что радиус Луны равен примерно 1680 км, ровно в четыре раза меньше радиуса Земли.

Измерение радиуса Луны

А так как объем шара пропорционален кубу его радиуса, то объем Луны должен быть (1/4)³ = 1/64 — шестьдесят четыре раза меньше земного и составлять примерно 2·10²⁵ см³.

Масса Луны раз в восемьдесят меньше массы нашей планеты. Для рядового спутника, каких к сегодняшнему дню насчитывается в Солнечной системе 32 штуки, Луна и великовата, и тяжела! Может, она вовсе не спутник? Но тогда что же такое Луна?

«Сухая математика» нам помогла мало, обратимся к истории. Попробуем отыскать самое начало, добраться до рождения Луны...

Наука о происхождении планет и их спутников — космогония — фактически родилась в XVIII веке, когда известный французский естествоиспытатель Жорж Бюффон отказался от библейской сказки о сотворении мира богом. Бюффон выдвинул гипотезу, согласно которой комета, ударившись о Солнце, выбросила из нашего светила такую массу солнечного вещества, что его хватило на образование всех планет.

Десять лет спустя немецкий философ Иммануил Кант издал анонимно книгу, в которой утверждал, что и Солнце и окружающие его планеты сами собой сконденсировались из рассеянной во Вселенной материи. Впрочем, книгу Канта не заметили. А сам он не стал развивать свои взгляды, занявшись иными вопросами философии. И лишь в начале XIX века, когда известный французский астроном Пьер Лаплас выступил со своей гипотезой, имя Канта снова всплыло в памяти людей.

Лаплас описал происхождение Солнца и планет из сплющенной раскаленной газопылевой туманности. По его мнению, гигантское пылевое облако постепенно охлаждалось и начинало сжиматься. При этом оно распадалось на отдельные кольца. Раскаленные пыль и газ центральной части образовали Солнце, кольца же дали начало планетам и спутникам. Гипотеза Лапласа была очень похожа на кантовскую. И потому их объединили и стали называть «небулярной гипотезой Канта и Лапласа». Слово «небулярная» произошло от латинского «Nebula», что означает «туманность».

Эта гипотеза была настолько проста и наглядна, что почти полтора века считалась непревзойденной. И только открытие спутников Урана — Титана и Оберона — поселило первые сомнения. Дело заключается в том, что оба небесных тела вращаются вокруг Урана не в плоскости его орбиты, а почти перпендикулярно ей. Но если все произошло из одного сплющенного облака, такого быть не должно. Этого небулярная гипотеза не допускала. Еще хуже стало, когда выяснилось, что не все спутники обращаются вокруг своих планет в одну сторону. Стройная небулярная гипотеза затрещала по швам. Окончательно же взгляды Канта и Лапласа были отвергнуты во второй половине XIX века, когда ученые достаточно хорошо разработали кинетическую теорию газов. Новая теория утверждала, что газопылевые кольца не могли сконденсироваться в планеты. Наоборот, они обязаны были рассеяться в пространстве. Были обнаружены и другие неувязки.

На смену небулярной гипотезе должна была прийти новая, базирующаяся на последних достижениях науки. И вот автором таковой выступил английский астроном Д. Джинс. Он предположил, что некогда случайно проходившая мимо одинокого Солнца массивная звезда вырвала из недр нашего светила длинную сигарообразную струю раскаленного вещества. Струя разделилась на три части. Первая — ближайшая к Солнцу — упала обратно на его поверхность. Из второй образовались планеты и спутники. А третья рассеялась в пространстве... Вы спросите: «Может ли так быть?». Может, конечно. Но только очень уж мала вероятность встречи в космосе двух звезд. Многовато свободного места. В общем, с математикой и в этой гипотезе не все обстояло чисто.

Можно еще перечислить много гипотез, касающихся происхождения планетной системы Солнца. Если заняться классификацией, то все гипотезы можно грубо разделить на два вида: небулярные, предполагающие спокойное, постепенное образование планет из рассеянной межзвездной материи, и катастрофические, которые основываются на исключительном, случайном обстоятельстве. Сегодня наибольшей популярностью пользуется теория советского ученого О.Ю. Шмидта. Суть ее заключается в том, что планеты и спутники Солнечной системы образовались из холодного газопылевого облака, захваченного полем притяжения Солнца. Но и эта гипотеза не считается последним словом в науке. Московский астроном В. Сафронов считает, что холодные тела Солнечной системы «слепились» не из пыли, как предполагал Шмидт, а из крупных глыб и отдельных астероидов. Потому, дескать, так неоднороден состав небесных тел, в том числе и Земли. Существуют и другие точки зрения, развивающие и дополняющие гипотезу Шмидта.

Ну, а какие идеи существуют по поводу происхождения Луны?.. Здесь трудности усугубляются тем, что пока неизвестно вообще, чем является Луна. Спутник ли это, образовавшийся одновременно с Землей из общего протопланетного облака, или кусок уже готовой Земли, оторванный неизвестными силами? А может быть, Луна — бывшая самостоятельная планета, захваченная полем тяготения Земли.

В конце прошлого века английский математик Джордж Дарвин, сын известного всем автора эволюционной теории и естествоиспытателя, изучая явления приливов и отливов, предложил гипотезу, согласно которой некогда мягкая, еще неостывшая Протоземля, под влиянием притяжения Солнца, вытянулась и разорвалась на две неравные части, дав начало будущему спутнику — Протолуне. Прошло время, Протолуна приобрела собственное вращение, шарообразную форму и устойчивую орбиту, превратившись в Луну. Дарвин даже указывал место, откуда во время одного из особенно сильных приливов выросла и оторвалась гигантская волна неостывшей материи — Тихий океан.

Прошло немного времени — и соотечественник Дарвина Гарольд Джефрис блестяще доказал, что даже на заре рождения Солнечной системы масса Земли не могла быть в таком состоянии текучести, чтобы, удовлетворяя условиям Дарвина, разорваться на части.

Часть пути Земли и Луны вокруг Солнца

Значит, гипотеза Дж. Дарвина ошибочна? Зачем же мы на ней остановились? Важность ее заключается не только в механике происхождения нашего спутника. Она определяет собой взгляд на то, что Земля и Луна, если и не мать с дочкой, то, во всяком случае, родные сестры. Эта точка зрения объединяет под своими знаменами как сторонников постепенного эволюционного развития Солнечной системы (и, в частности, системы Земля — Луна), так и приверженцев катастрофической школы. Первые — оптимисты, твердо убежденные в планомерном развитии Вселенной по законам спокойной эволюции. Вторые — люди более нервного темперамента, склонные к пессимистическим взглядам. Они считают, что миры рождаются в условиях невероятных потрясений. Страшные катаклизмы должны были пережить планеты Солнечной системы в прошлом. Одной из таких катастроф могло явиться и отторжение Луны от Земли.

Однако, несмотря на различие темпераментов, и оптимисты и пессимисты дружно стоят на том, что Луна с Землей суть образования родственные и произошли одновременно. Но существует и отряд сторонников прямо противоположного взгляда.

В 1950 году американский астроном, профессор Калифорнийского университета, лауреат Нобелевской премии, доктор Гарольд Юри выдвинул новую гипотезу. Луна — это результат космической катастрофы! Г. Юри соглашается с тем, что Луна и Земля произошли от одного облака — праматерии. Но Луна уже была готовой, вполне сформированной маленькой самостоятельной планеткой, когда, блуждая в еще не рассеявшемся тумане первоначального облака, она столкнулась с каким-то небесным телом, потеряла скорость, сбилась с орбиты и была захвачена Землей. Таким образом, Луна, по мнению Юри, двоюродная сестра Земли, «изловленная» последней на ранней стадии развития Солнечной системы.

Эта гипотеза получила весьма романтическое развитие. Генри Беллами и Ганс Гербигер предположили, что некогда, и даже не так уж давно, между орбитами Марса и Земли двигалась вокруг Солнца самостоятельная планетка Луна. Время от времени, как и полагалось по законам небесной механики, Земля и Луна встречались. Тяжелая Земля каждый раз «тянула» к себе Луну, и Луна понемножку теряла скорость. И наконец всего лишь 10—15 тысячелетий назад произошла катастрофа. У Луны не хватило скорости, чтобы вырваться из земного плена, и она навсегда осталась ее спутником. Этот захват дорого обошелся обеим планетам: гигантские волны приливов и воздушные бури на Земле, полная потеря атмосферы и, может быть, гидросферы Луной.

Интерес к этой гипотезе объясняется еще и тем, что во многих очень древних мифах ничего не говорится о Луне, будто ее и не было. А гибель Атлантиды и время страшных катастроф относятся как раз к периоду 10—15-тысячелетней давности... Некоторые народы даже прямо указывают дату своего происхождения в долунный период. Так, Аристотель свидетельствует, что Аркадия, заселенная раньше варварами, была очищена от аборигенов и заселена теперешними обитателями еще до того момента, как появилась на небе Луна.

Историк Феодор уточняет время появления спутника Земли. Он пишет: «Это случилось незадолго до рождения Геркулеса».

Так чем же все-таки является Луна? Дочерью или сестрой Земли? Самостоятельной планетой или обломком нашей? Спутником или равноправным членом небесной системы Земля — Луна? Чтобы ответить на этот вопрос, давайте попробуем собрать и соединить кое-что из того, что мы знаем сегодня о самом близком (и таком далеком) небесном теле — Луне.