Луна

I

Лу́на (Luna)

Альваро де (1388, Каньете, — июнь 1453, Вальядолид), граф, коннетабль (верховный главнокомандующий) Кастилии (с 1423). Фаворит кастильского короля Хуана II. Будучи фактическим правителем Кастилии, Л. вёл борьбу с крупными феодалами за укрепление королевской власти. Стремился усилить центральный аппарат государства, повысить значение королевских чиновников, подчинить церковь королевской власти. В 1445 одержал победу над восставшей знатью в битве при Ольмедо. Под нажимом знати Л. несколько раз отстранялся от власти, в 1453 был обвинён в колдовстве и казнён.

Лит.: Розенберг А. М., Коннетабль Кастильский Альваро де-Луна и его борьба с силами феодальной реакции, «Учёные записки Ленинградского государственного педагогического института имени Герцена», 1941, т. 45.

II

Лу́на (Luna)

Антонио (29.10.1866, Манила, — 5.6.1899, Кабанатуан), деятель филиппинского национально-освободительного движения. После начала американо-филиппинской войны 1899—1901 (См. Американо-филиппинская война 1899-1901) назначен главнокомандующим, в мае 1899 — помощником военного министра. Выступал за решительную борьбу против оккупантов, арестовал министров — сторонников компромисса с США. Убит личной охраной президента Э. Агинальдо, который позднее ложно обвинил Л. в намерении «узурпировать власть».

III

Луна́

единственный естественный спутник Земли и ближайшее к нам небесное тело; астрономический знак .

Движение Луны. Л. движется вокруг Земли со средней скоростью 1,02 км/сек по приблизительно эллиптической орбите в том же направлении, в котором движется подавляющее большинство других тел Солнечной системы, то есть против часовой стрелки, если смотреть на орбиту Л. со стороны Северного полюса мира. Большая полуось орбиты Л., равная среднему расстоянию между центрами Земли и Л., составляет 384 400 км (приблизительно 60 земных радиусов), что соответствует горизонтальному экваториальному Параллаксу 57’ 2“ ,6. Вследствие эллиптичности орбиты (эксцентриситет равен 0,0549) и возмущений расстояние до Л. колеблется между 356 400 и 406 800 км. В результате и видимый угловой диаметр Л., на ср. расстоянии равный 31’ 5“», изменяется от 33’ 32“» до 29’ 20“» (то есть бывает больше или меньше солнечного). Период обращения Л. вокруг Земли, так называемый сидерический (звёздный) месяц равен 27,32166 сут, но подвержен небольшим колебаниям и очень малому вековому сокращению. Движение Л. вокруг Земли очень сложно, и его изучение составляет одну из труднейших задач небесной механики. Эллиптическое движение представляет собой лишь грубое приближение, на него накладываются многие возмущения, обусловленные притяжением Солнца, планет и сплюснутостью Земли. Главнейшие из этих возмущений, или неравенств (так называемое уравнение центра, эвекция, вариация, годичное неравенство), были открыты из наблюдений задолго до теоретического вывода их из закона всемирного тяготения. Притяжение Л. Солнцем в 2,2 раза сильнее, чем Землёй, так что, строго говоря, следовало бы рассматривать движение Л. вокруг Солнца и возмущения этого движения Землёй. Однако, поскольку исследователя интересует движение Л., каким оно видно с Земли, гравитационная теория, которую разрабатывали многие крупнейшие учёные, начиная с И. Ньютона, рассматривает движение Л. именно вокруг Земли. В 20 веке пользуются теорией американского математика Дж. Хилла, на основе которой американский астроном Э. Браун вычислил (1919) математические ряды и составил таблицы, содержащие широту, долготу и параллакс Л.; аргументом служит время. Ряды в общей сложности содержат до 1500 членов, выведенных на основании чисто гравитационного действия. Для лучшего согласия с результатами наблюдений Л. в теорию был добавлен значительный эмпирический член, который не мог быть объяснён с точки зрения гравитационной теории. Но в 30-х годах 20 века было установлено, что введение этого члена связано не с отклонением движения Л. от гравитационной теории, а с неточностью системы измерения времени, в основе которой лежало Вращение Земли вокруг оси, оказавшееся неравномерным. В современной теории движения Л. этот эмпирический член не учитывается, а вводится соответствующая поправка во всемирное Время и таким образом осуществляется переход к равномерно текущему эфемеридному времени, которое и служит аргументом в таблицах Брауна.

Плоскость орбиты Л. наклонена к эклиптике под углом 5° 8’ 43”», подверженным небольшим колебаниям. Точки пересечения орбиты с эклиптикой, называются восходящим и нисходящим узлами, имеют неравномерное попятное движение и совершают полный оборот по эклиптике за 6794 сут (около 18,6 года), вследствие чего Л. возвращается к одному и тому же узлу через интервал времени — так называемый драконический месяц, — более короткий, чем сидерический и в среднем равный 27,21222 сут; с этим месяцем связана периодичность солнечных и лунных затмений (См. Затмения). Л. вращается вокруг оси, наклоненной к плоскости эклиптики под углом 88° 28’, с периодом, точно равным сидерическому месяцу, вследствие чего она повёрнута к Земле всегда одной и той же стороной. Такое совпадение периодов осевого вращения и орбитального обращения не случайно, а вызвано трением приливов (смотри Приливы и отливы), которое Земля производила в твёрдой или некогда жидкой оболочке Л. Однако сочетание равномерного вращения с неравномерным движением по орбите вызывает небольшие периодические отклонения от неизменного направления к Земле, достигающие 7° 54’ по долготе, а наклон оси вращения Л. к плоскости её орбиты обусловливает отклонения до 6° 50’ по широте, вследствие чего в разное время с Земли можно видеть до 59% всей поверхности Л. (хотя области близ краев лунного диска видны лишь в сильном перспективном ракурсе); такие отклонения называются либрацией Луны (См. Либрация луны). Плоскости экватора Л., эклиптики и лунной орбиты всегда пересекаются по одной прямой (закон Кассини).

Форма Луны очень близка к шару с радиусом 1737 км, что равно 0,2724 экваториального радиуса Земли. Площадь поверхности Л. составляет 3,8․10⁷ км² (то есть 0,0743 — ³/₄₀ земной), а объём 2,2․10²⁵ см³ (то есть 0,0203 — ¹/₄₉ объёма Земли). Более детальное определение фигуры Л. затруднено тем, что на Л., из-за отсутствия океанов, нет явно выраженной уровенной поверхности, по отношению к которой можно было бы определить высоты и глубины; кроме того, поскольку Л. повёрнута к Земле одной стороной, измерять с Земли радиусы точек поверхности видимого полушария Л. (кроме точек на самом краю лунного диска) представляется возможным лишь на основании слабого стереоскопического эффекта, обусловленного либрацией. Изучение либрации позволило оценить разность главных полуосей эллипсоида Л. Полярная ось меньше экваториальной, направленной в сторону Земли, примерно на 700 м и меньше экваториальной оси, перпендикулярной направлению на Землю, на 400 м. Таким образом, Луна, под влиянием приливных сил, немного вытянута в сторону Земли. Масса Л. точнее всего определяется из наблюдений её искусственных спутников. Она в 81,3 раза меньше массы Земли, что соответствует 7,35․10²⁵ г. Средняя плотность Л. равна 3,34 г/см² (0,61 средней плотности Земли). Ускорение силы тяжести на поверхности Л. в 6 раз меньше, чем на Земле, равно 162,3 см/сек² и уменьшается на 0,187 см/сек² при подъёме на 1 км. Первая космическая скорость 1680 м/сек, а вторая 2375 м/сек. Вследствие малого притяжения Л. не могла удержать вокруг себя газовой оболочки, а также воду в свободном состоянии.

Фазы Луны. Не будучи самосветящейся, Л. видна только в той части, куда падают солнечные лучи, либо непосредственно, либо отражённые Землёй. Этим объясняются фазы Луны (см. рис.). Каждый месяц Л., двигаясь по орбите, проходит примерно между Солнцем и Землёй и обращена к нам своей тёмной стороной, в это время происходит новолуние. Через один-два дня после этого на западной части неба появляется узкий яркий серп «молодой» Л. Остальная часть лунного диска бывает в это время слабо освещена Землёй, повёрнутой к Л. своим дневным полушарием; это слабое свечение Л. — так называемый Пепельный свет луны. Через 7 сут Л. отходит от Солнца на 90°; наступает первая четверть (см. рис.), когда освещена ровно половина диска Л. и терминатор, т. е. линия раздела светлой и тёмной стороны, становится прямой — диаметром лунного диска. В последующие дни терминатор становится выпуклым, вид Л. приближается к светлому кругу и через 14—15 сут наступает полнолуние. Затем западный край Л. начинает ущербляться; на 22-е сут наблюдается последняя четверть, когда Л. опять видна полукругом, но на сей раз обращенным выпуклостью к востоку. Угловое расстояние Л. от Солнца уменьшается, она опять становится суживающимся серпом и через 29¹/₂ сут вновь наступает новолуние. Промежуток между двумя последовательными новолуниями называется синодическим месяцем, имеющим среднюю продолжительность 29,53059 сут. Синодический месяц больше сидерического, так как Земля за это время проходит примерно ¹/₁₃ своей орбиты и Л., чтобы вновь пройти между Землёй и Солнцем, должна пройти дополнительно ещё ¹/₁₃ часть своей орбиты, на что тратится немногим более 2 сут. Если новолуние случается вблизи одного из узлов лунной орбиты, происходит солнечное затмение, а полнолуние близ узла сопровождается лунным затмением. Легко наблюдаемая смена фаз Л. послужила основой для ряда календарных систем (смотри Календарь).

Поверхность Луны довольно тёмная, её альбедо равно 0,073, то есть она отражает в среднем лишь 7,3% световых лучей Солнца. Визуальная звёздная величина полной Л. на среднем расстоянии равна — 12,7; она посылает в полнолуние на Землю в 465 000 раз меньше света, чем Солнце. В зависимости от фаз, это количество света уменьшается гораздо быстрее, чем площадь освещенной части Л., так что когда Л. находится в четверти и мы видим половину её диска светлой, она посылает нам не 50%, а лишь 8% света от полной Л. Показатель цвета лунного света равен +1,2, то есть он заметно краснее солнечного. Л. вращается относительно Солнца с периодом, равным синодическому месяцу, поэтому день на Л. длится почти 15 суток и столько же продолжается ночь. Не будучи защищена атмосферой, поверхность Л. нагревается днём до +110° С, а ночью остывает до -120° С, однако, как показали радионаблюдения, эти огромные колебания температуры проникают вглубь лишь на несколько дм вследствие чрезвычайно слабой теплопроводности поверхностных слоев. По той же причине и во время полных лунных затмений нагретая поверхность быстро охлаждается, хотя некоторые места дольше сохраняют тепло, вероятно, вследствие большой теплоёмкости (так называемые «горячие пятна»).

Даже невооружённым глазом на Л. видны неправильные темноватые протяжённые пятна, которые были приняты за моря: название сохранилось, хотя и было установлено, что эти образования ничего общего с земными морями не имеют. Телескопические наблюдения, которым положил начало в 1610 Г. Галилей, позволили обнаружить гористое строение поверхности Л. Выяснилось, что моря — это равнины более тёмного оттенка, чем другие области, иногда называют континентальными (или материковыми), изобилующие горами, большинство которых имеет кольцеобразную форму (кратеры). По многолетним наблюдениям были составлены подробные карты Л. Первые такие карты издал в 1647 Я. Гевелий в Данциге (Гданьск). Сохранив термин «моря», он присвоил названия также и главнейшим лунным хребтам — по аналогичным земным образованиям: Апеннины, Кавказ, Альпы. Дж. Риччоли из Феррары в 1651 дал обширным тёмным низменностям фантастические названия: Океан Бурь, Море Кризисов, Море Спокойствия, Море Дождей и так далее, меньшие примыкающие к морям тёмные области он назвал заливами, например Залив Радуги, а небольшие неправильные пятна — болотами, например Болото Гнили. Отдельные горы, главным образом кольцеобразные, он назвал именами выдающихся учёных: Коперник, Кеплер, Тихо Браге и другие. Эти названия сохранились на лунных картах и поныне, причём добавлено много новых имён выдающихся людей, учёных более позднего времени. На картах обратной стороны Л., составленных по наблюдениям, выполненным с космических зондов и искусственных спутников Л., появились имена К. Э. Циолковского, С. П. Королева, Ю. А. Гагарина и других. Подробные и точные карты Л. были составлены по телескопическим наблюдениям в 19 веке немецкими астрономами И. Медлером, И. Шмидтом и другими. Карты составлялись в ортографической проекции для средней фазы либрации, то есть примерно такими, какой Л. видна с Земли. В конце 19 века начались фотографические наблюдения Л. В 1896—1910 большой атлас Л. был издан французскими астрономами М. Леви и П. Пьюзе по фотографиям, полученным на Парижской обсерватории; позже фотографический альбом Л. издан Ликской обсерваторией в США, а в середине 20 века Дж. Койпер (США) составил несколько детальных атласов фотографий Л., полученных на крупных телескопах разных астрономических обсерваторий. С помощью современных телескопов на Л. можно заметить (но не рассмотреть) кратеры размером около 0,7 км и трещины шириной в первые сотни метров.

Рельеф лунной поверхности был в основном выяснен в результате многолетних телескопических наблюдений. «Лунные моря», занимающие около 40% видимой поверхности Л., представляют собой равнинные низменности, пересечённые трещинами и невысокими извилистыми валами; крупных кратеров на морях сравнительно мало. Многие моря окружены концентрическими кольцевыми хребтами. Остальная, более светлая поверхность покрыта многочисленными кратерами, кольцевидными хребтами, бороздами и так далее. Кратеры менее 15—20 км имеют простую чашевидную форму; более крупные кратеры (до 200 км) состоят из округлого вала с крутыми внутренними склонами, имеют сравнительно плоское дно, более углублённое, чем окружающая местность, часто с центральной горкой. Высоты гор над окружающей местностью определяются по длине теней на лунной поверхности или фотометрическим способом. Таким путём были составлены гипсометрические карты масштаба 1 : 1 000 000 на большую часть видимой стороны. Однако абсолютные высоты, расстояния точек поверхности Л. от центра фигуры или массы Л. определяются очень неуверенно, и основанные на них гипсометрические карты дают лишь общее представление о рельефе Л. Гораздо подробнее и точнее изучен рельеф краевой зоны Л., которая, в зависимости от фазы либрации, ограничивает диск Л. Для этой зоны немецкий учёный Ф. Хайн, советский учёный А. А. Нефедьев, американский учёный Ч. Уотс составили гипсометрические карты, которые используются для учёта неровностей края Л. при наблюдениях с целью определения координат Л. (такие наблюдения производятся меридианными кругами и по фотографиям Л. на фоне окружающих звёзд, а также по наблюдениям покрытий звёзд Л.). Микрометрическими измерениями определены по отношению к лунному экватору и среднему меридиану Л. селенографические (от греческого selene — Луна) координаты нескольких основных опорных точек, которые служат для привязки большого числа других точек поверхности Л. Основной исходной точкой при этом является небольшой правильной формы и хорошо видимый близ центра лунного диска кратер Мёстинг А. Структура поверхности Л. была в основном изучена фотометрическими и поляриметрическими наблюдениями, дополненными радиоастрономическими исследованиями.

Кратеры на лунной поверхности имеют различный относительный возраст: от древних, едва различимых, сильно переработанных образований до очень чётких в очертаниях молодых кратеров, иногда окруженных светлыми «лучами». При этом молодые кратеры перекрывают более древние. В одних случаях кратеры врезаны в поверхность лунных морей, а в других — горные породы морей перекрывают кратеры. Тектонические разрывы то рассекают кратеры и моря, то сами перекрываются более молодыми образованиями. Эти и другие соотношения позволяют установить последовательность возникновения различных структур на лунной поверхности; в 1949 советский учёный А. В. Хабаков разделил лунные образования на несколько последовательных возрастных комплексов. Дальнейшее развитие такого подхода позволило к концу 60-х годов составить среднемасштабные геологические карты на значительной часть поверхности Л. Абсолютный возраст лунных образований известен пока лишь в нескольких точках; но, используя некоторые косвенные методы, можно установить, что возраст наиболее молодых крупных кратеров составляет десятки и сотни млн. лет, а основная масса крупных кратеров возникла в «доморской» период, 3—4 млрд. лет назад.

В образовании форм лунного рельефа принимали участие как внутренние силы, так и внешние воздействия. Расчёты термической истории Л. показывают, что вскоре после её образования недра были разогреты радиоактивным теплом и в значительной мере расплавлены, что привело к интенсивному вулканизму на поверхности. В результате образовались гигантские лавовые поля и некоторое количество вулканических кратеров, а также многочисленные трещины, уступы и другое. Вместе с этим на поверхность Л. на ранних этапах выпадало огромное количество метеоритов и астероидов — остатков протопланетного облака, при взрывах которых возникали кратеры — от микроскопических лунок до кольцевых структур поперечником во много десятков, а возможно и до нескольких сотен км. Из-за отсутствия атмосферы и гидросферы значительная часть этих кратеров сохранилась до наших дней. Сейчас метеориты выпадают на Луну гораздо реже; вулканизм также в основном прекратился, поскольку Л. израсходовала много тепловой энергии, а радиоактивные элементы были вынесены во внешние слои Л. Об остаточном вулканизме свидетельствуют истечения углеродосодержащих газов в лунных кратерах, спектрограммы которых были впервые получены советским астрономом Н. А. Козыревым.

Происхождение Луны окончательно ещё не установлено. Наиболее разработаны три разные гипотезы. В конце 19 века Дж. Дарвин выдвинул гипотезу, согласно которой Л. и Земля первоначально составляли одну общую расплавленную массу, скорость вращения которой увеличивалась по мере её остывания и сжатия; в результате эта масса разорвалась на две части: большую — Землю и меньшую — Л. Эта гипотеза объясняет малую плотность Л., образованной из внешних слоев первоначальной массы. Однако она встречает серьёзные возражения с точки зрения механизма подобного процесса; кроме того, между породами земной оболочки и лунными породами есть существенные геохимические различия.

Гипотеза захвата, разработанная немецким учёным К. Вейцзеккером, шведским учёным Х. Альфвеном и американским учёным Г. Юри, предполагает, что Л. первоначально была малой планетой, которая при прохождении вблизи Земли в результате воздействия тяготения последней превратилась в спутник Земли. Вероятность такого события весьма мала, и, кроме того, в этом случае следовало бы ожидать большего различия земных и лунных пород.

Согласно третьей гипотезе, разрабатывавшейся советским учёными — О. Ю. Шмидтом и его последователями в середине 20 века, Л. и Земля образовались одновременно путём объединения и уплотнения большого роя мелких частиц. Но Л. в целом имеет меньшую плотность, чем Земля, поэтому вещество протопланетного облака должно было разделиться с концентрацией тяжёлых элементов в Земле. В связи с этим возникло предположение, что первой начала формироваться Земля, окруженная мощной атмосферой, обогащенной относительно летучими силикатами; при последующем охлаждении вещество этой атмосферы сконденсировалось в кольцо планетезималей, из которых и образовалась Л. Последняя гипотеза на современном уровне знаний (70-е годы 20 века) представляется наиболее предпочтительной.

Новый этап исследования Луны начался с запуском к Л. первых автоматических межпланетных станций (АМС). Исследования ведутся в СССР при помощи АМС «Луна» (к сентябрю 1973 запущена 21 АМС) и «Зонд», в США выполнены программы «Рейнджер», «Лунар Орбитер», «Сервейер» и «Аполлон» (о первых 13 запусках смотри статью «Аполлон», о 14—17-м смотри в таблице при статье Космонавтика). В начале 1959 в СССР АМС «Луна-1» была впервые сообщена вторая космическая скорость и таким образом была создана первая искусственная планета. АМС «Луна-2» доставила 14 сентября 1959 на Л. вымпел с изображением Государственного герба СССР, а 7 октября 1959 АМС «Луна-3», пролетев на расстоянии около 65 000 км от Л., впервые сфотографировала около ¹/₃ обратной её стороны. Переданные с помощью телевидения изображения позволили составить первый атлас обратной стороны Л. 20 июля 1965 АМС «Зонд-3» доставила значительно более чёткие изображения почти всей остальной части обратной стороны Л., которая отличается от видимой почти полным отсутствием морей, за редкими исключениями (например, Море Москвы). Почти вся поверхность гориста и покрыта кратерами различных размеров. На обратной стороне Л. были обнаружены цепочки кратеров длиной до нескольких сотен километров. В результате исследований фотографий обратной стороны Л., снятых АМС «Луна-3» и «Зонд-3», в СССР был выпущен «Атлас обратной стороны Луны» с каталогом около 4000 впервые обнаруженных образований. В 1966 — 1967 по материалам этого «Атласа» и снимкам видимой с Земли поверхности Луны в СССР были составлены и опубликованы первая в мире полная карта Л. (см. рис.) и полный глобус Л.; в 1968 выпущен атлас из 7 карт экваториальной зоны видимого полушария Л.

Американская АМС «Рейнджер-7», запущенная 28 июля 1964 на Л., передала около 200 фотографий с расстояний от 1800 до 0,3 км; на снимках видно, что кратеры размерами от видимых с Земли до 1—2 м в диаметре встречаются и на кажущейся гладкой поверхности морей. АМС «Луна-9», запущенная 31 января 1966, впервые совершила 3 февраля 1966 мягкую посадку на Л. С её помощью была передана на Землю панорама окружающей местности. На поверхности мелкозернистого строения были видны отдельные камни или комья, вероятно, выброшенные при падении метеоритов или при вулканических извержениях. АМС «Луна-10», запущенная 31 марта 1966, стала 3 апреля 1966 первым искусственным спутником Луны (См. Искусственные Спутники Луны). В июне — декабре 1966 американские и советские космические аппараты произвели исследования механических свойств грунта, определив его плотность и прочность. Самый верхний слой имеет плотность 1,1—1,2 г/см³ и выдерживает нагрузку до 1 кг/см², но уже на глубине немногих дм плотность и прочность значительно возрастают. Американские искусственные спутники Л. серии «Лунар Орбитер» передали на Землю среднемасштабные фотографии почти всей поверхности Л. и крупномасштабные фотографии ряда отдельных участков. Измерения скорости движения этих спутников вокруг Л. позволили составить гравитационные карты Л. При этом оказалось, что в районе круглых морей залегают массы вещества повышенной плотности (масконы).

21 июля 1969 на Л. впервые высадились люди — американские космонавты Н. Армстронг и Э. Олдрин, доставленные туда космическим кораблём «Аполлон-11». При последующих запусках кораблей «Аполлон» на Л. побывало ещё 10 человек. Космонавты доставили на Землю несколько сотен кг образцов и провели на Л. ряд исследований: измерения теплового потока, магнитного поля, уровня радиации, интенсивности и состава солнечного ветра (потока частиц, приходящих от Солнца). Оказалось, что тепловой поток из недр Л. примерно втрое меньше, чем из недр Земли. В породах Л. обнаружена остаточная намагниченность, что указывает на существование у Л. в прошлом магнитного поля. На Л. были оставлены приборы, автоматически передающие информацию на Землю, в том числе сейсмометры, регистрирующие колебания в теле Л. Сейсмометры зафиксировали удары от падений метеоритов и «лунотрясения» внутреннего происхождения. По сейсмическим данным было установлено, что до глубины в несколько десятков км Л. сложена относительно лёгкой «корой», а ниже залегает более плотная «мантия». Продолжительность сейсмических колебаний на Л. (в несколько раз большая, чем на Земле), видимо, связана с сильной трещиноватостью верхней части «коры».

Одновременно проводились исследования Л. советскими АМС «Луна». В сентябре 1970 АМС «Луна-16» пробурила колонку грунта глубиной 35 см и доставила её на Землю. В ноябре 1970 АМС «Луна-17» доставила на Л. в Море Дождей Лунный самоходный аппарат «Луноход-1», который за 11 лунных дней (или 10¹/₂ мес) прошёл расстояние в 10 540 м и передал большое количество панорам, отдельных фотографий поверхности Л. и другую научную информацию. Установленный на нём французский отражатель позволил с помощью лазерного луча измерить расстояние до Л. с точностью до долей метра. В феврале 1972 АМС «Луна-20» доставила на Землю образцы лунного грунта, впервые взятые в труднодоступном районе Л. В январе 1973 АМС «Луна-21» доставила в кратер Лемонье (Море Ясности) «Луноход-2» для комплексного исследования переходной зоны между морским и материковым районами. «Луноход-2» работал 5 лунных дней (4 месяца), прошёл расстояние около 37 км. Переданная «Луноходом-2» панорама лунной поверхности изображена на рисунке.

Лунный грунт. Всюду, где совершали посадки космические аппараты, Л. покрыта так называемым реголитом. Это разнозернистый обломочно-пылевой слой толщиной от нескольких м до нескольких десятков м. Он возник в результате дробления, перемешивания и спекания лунных пород при падениях метеоритов и микрометеоритов. Вследствие воздействия солнечного ветра реголит насыщен нейтральными газами. Среди обломков реголита найдены частицы метеоритного вещества. По радиоизотопам было установлено, что некоторые обломки на поверхности реголита находились на одном и том же месте десятки и сотни млн. лет. Среди образцов, доставленных на Землю, встречаются породы двух типов: вулканические (лавы) и породы, возникшие за счёт раздробления и расплавления лунных образований при падениях метеоритов (стекла и брекчии). Основная масса вулканических пород сходна с земными базальтами, в них встречаются плагиоклазы, пироксены, ильменит, оливин, а также шпинель, циркон, апатит, металлическое железо, медь и другие. По-видимому, такими породами сложены все лунные моря. Кроме того, в лунном грунте встречаются обломки иных пород, сходных с земными норитами, анортозитами, дацитами, и так называемая KREEP — порода, обогащенная калием, редкоземельными элементами и фосфором. Очевидно, эти породы представляют собой обломки вещества лунных материков. «Луна-20» и «Аполлон-16», совершившие посадки на лунных материках, привезли оттуда породы типа анортозитов. Все типы пород (смотри таблицу) образовались в результате длительной эволюции расплавов в недрах Л. По ряду признаков лунные породы отличаются от земных: в них очень мало воды, мало калия, натрия и других летучих элементов, в некоторых образцах очень много титана и железа, но в целом Л. обеднена сидерофильными элементами. Возраст этих пород, определяемый по соотношениям радиоактивных элементов, равен 3—4,5 млрд. лет, что соответствует древнейшим периодам развития Земли.

Основные разновидности лунных пород^*

^*1 – морской базальт («Аполлон-11», среднее по четырем образцам); 2 – габбро-анортозит («Луна-20»); 3 – анортозит («Аполлон-15», №15415); 4 – норит, или «неморской базальт» («Аполлон-14», №14310); 5 – дацит («Аполлон-12», №12013).

Международно-правовые проблемы. Кардинальные правовые вопросы освоения Л. решены Договором о принципах деятельности государств по исследованию и использованию космического пространства, включая Луну и другие небесные тела (смотри Договор о космосе 1967). Однако значительные достижения в исследовании Л. выдвигают необходимость заключения специального международного договора, который регулировал бы различные аспекты деятельности государств на Л. Потребность в договоре, сфера действия которого ограничивается исключительно Л., вызывается особым положением Л., так как её исследование ведётся непосредственно людьми. В июне 1971 СССР представил на рассмотрение 26-й сессии Генеральной Ассамблеи ООН проект международного договора о Л., который передан для соответствующего изучения в Комитет ООН по использованию космического пространства в мирных целях. Советский проект направлен на обеспечение использования Л. исключительно в мирных целях. При осуществлении научных исследований на Л. государства не вправе ущемлять интересы других государств, препятствовать проведению ими аналогичных исследований. Конкретизируя Договор о космосе, запрещающий присвоение небесных тел, советский проект договора о Л. уточняет, что поверхность и недра Л. не могут быть собственностью какого-либо государства. Регламентируются также вопросы ответственности государств за ущерб, причинённый при использовании Л. Смотри также Космическое право.

Лит.: Луна, под редакцией А. В. Маркова, М.,1960; Атлас обратной стороны Луны, ч. 1—2, М., 1960—67; Новое о Луне, М.- Л., 1963; Первые панорамы лунной поверхности, т. 1—2, М., 1967—69; Введение в физику Луны, М., 1969; Хабаков А. В., Об основных вопросах истории развития поверхности Луны, М., 1949; Проблемы геологии Луны, М., 1969; Виноградов А., Соколов С., «Луноход-2»: Программа выполнена, «Правда», 1973, 20 ноября; Wilkins Н. P. and Moore P. A., The Moon, 2 ed., L., 1961; Physics and astronomy of the Moon, ed. Z. Kopal, N. Y. — L., 1962; Callatay V. de, Atlas de la Lune, P., 1962; Baldwin R. B., Themeasure of the Moon, Chi., 1963; Ranger VII photographs of the Moon, pt 1—3, Wash., 1964—65; Measure of the Moon, ed. Z. Kopaland C. L. Goudas, Dodrecht — N. Y., 1967; Alter D., Lunar atlas, N. Y., 1968.

А. А. Михайлов, А. П. Виноградов.

Луна в первой четверти (по рисунку чешского астронома И. Клепешты).

Луна в последней четверти (по рисунку чешского астронома И. Клепешты).

Снимок лунной поверхности, выполненный 18 февраля 1973 с борта самоходного аппарата «Луноход-2». Отчётливо видны следы колёс «Лунохода».

Фазы Луны.

IV

Луна́ («Луна́»)

наименование советской программы исследований Луны и серии автоматических межпланетных станций (АМС), запускаемых в СССР к Луне (См. Луна) начиная с 1959. Первое поколение АМС совершило перелёт с Земли к Луне без предварительного вывода на орбиту искусственного спутника Земли (ИСЗ), без проведения коррекций траектории и торможений в окололунном пространстве («Л.-1», «Л.-2», «Л.-3»). При запусках АМС второго поколения использовались более совершенные методы предварительного выведения на орбиту ИСЗ, старт с этой орбиты в сторону Луны, коррекции траектории перелёта и активные манёвры (торможение) в окололунном пространстве («Л.-4» — «Л.-14»).

Третье поколение АМС ещё более совершенно по своим возможностям. При запуске станций «Л.-15» — «Л.-21» применялись методы выведения на орбиту ИСЗ, старт с этой орбиты, коррекции траектории перелёта, вывод на орбиту искусственного спутника Луны (ИСЛ) с возможностью многократных коррекций её параметров, торможений и мягкой посадки станций в заданном районе Луны с большой точностью. К 1972 АМС обеспечили получение первых научных данных о Луне («Л.-1», «Л.-2», «Л.-3»), отработку мягкой посадки, испытание новых систем и доставку на поверхность Луны научных автоматических лунных станций («Л.-4», «Л.-8», «Л.-9», «Л.-13», «Л.-15», «Л.-18»), полёт, по орбите искусственного спутника Луны («Л-10», «Л.-11», «Л.-12», «Л.-14», «Л.-19»), взятие проб грунта в различных районах Луны и доставку его на Землю («Л.-16», «Л.-20»), доставку на поверхность Луны передвижных научных лабораторий «Л.-17» и «Луноход-1», «Л.-21» и «Луноход-2» (см. Лунный самоходный аппарат).

«Луна-1» — первая в мире АМС, запущенная в район Луны 2 января 1959 (рис. 1). Пройдя вблизи Луны на расстоянии 5—6 тысяч км от её поверхности, 4 января 1959 АМС вышла из сферы действия земного тяготения и превратилась в первую искусственную планету Солнечной системы с параметрами: перигелий 146,4 млн. км и афелий 197,2 млн. км. Конечная масса последней (3-й) ступени ракеты-носителя (РН) с АМС «Л.-1» 1472 кг. Масса контейнера «Л.-1» с аппаратурой 361,3 кг. На АМС размещались радиоаппаратура, телеметрическая система, комплекс приборов и другое оборудование. Приборы предназначены для изучения интенсивности и состава космических лучей, газовой компоненты межпланетного вещества, метеорных частиц, корпускулярного излучения Солнца, межпланетного магнитного поля. На последней ступени ракеты была установлена аппаратура для образования натриевого облака — искусственной кометы. 3 января на расстоянии 113 000 км от Земли было образовано визуально наблюдаемое золотисто-оранжевое натриевое облако. При полёте «Л.-1» впервые была достигнута вторая космическая скорость. Проведённые измерения дали ценные сведения о радиационном поясе Земли (См. Радиационные пояса Земли) и космическом пространстве. В межпланетном пространстве впервые зарегистрированы сильные потоки ионизированной плазмы — солнечного ветра (См. Солнечный ветер). В мировой печати АМС «Л.-1» получила название «Мечта».

«Луна-2» 12 сентября 1959 совершила первый в мире перелёт на другое небесное тело. 14 сентября 1959 АМС «Л.-2» и последняя ступень РН достигли поверхности Луны (западнее Моря Ясности, вблизи кратеров Аристилл, Архимед и Автолик) и доставили вымпелы с изображением Государственного герба СССР. Конечная масса АМС с последней ступенью РН 1511 кг при массе контейнера, а также научной и измерительной аппаратуры 390,2 кг. Анализ научной информации, полученной «Л.-2», показал, что Луна практически не имеет собственного магнитного поля и радиационного пояса.

«Луна-3» запущена 4 октября 1959 (рис. 2). Конечная масса последней ступени РН с АМС «Л.-3» 1553 кг, при массе научной и измерительной аппаратуры с источниками питания 435 кг. В состав аппаратуры входили системы: радиотехническая, телеметрическая, фототелевизионная, ориентации относительно Солнца и Луны, энергопитания с солнечными батареями, терморегулирования, а также комплекс научной аппаратуры. Двигаясь по траектории, огибающей Луну, АМС прошла на расстоянии 6200 км от её поверхности. 7 октября 1959 с борта «Л.-3» сфотографирована обратная сторона Луны. Фотокамеры с длинно- и короткофокусным объективами засняли почти половину поверхности лунного шара, одна треть которой находилась в краевой зоне видимой с Земли стороны, а две трети — на невидимой. После обработки плёнки на борту полученные изображения были переданы фототелевизионной системой на Землю, когда станция находилась от неё на расстоянии 40 000 км. Полёт «Л.-3» был первым опытом изучения другого небесного тела с передачей его изображения с борта космического аппарата. После облёта Луны АМС перешла на вытянутую, эллиптическую орбиту ИСЗ с высотой апогея 480 тысяч км. Совершив 11 оборотов по орбите, она вошла в земную атмосферу и прекратила существование.

«Луна-4» — «Луна-8» — АМС, запущенные в 1963—65 для дальнейшего исследования Луны и отработки мягкой посадки на неё контейнера с научной аппаратурой. Была завершена экспериментальная отработка всего комплекса систем, обеспечивающих мягкую посадку, включая системы астроориентации, управления бортовой радиоаппаратуры, радиоконтроля траектории полёта и приборов автономного управления. Масса АМС после отделения от разгонной ступени РН 1422—1552 кг.

«Луна-9» — АМС, впервые в мире осуществившая мягкую посадку на Луну и передачу изображения её поверхности на Землю (рис. 3). Запущена 31 января1966 4-ступенчатой РН с использованием опорной орбиты ИСЗ. Автоматическая лунная станция прилунилась 3 февраля 1966 в районе Океана Бурь, западнее кратеров Рейнер и Марий, в точке с координатами 64° 22’ з. д. и 7° 08’ с. ш. На Землю переданы панорамы лунного ландшафта (при разных углах Солнца над горизонтом). Проведено 7 сеансов радиосвязи (продолжительностью более 8 ч) для передачи научной информации. АМС работала на Луне 75 ч. «Л.-9» состоит из АМС, предназначенной для работы на поверхности Луны, отсека с аппаратурой управления и двигательной установки для коррекции траектории и торможения перед посадкой. Общая масса «Л.-9» после выведения на траекторию полёта к Луне и отделения от разгонной ступени РН 1583 кг. Масса АМС после посадки на Луну 100 кг. В её герметичном корпусе размещены: телевизионная аппаратура, аппаратура радиосвязи, программно-временное устройство, научная аппаратура, система терморегулирования, источники электропитания. Изображения лунной поверхности, переданные «Л.-9», и успешная посадка имели решающее значение для дальнейших полётов к Луне.

«Луна-10» — первый искусственный спутник Луны (ИСЛ). Стартовала 31 марта 1966. Масса АМС на трассе полёта к Луне 1582 кг, масса ИСЛ, отделённого 3 апреля после перехода на селеноцентрическую орбиту, 240 кг. Параметры орбиты: периселений 350 км, апоселений 1017 км, период обращения 2 ч 58 мин 15 сек, наклонение плоскости лунного экватора 71° 54’. Активная работа аппаратуры 56 суток. За это время ИСЛ совершил 460 витков вокруг Луны, проведено 219 сеансов радиосвязи, получена информация о гравитационных и магнитном полях Луны, магнитном шлейфе Земли, в который не раз попадали Луна и ИСЛ, а также косвенные данные о химическом составе и радиоактивности поверхностных лунных пород. С ИСЛ передавалась на Землю по радио мелодия «Интернационала», впервые — во время работы 23-го съезда КПСС. За создание и запуск АМС «Л.-9» и «Л.-10» Международная авиационная федерация (ФАИ) наградила советских учёных, конструкторов и рабочих почётным дипломом.

«Луна-11» — второй ИСЛ; запущена 24 августа 1966. Масса АМС 1640 кг. 27 августа «Л.-11» была переведена на окололунную орбиту с параметрами: периселений 160 км, апоселений 1200 км, наклонение 27°, период обращения 2 ч 58 мин. ИСЛ совершил 277 витков, проработав 38 суток. Научные приборы продолжали исследование Луны и окололунного пространства, начатые ИСЛ «Л.-10». Проведено 137 сеансов радиосвязи.

«Луна-12» — третий советский ИСЛ; запущена 22 октября 1966 (рис. 4). Параметры орбиты: периселений около 100 км, апоселений 1740 км. Масса АМС на орбите ИСЛ 1148 кг. «Л.-12» активно функционировала 85 суток. На борту ИСЛ, кроме научной аппаратуры, находилась фототелевизионная система с высоким разрешением (1100 строк); с её помощью получены и переданы на Землю крупномасштабные изображения участков лунной поверхности в районе Моря Дождей, кратера Аристарх и других (различаются кратеры размером до 15—20 м, а отдельные объекты размером до 5 м). Станция функционировала до19 января 1967. Проведено 302 сеанса радиосвязи. На 602-м витке после выполнения программы полета радиосвязь со станцией была прервана.

«Луна-13» — вторая АМС, совершившая мягкую посадку на Луну (рис. 5). Запущена 21 декабря 1966. 24 декабря произвела посадку в районе Океана Бурь в точке с селенографическими координатами 62° 03’ з. д. и 18° 52’ с. ш. Масса АМС после посадки на Луну 112 кг. С помощью механического грунтомера, динамографа и радиационного плотномера получены данные о физико-механических свойствах поверхностного слоя лунного грунта. Газоразрядные счётчики, регистрировавшие космическое корпускулярное излучение, позволили определить отражательную способность лунной поверхности для космических лучей. На Землю переданы 5 крупных панорам лунного ландшафта при различных высотах Солнца над горизонтом.

«Луна-14» — четвёртый советский ИСЛ. Запущена 7 апреля 1968. Параметры орбиты: периселений 160 км, апоселений 870 км. Проводилось уточнение соотношения масс Земли и Луны; исследовались гравитационное поле Луны и её форма методом систематических длительных наблюдений за изменениями параметров орбиты; изучались условия прохождения и стабильности радиосигналов, передаваемых с Земли на борт ИСЛ и обратно при различных положениях его относительно Луны, в частности при заходе за лунный диск; измерялись космические лучи и потоки заряженных частиц, идущих от Солнца. Получена дополнительная информация для построения точной теории движения Луны.

«Луна-15» запущена 13 июля 1969 более мощной ракетой. После выхода на селеноцентрическую орбиту проведено 2 коррекции орбиты: после первой — периселений 95 км, апоселений 221 км; после второй — периселений 16 км, апоселений 110 км. При этом испытывались новые навигационные системы. Проведены исследования в окололунном пространстве и получена информация о работе новых систем станции, обеспечивающих посадку в различных районах Луны. «Л.-15» сделала 52 витка вокруг Луны. 21 июля была включена тормозная двигательная установка, станция сошла с орбиты и упала на лунную поверхность в заданном районе.

«Луна-16» — АМС, впервые совершившая рейс Земля — Луна — Земля и доставившая образцы лунного грунта (рис.6). Стартовала 12 сентября 1970. 17 сентября вышла на селеноцентрическую круговую орбиту с удалением от лунной поверхности 110 км, наклонением 70°, периодом обращения 1 ч 59 мин. В дальнейшем была решена сложная задача формирования предпосадочной орбиты с низким периселением. Мягкая посадка произведена 20 сентября 1970 в районе Моря Изобилия в точке с координатами 56°18’ в. д. и 0°41’ ю. ш. Грунтозаборное устройство обеспечило бурение и забор грунта. Старт с Луны ракеты «Луна — Земля» произведён по команде с Земли 21 сентября 1970. 24 сентября возвращаемый аппарат был отделен от приборного отсека и совершил посадку в расчётном районе. «Л.-16» состоит из посадочной ступени с грунтозаборным устройством и космической ракеты «Луна — Земля» с возвращаемым аппаратом. Масса АМС при посадке на поверхность Луны 1880 кг. Посадочная ступень — самостоятельный ракетный блок многоцелевого назначения, имеющий жидкостный ракетный двигатель, систему баков с компонентами топлива, приборные отсеки и амортизированные опоры для посадки на поверхность Луны.

«Луна-17» — АМС, доставившая на Луну первую автоматическую передвижную научную лабораторию «Луноход-1» (см. Лунный самоходный аппарат). Запуск «Л.-17» — 10 ноября 1970, 17 ноября — мягкая посадка на Луну в районе Моря Дождей, в точке с координатами 35° з. д. и 38°17’ с. ш.

«Луна-18» запущена 2 сентября 1971. На орбите станция осуществляла маневрирование с целью отработки методов автоматической окололунной навигации и обеспечения посадки на Луну. «Л.-18» совершила 54 витка. Проведено 85 сеансов радиосвязи (проверка работы систем, измерение параметров траектории движения). 11 сентября была включена тормозная двигательная установка, станция сошла с орбиты и достигла Луны в материковой части, окружающей Море Изобилия. Район посадки был выбран в гористой местности, представляющей большой научный интерес. Как показали измерения, прилунение станции в этих сложных топографических условиях оказалось неблагоприятным.

«Луна-19» — шестой советский ИСЛ; запущена 28 сентября 1971. 3 октября станция вышла на селеноцентрическую круговую орбиту с параметрами: высота над поверхностью Луны 140 км, наклонение 40° 35’, период обращения 2 ч 01 мин 45 сек. 26 и 28 ноября станция была переведена на новую орбиту. Проводились систематические длительные наблюдения за эволюцией её орбиты с целью получения необходимой информации для уточнения гравитационного поля Луны. Непрерывно измерялись характеристики межпланетного магнитного поля в окрестностях Луны. На Землю переданы фотографии лунной поверхности.

«Луна-20» запущена 14 февраля 1972. 18 февраля в результате торможения переведена на круговую селеноцентрическую орбиту с параметрами: высота 100 км, наклонение 65°, период обращения 1 ч 58 мин. 21 февраля осуществила мягкую посадку на поверхность Луны впервые в горном материковом районе между Морем Изобилия и Морем Кризисов, в точке с селенографическими координатами 56° 33’ в. д. и 3° 32’ с. ш. «Л.-20» по конструкции аналогична «Л.-16». Грунтозаборный механизм произвёл бурение лунного грунта и забор образцов, которые были помещены в контейнер возвращаемого аппарата (рис. 7) и загерметизированы. 23 февраля с Луны стартовала космическая ракета с возвращаемым аппаратом. 25 февраля возвращаемый аппарат АМС «Л.-20» совершил посадку в расчётном районе территории СССР. На Землю были доставлены образцы лунного грунта, впервые взятые в труднодоступном материковом районе Луны.

«Луна-21» доставила на поверхность Луны «Луноход-2». Запуск был осуществлен 8 января 1973. «Л.-21» совершила мягкую посадку на Луну на восточной окраине Моря Ясности, внутри кратера Лемонье, в точке с координатами 30° 27’ в. д. и 25° 51’ с. ш. 16 января с посадочной ступени «Л.-21» по трапу сошёл «Луноход-2».

А. А. Еременко.

Рис. 7. Возвращаемый аппарат АМС «Луна-20»: 1 — контейнер для грунта; 2 — крышка парашютного отсека; 3 — парашютный отсек; 4 — антенны; 5 — антенный переключатель; 6 — передатчики; 7 — корпус возвращаемого аппарата; 8 — теплоизоляция; 9 — аккумуляторная батарея; 10 — крышка.

Рис. 6. «Луна-16»: 1 — возвращаемый аппарат; 2 — приборный отсек; 3 — топливные баки; 4 — управляющие сопла; 5 — приборный отсек посадочной ступени; 6 — двигатель ракеты Луна — Земля; 7 — двигатель посадочной ступени; 8 — топливный бак; 9 — телефотометр; 10 — штанга бурового механизма; 11 — буровой механизм; 12 — антенна.

Рис. 1. Автоматическая межпланетная станция «Луна-1».

Рис. 4. Искусственный спутник Луны «Луна-12»; 1 — баллоны с газом для исполнит. органов системы астроориентации; 2 — фототелевизионное устройство; 3 — радиатор системы терморегулирования; 4 — радиометр; 5 — приборный отсек; 6 — химич. батарея; 7 — оптикомеханич. блок системы астроориентации; 8 — антенна; 9 — электронный блок системы астроориентации; 10 — управляющие двигатели; 11 — корректирующая тормозная двигательная установка.

Рис. 2. Автоматическая межпланетная станция «Луна-3».

Рис. 3. Лунная ракета с автоматической межпланетной станцией «Луна-9».

Рис. 5. «Луна-13».