Мы все иногда задумываемся, какая же Луна в действительности. Отсюда с Земли она выглядит серебряным шаром, но какая она вблизи? Об этом могли рассказать только двое человек. Однако есть такое место в штате Айдахо – Национальный памятник Лунные кратеры (Craters of the Moon National monument and Preserve), – где астронавты тренируются перед полетами. Здесь, в кратерах вулканов местность очень напоминает лунный пейзаж. И мы тоже захотели стать астронавтами на пару часов!
Парк Лунные кратеры предлагает возможность побывать на Луне не только настоящим космическим путешественникам, но и обычным туристам. Это один из первых национальных памятников в США (самый первый — ), и в визитор-центре вам покажут экспозицию о том, как образовались местные вулканы и что нас, возможно, ожидает в будущем.
7 фактов о парке Лунные кратеры в США
- Территории для посещения туристов расположены вокруг основных конусов, которые образовались от 15 до 2 тысяч лет назад.
- В парке Craters of the Moon можно увидеть поля застывшей лавы из базальта (самые большие в США), на которой так и ничего и не выросло со временем.
- Во время последнего извержения лава из Северного вулкана разлилась на пять километров вокруг. Так что места хватит всем — площадь памятника 1600 кв.км.
- Здесь астронавты НАСА проходили подготовку перед высадкой на Луну, так как именно эта местность вулканического происхождения наиболее приближена к лунным пейзажам. Конечно, астронавты НАСА тренируются не там, где позволено ходить туристам, а на закрытых для посещения территориях, ведь лунных пейзажей там и в самом деле очень много.
- Пещеры, монументы и лавовые конусы — все это доступно для ознакомления посетителям Лунных кратеров.
- Территория парка расположена не довольно большой высоте — 1800 метров над уровнем моря.
- Панораму лунных пейзажей лучше всего наблюдать со смотровой площадки перед въездом в парк.
Парк Лунные кратеры на карте США
Рифт — впадина в месте разрыва земной коры
Все три лавовых поля в парке Craters of the Moon расположены вдоль рифта (земной впадины) в штате Айдахо глубиной в 240 метров. Это самая глубокая впадина на Земле! Да и местность вокруг очень мало заселенная, настолько она неземная. По дороге к Лунным кратерам мы видели покинутые дома и склады, похожие на лунные станции.
Заброшенный дом по дороге на Лунные кратеры
А рядом стоит футуристический амбар
А вот мы уже и национальному памятнику подъехали. Вон на горизонте кратеры виднеются!
Как посмотреть вулканы и лавовые поля в Лунных кратерах:
- Семимильный маршрут вокруг позволит объехать всю территорию и выйти там, где захочется прогуляться.
- в Национальном памятнике Лунные кратеры есть несколько несложных трейлов, как на вершину конусов, так и вдоль поля разлившейся лавы.
- Маршруты все довольно простые. И только подъем на вершину конуса Северного вулкана несколько тяжелее обычной прогулки.
- Ходить легко, тропинка залита асфальтом. Только две тропы (Lava trees и Echo crater) позволяют ходить по самой лаве, но туда надо получать отдельное разрешение в визитор-центре.
Трейл North crater flow по лавовому полю
Именно в Лунных кратерах можно получить представление о том, как лава, вытекая из конуса вулкана, остывает и застывает навечно. Трейл North crater flow предоставляет отличную возможность для знакомства с лавовым полем. Несмотря на то, с момента извержения прошла две тысячи лет, здесь по-прежнему почти ничего не растет.
Тропа по застывшей лаве
Базальтовые узоры
Две тысячи лет назад это была раскаленная магма
А здесь базальтовые плиты легли пластами. На заднем фоне высится Северный кратер, бушевавший тут 2000 лет назад
А это гордость парка. Один фотограф сделал фото лавовой волны таким образом, будто он снял момент во время извержения. Очень красивая алая волна получилась!
Редкая растительность на лавовом поле
Дьявольский сад — Devils orchard
Но даже в такой безжизненной среде растения нашли способ пустить корни. И в скором времени здесь расцвет целый сад, который назвали дьявольским. Ведь кому еще придет в голову выращивать что-либо именно на вулкане? – это победа жизни.
Вот такие деревья растут у дьявола в саду
А тут более живой пейзаж
Тут лавы на целую крепость накидало
Деревья загадочно заламывают ветви
А тут словно японский сад дьявол выложил
Эта небольшая территория, где выросли кусты и деревья. А в основном море лавы выглядит вот так
Треккинг на вулканический конус Spatter cone
Отправляясь в треккинг на конус вулкана, приготовьтесь испытать необычные эмоции. Черная масса, которая когда-то была раскаленной и пожирала все вокруг, сейчас выглядит безучастно, как и лунная поверхность. Но когда стоишь в окружении вулканических конусов действительно кажется, что оказался на Луне. Холодной, суровой, одинокой. И хочется поскорее вернуться на теплую и живую Землю. Ведь там, еще столько красот, которые стоит узнать!
Не знаю, как вы, а я теперь считаю, что побывала на Луне. А впереди в нашем еще была . Так что уж точно можно считать, что Луна освоена.
Вот такой конус насыпало
Красный кратер
Словно прилунились. Но вдруг на Луне выросло дерево!
А вот и вулканический конус. Можно забраться наверх и посмотреть на поверхность Луны… ой, Земли
Лунные кратеры
Видео из парка Лунные кратеры
Информация о парке Craters of the Moon
| Название | Craters of the Moon National monument and Preserve |
| Где находится | В штате Айдахо, США |
| Адрес | Craters of the Moon National Monument and Preserve 1266 Craters Loop Road Arco, ID 83213, USA |
| Ближайший город | Арко (Arco) |
| GPS координаты | 43° 25′ 0″ N, 113° 31′ 0″ W 43.416667°, -113.516667° |
| Что собой представляет | Территория, усыпанная вулканической крошкой с хорошо сохранившимися вулканическими конусами, по форме напоминающими кратеры Луны. Включает в себя три лавовых поля. |
| Дата основания парка | 2 мая 1924 г. |
| Время работы | Ежедневно круглосуточно. Некоторые дороги закрыты на зимний период. |
| Работа в зимний период | Дорога Scenic Loop Road закрыта на зиму с конца Ноября по середину Апреля из-за снежных заносов. В январе и феврале эта дорога переоборудуется под лыжную трассу, доступную для всех посетителей |
| Посещаемость | 200000 человек в год |
| Стоимость посещения | Билет на неделю - $10 с машины Билет на неделю - $5 с мотоцикла Билет на неделю - $5 с велосипедиста или пешехода Годовой абонемент – $30 Годовой абонемент во все нацпарки США – $80 |
| Визитор-центр | Работает ежедневно с 8:00 до 18:00 (в зимний период - до 16:30) |
| Рекомендации | Для поездки по BLM Monument roads рекомендован автомобиль с полным приводом и высоким клиренсом |
| Официальный сайт | https://www.nps.gov/crmo/index.htm |
Как добраться до Лунных кратеров
Люди на протяжении многих тысячелетий наблюдают за удивительным небесным светилом, называемым спутником Земли - Луной. Первые астрономы заметили на ее поверхности темные участки различного размера, посчитав их за моря и океаны. Что же это за пятна на самом деле?
Характеристика Луны как спутника Земли
Луна является самым близким к Солнцу и единственным спутником нашей планеты, а также вторым хорошо видимым небесным телом на небосводе. Это единственный объект астрономии, на котором побывал человек.
Существует несколько гипотез возникновения Луны:
- Разрушение планеты Фаэтон, которая на орбите пояса астероидов между Марсом и Юпитером столкнулась с кометой. Часть ее осколков устремилась к Солнцу, а один к Земле, образовав систему со спутником.
- При разрушении Фаэтона оставшееся ядро изменило свою орбиту, «превратившись» в Венеру, а Луна - бывший спутник Фаэтона, который захватила на свою орбиту Земля.
- Луна является сохранившимся ядром Фаэтона после его разрушения.
Но со временем, когда узнали о температуре на Луне, достигающей днем +120°C, а ночью - -160°C, и об отсутствии атмосферы, поняли, что речи о воде на Луне быть не может. По традиции, название «Лунные моря и океаны» так и осталось.
Более подробное изучение Луны началось с первой посадки на ее поверхность советского аппарата «Луна-2» в 1959 г. Последующий аппарат «Луна-3» впервые позволил запечатлеть на снимках обратную ее сторону, которая с Земли остается невидимой. В 1966 г. при помощи лунохода была установлена структура грунта.
21 июля 1969 г. произошло знаменательное событие в мире космонавтики - высадка человека на Луну. Этими героями стали американцы Нейл Армстронг и Эдвин Олдрин. Хотя в последние годы многие скептики поговаривают о фальсификации этого события.
Луна расположена от Земли на огромном расстоянии по человеческим меркам - 384 467 км, что приблизительно составляет 30 диаметров земного шара. В соотношении с нашей планетой, Луна имеет диаметр немного больше четверти Земли, совершает вокруг нее полный оборот по эллиптической орбите за 27,32166 суток.
Состоит Луна из коры, мантии и ядра. Ее поверхность покрыта смесью пыли и скалистых обломков, образовавшихся от постоянных столкновений с метеоритами. Атмосфера Луны очень разрежена, что приводит к резкому колебанию температур на ее поверхности - от -160°C до +120°C. При этом на глубине 1 метра температура породы постоянна и составляет -35°C. Из-за разреженной атмосферы небо на Луне постоянно черное, а не синее, как на Земле в ясную погоду.
Карта поверхности Луны
Наблюдая с Земли за Луной, даже невооруженным глазом можно увидеть на ней светлые и темные пятна разной формы и величины. Поверхность буквально усеяна кратерами различного диаметра, от метра до сотен километров.
В 17 веке ученые решили, что темные пятна - это лунные моря и океаны, полагая, что на Луне есть вода, как и на Земле. Светлые участки считали сушей. Карта морей Луны и кратеров была впервые нарисована итальянским ученым Джованни Риччоли в 1651 г. Астроном даже присвоил им свои имена, которые употребляют и сегодня. Узнаем о них чуть позже. После открытия Галилеем гор на Луне им стали давать названия по подобию Земных.
Кратеры - это особенные кольцевые горы, называемые цирками, также получили свои имена в честь великих ученых древности. После открытия и фотосъемки советскими астрономами с помощью космических аппаратов обратной стороны Луны на карте появились кратеры с именами отечественных ученых и исследователей.
Все это подробно нанесено на лунную карту обеих ее полушарий, используемую в астрономии, ведь человек не теряет надежды не только высадиться на Луне еще раз, но и построить базы, наладить поиск полезных ископаемых и создать колонию для полноценного проживания.
Горные системы и кратеры на Луне
Кратеры на Луне - самая распространенная форма рельефа. Эти множественные следы работы метеоритов и астероидов на протяжении миллионов лет можно увидеть ясной ночью в полнолуние без помощи оптических приборов. При более детальном рассмотрении эти произведения космического искусства поражают своей неповторимостью и величием.
История и происхождение «лунных шрамов»
В далеком 1609 году великий ученый Галилео Галилей сконструировал первый в мире телескоп и имел возможность наблюдать за Луной в многократном увеличении. Именно он заметил на ее поверхности всевозможные воронки, окруженные «кольцевыми» горами. Он назвал их кратерами. Сейчас выясним, почему на Луне кратеры и как они образовались.
Все они в основном сформировались после возникновения Солнечной системы, когда она была подвержена бомбардировке небесных тел, оставшихся после разрушения планет, которые носились по ней в огромном количестве с сумасшедшей скоростью. Почти 4 млрд. лет назад эта эпоха закончилась. Земля избавилась от этих последствий благодаря атмосферным влияниям, а Луна, лишенная атмосферы - нет.
Мнения астрономов о происхождениях кратеров постоянно менялись на протяжении многих столетий. Рассматривали такие теории, как вулканическое происхождение и гипотеза про образование кратеров на Луне с помощью «космического льда». Более подробное изучение лунной поверхности, ставшее доступным в 20 веке, доказывает все-таки в своем подавляющем большинстве ударную теорию от воздействия столкновения с метеоритами.
Описание лунных кратеров
Галилей в своих отчетах и произведениях сравнивал лунные кратеры с глазками на хвостах павлинов.
Кольцеобразный вид - самая главная особенность лунных гор. На Земле таких не встретить. Внешне лунный кратер представляет собой впадину, вокруг которой возвышаются высокие круглые валы, которыми усеяна вся поверхность Луны.
Лунные кратеры имеют некое сходство с земными вулканическими кратерами. В отличие от земных, вершины лунных гор не такие острые, они по своей форме более круглые с продолговатой формой. Если смотреть на кратер с солнечной стороны, то можно увидеть, что тень от гор внутри кратера больше, чем тень снаружи. Из этого можно сделать вывод, что дно кратера ниже самой поверхности спутника.
Размеры кратеров на Луне могут отличаться по диаметру и глубине. Диаметр может быть как мизерным до нескольких метров, так и огромным, достигающим не одну сотню километров.
Чем крупнее кратер, тем соответственно и глубже. Глубина может достигать 100 м. Внешний вал крупных «лунных чаш» более 100 км возвышается над поверхностью до 5 км.
Из рельефных признаков, отличающих лунные кратеры, можно выделить следующие:
- Внутренний склон;
- Внешний склон;
- Глубина самой чаши кратера;
- Система и длина лучей, расходящихся от внешнего вала;
- Центральный пик на дне кратера, который встречается у крупных, более 25 км в диаметре.
- Аль-Баттани C - сферический кратер с острым валом, до 10 км в диаметре;
- Био - тот же Аль-Баттани C, но с плоским дном, от 10 до 15 км;
- Созиген - ударный кратер размером от 15 до 25 км;
- Триснеккер - лунный кратер диаметром до 50 км, с острым пиком по центру;
- Тихо - кратеры с террасовидным склоном и плоским дном, свыше 50 км.
Самые крупные кратеры Луны
Историю исследования лунных кратеров можно прочесть по названиям, данным их исследователями. Как только Галилей обнаружил их при помощи телескопа, многие ученые, пытавшиеся создать карту, придумывали им свои имена. Появились лунные горы Кавказ, Везувий, Апеннины…
Кратерам имена давались в честь ученых Платона, Птолемея, Галилея, в честь Святой Екатерины. После обнародования карты обратной стороны советскими учеными появились кратер им. Циолковского, Гагарина, Королева и другие.
Самый большой кратер, официально внесенный в список - это Герцшпрунг. Его диаметр составляет 591 км. Он невидим для нас, так как располагается на невидимой стороне Луны. Представляет собой огромный кратер, в котором располагаются меньшие по размеру. Такая структура называется многокольцевой.
Второй по величине кратер носит имя Гримальди, названный в честь итальянского физика. Его диаметр составляет 237 км. Внутри него свободно может расположиться Крым.
Третий огромный лунный кратер - Птолемей. Его ширина в поперечнике - около 180 км.
Океаны и моря на Луне
Лунные моря - еще она причудливая форма рельефа поверхности спутника в виде огромных темных пятен, притягивающая к себе взоры не одного поколения астрономов.
Понятие моря и океана на Луне
Впервые моря появились на картах Луны после изобретения телескопа. Галилео Галилей, впервые рассмотревший эти темные пятна, предположил, что это водные пространства.
С тех они стали называться морями и появились на картах после подробного изучения поверхности видимой части Луны. Даже после того как выяснилось, что на спутнике Земли нет атмосферы и отсутствует любая возможность присутствия влаги, менять принципиально не стали.
Моря на Луне - странноватые темные долины на видимой ее части с Земли, представляют собой огромные низменные площади с ровным дном, залитые магмой. Миллиарды лет назад вулканические процессы оставили неизгладимый след на рельефе лунной поверхности. Огромные площади простираются на расстояния от 200 до 1000 км в поперечнике.
Моря кажутся нам темными, потому что плохо отражают солнечный свет. Глубина от поверхности спутника может достигать 3 км, чем может похвастаться размер моря Дождей на Луне.
Самое огромное море имеет название Океан Бурь. Эта низменность простирается длиной на 2000 км.
Видимые моря на Луне расположены внутри кольцеобразных горных хребтов, имеющих также свои названия. Море Ясности находится недалеко от Змеиного хребта. Его диаметр - 700 км, но оно примечательно не этим. Интерес представляют различные цвета лавы, простирающиеся по его дну. В Море Ясности обнаружена большая положительная гравитационная аномалия.
Самые известные моря, заливы и озера
Из морей можно выделить такие, как море Влажности, Изобилия, Дождей, Волн, Облаков, Островов, Кризиса, Пены, Познанное. На обратной стороне Луны есть Море Москвы.
Помимо единственного Океана Бурь и морей, на Луне есть заливы, озера и даже болота, которые имеют свои официальные названия. Рассмотрим наиболее интересные.
Озера получили такие названия, как озеро Благоговения, Весны, Забвения, Нежности, Настойчивости, Ненависти. К заливам относятся Верности, Любви, Нежности и Удачи. Болота имеют соответствующие имена - Гниения, Сна и Эпидемий.
Существуют некоторые факты, связанные с морями на поверхности спутника Земли:
- Море Спокойствия на Луне известно тем, что именно на него впервые ступила нога человека. В 1969 г. американские астронавты провели первую в истории человечества высадку на Луну.
- Залив Радуги знаменит исследованиями неподалеку от него планетохода «Луноход-1» в 1970 г.
- У Моря Ясности проводил свои исследования поверхности советский «Луноход-2».
- В Море Изобилия зонд «Луна-16» в 1970 г. взял лунный грунт для пробы и доставил на Землю.
- Море Познанное прославилось тем, что в 1964 г. здесь прилунился американский зонд «Рейнджер-7», который впервые в истории получил фото поверхности Луны с близкого расстояния.
Моря и кратеры Луны, благодаря современным исследованиям и снимкам, очень подробно нанесены на карту лунной поверхности. Несмотря на это, спутник Земли хранит в себе массу тайн и загадок, которые еще предстоит разгадать человеку. Весь мир с нетерпением ждет отправки первой колонии, которая еще немного приподнимет завесу этого удивительного места нашей Солнечной системы.
Луна — единственный естественный спутник Земли. Второй по яркости объект на земном небосводе после Солнца и пятый по величине естественный спутник планет Солнечной системы. Также является первым и единственным небесным телом, помимо Земли, на котором побывал человек. Среднее расстояние между центрами Земли и Луны — 384 467 км (0,00257 а.е).
Видимая звёздная величина полной Луны на земном небе -12m,71. Освещённость, создаваемая полной Луной возле поверхности Земли при ясной погоде, составляет 0,25 — 1 лк.
Слово луна восходит к праслав. *luna < пра-и.е. *louksna? «светлая» (ж. р. прилагательного *louksnos), к этой же индоевропейской форме восходит и лат. luna «луна». Греки называли спутник Земли Селеной, древние египтяне — Ях (Иях).
С древних времён люди пытались описать и объяснить движение Луны, используя всё более точные теории.
Основой современных расчётов является теория Брауна. Созданная на рубеже XIX—XX веков, она объясняла движение Луны с точностью измерительных приборов того времени. При этом в расчёте использовалось более 1400 членов (коэффициентов и аргументов при тригонометрических функциях).
Современная наука может рассчитывать движение Луны и проверять расчёты на практике с ещё более высокой точностью. Так, для расчёта позиции Луны с точностью измерений лазерной локации применяются выражения с десятками тысяч членов и не существует предела количества членов в выражении, если потребуется ещё более высокая точность.
В первом приближении можно считать, что Луна двигается по эллиптической орбите с эксцентриситетом 0,0549 и большой полуосью 384 399 км. Реальное движение Луны довольно сложно, при его расчёте необходимо учитывать множество факторов, например, сплюснутость Земли и сильное влияние Солнца, которое притягивает Луну в 2,2 раза сильнее, чем Земля. Более точно движение Луны вокруг Земли можно представить как сочетание нескольких движений:
вращение вокруг Земли по эллиптической орбите с периодом 27,32166 суток, это так называемый сидерический месяц (то есть движение измерено относительно звёзд);
поворот плоскости лунной орбиты, её узлов (точек пересечения орбиты с эклиптикой) с периодом 18,6 лет. Движение прецессионное, то есть долготы узлов уменьшаются;
поворот большой оси лунной орбиты (линии апсид) с периодом 8,8 лет (происходит в противоположном направлении, чем указанное выше движение узлов, то есть долгота перигея увеличивается);
периодическое изменение наклона лунной орбиты по отношению к эклиптике от 4°59 до 5°19;
периодическое изменение размеров лунной орбиты: перигея от 356,41 Мм до 369,96 Мм, апогея от 404,18 Мм до 406,74 Мм;
постепенное удаление Луны от Земли вследствие приливного ускорения (примерно на 4 см в год), при этом непериодическая составляющая её орбиты представляет собой медленно раскручивающуюся спираль.
Общее строение
Луна состоит из коры, верхней мантии, средней мантии, нижней мантии (астеносферы) и ядра. Атмосфера практически отсутствует. Поверхность Луны покрыта так называемым реголитом — смесью тонкой пыли и скалистых обломков, образующихся в результате столкновений метеороидов с лунной поверхностью. Ударно-взрывные процессы, сопровождающие метеоритную бомбардировку, способствуют взрыхлению и перемешиванию грунта, одновременно спекая и уплотняя частицы грунта. Толщина слоя реголита составляет от долей метра до десятков метров.
Толщина коры Луны меняется в широких пределах от 0 до 105 км.
Условия на поверхности Луны
Атмосфера Луны — крайне разрежена. Когда поверхность не освещена Солнцем, cодержание газов над ней не превышает 2,0·105 частиц/см? (для Земли этот показатель составляет 2,7·1019 частиц/см?), а после восхода Солнца увеличивается на два порядка за счёт дегазации грунта. Разреженность атмосферы приводит к высокому перепаду температур на поверхности планеты (от -160 °C до +120 °C)[источник не указан 59 дней], в зависимости от освещённости, хотя температура пород залегающая на глубине 1 м постоянная и равна?35 °C. Ввиду практического отсутствия атмосферы небо на Луне всегда чёрное со звёздами, даже когда Солнце над линией горизонта.
Земной диск висит в небе Луны почти неподвижно. Причины небольших ежемесячных колебаний Земли по высоте над лунным горизонтом и по азимуту (примерно по 7°) такие же, как у либраций. Угловой размер Земли в 3,7 раз больше, чем лунный при наблюдении с Земли, а закрываемая Землей площадь небесной сферы в 13,5 раз больше, чем закрываемая Луной. Степень освещённости Земли, видимая с Луны, обратно пропорциональна лунным фазам на Земле, в полнолуние c Луны видна неосвещённая часть Земли, и наоборот. Освещение отражённым светом Земли примерно в 50 раз сильнее, чем освещение лунным светом на Земле, максимальная видимая звёздная величина Земли на Луне составляет приблизительно?16m.
Приливы и отливы
Гравитационные силы между Землёй и Луной вызывают некоторые интересные эффекты. Наиболее известный из них — морские приливы и отливы. Если бы мы взглянули на Землю со стороны, мы увидели бы две выпуклости, находящиеся на противоположных сторонах планеты. Причём одна точка — со стороны, ближайшей к Луне, а другая — с противоположной стороны Земли, наиболее удалённой от Луны. В мировом океане этот эффект выражен намного сильнее, чем в твёрдой коре, поэтому выпуклость воды больше. Амплитуда приливов (разность уровней прилива и отлива) на открытых пространствах океана невелика и составляет 30—40 см. Однако вблизи берегов вследствие набега приливной волны на твёрдое дно, приливная волна увеличивает высоту точно так же, как обычные ветровые волны прибоя. Учитывая направление вращения Луны вокруг Земли, можно составить картину следования приливной волны по океану. Сильным приливам больше подвержены восточные побережья материков. Максимальная амплитуда приливной волны на Земле наблюдается в заливе Фанди в Канаде и составляет 18 метров.
Хотя для земного шара сила тяготения Солнца почти в 200 раз больше, чем сила тяготения Луны, прили?вные силы, порождаемые Луной, почти вдвое больше порождаемых Солнцем. Это происходит из-за того, что приливные силы зависят не от величины гравитационного поля, а от степени его неоднородности (градиента). При увеличении расстояния до источника поля градиент уменьшается быстрее, чем величина самого поля. Поскольку Солнце почти в 400 раз дальше от Земли, чем Луна, то и приливные силы, вызываемые солнечным притяжением, слабее.
Магнитное поле
Считается, что источником магнитного поля планет является тектоническая активность. Например, у Земли поле создаётся движением расплавленного металла в ядре, у Марса — последствия прошлой активности.
«Луна-1» в 1959 году установила отсутствие однородного магнитного поля на Луне:24. Результаты исследований учёных Массачусетского технологического института подтверждают гипотезу, что у Луны было жидкое ядро. Это укладывается в рамки самой популярной гипотезы происхождения естественного спутника — столкновение примерно 4,5 миллиарда лет назад Земли с космическим телом размером с Марс, «выбило» из Земли огромный кусок расплавленной материи, который позже превратился в Луну. Экспериментально удалось доказать, что на раннем этапе существования у Луны было аналогичное земному магнитное поле.
Наблюдение Луны с Земли
Видимый диаметр Луны сравним с солнечным и составляет около половины градуса. Луна отражает только 7 % падающего на неё солнечного света. Так как Луна не светится сама, а лишь отражает солнечный свет, с Земли видна только освещённая Солнцем часть лунной поверхности. (В фазах Луны, близких к новолунию, то есть в начале первой четверти и в конце последней четверти, при очень узком серпе можно наблюдать т. н. пепельный свет Луны — видимое свечение неосвещённой прямым солнечным светом поверхности характерного пепельного цвета). Луна обращается по орбите вокруг Земли, и тем самым угол между Землёй, Луной и Солнцем изменяется; мы наблюдаем это явление как цикл лунных фаз. Период времени между последовательными новолуниями составляет 29,5 дней (709 часов) и называется синодический месяц. То, что длительность синодического месяца больше, чем сидерического, объясняется движением Земли вокруг Солнца: когда Луна относительно звёзд совершает полный оборот вокруг Земли, Земля к этому времени проходит уже 1/13 часть своей орбиты, и чтобы Луна снова оказалась между Землёй и Солнцем, ей нужно дополнительно около двух суток.
Связь фаз Луны с её положением относительно Солнца и Земли. Зелёным цветом выделен угол, на который Луна повернётся с момента начала сидерического месяца до момента окончания синодического месяца.
Хотя Луна и вращается вокруг своей оси, она всегда обращена к Земле одной и той же стороной, то есть вращение Луны вокруг Земли и вокруг собственной оси синхронизировано. Эта синхронизация вызвана трением приливов, которые производила Земля в оболочке Луны. Согласно законам механики, Луна ориентирована в поле тяготения Земли так, что на Землю направлена большая полуось лунного эллипсоида.
Лунные либрации
Явление либрации, открытое Галилео Галилеем в 1635 году, позволяет наблюдать около 52 % лунной поверхности. Дело в том, что вокруг Земли Луна обращается с переменной угловой скоростью вследствие эксцентриситета лунной орбиты (вблизи перигея движется быстрее, вблизи апогея медленнее), в то время как вращение спутника вокруг собственной оси равномерно. Это позволяет увидеть с Земли западный и восточный края обратной стороны Луны (оптическая либрация по долготе). Кроме того, в связи с наклоном оси вращения Луны к плоскости земной орбиты с Земли можно увидеть северный и южный края обратной стороны Луны (оптическая либрация по широте). Существует ещё физическая либрация, обусловленная колебанием спутника вокруг положения равновесия в связи со смещённым центром тяжести, а также в связи с действием приливных сил со стороны Земли. Эта физическая либрация имеет величину 0,02° по долготе с периодом 1 год и 0,04° по широте с периодом 6 лет.
Из-за неровностей рельефа на поверхности Луны во время полного солнечного затмения можно наблюдать чётки Бейли. Когда же, наоборот, Луна попадает в тень Земли можно наблюдать другой оптический эффект, она краснеет будучи подсвеченной рассеянным в атмосфере Земли светом.
Cеленология
Благодаря её размеру и составу Луну иногда относят к планетам земной группы наряду с Меркурием, Венерой, Землёй и Марсом. Поэтому, изучая геологическое строение Луны, можно многое узнать о строении и развитии Земли.
Толщина коры Луны в среднем составляет 68 км, изменяясь от 0 км под лунным морем Кризисов до 107 км в северной части кратера Королёва на обратной стороне. Под корой находится мантия и, возможно, малое ядро из сернистого железа (радиусом приблизительно 340 км и массой, составляющей 2 % массы Луны). Любопытно, что центр масс Луны располагается примерно в 2 км от геометрического центра по направлению к Земле. На той стороне, которая повёрнута к Земле, кора более тонкая.
Измерения скорости спутников «Лунар Орбитер» позволили создать гравитационную карту Луны. С её помощью были обнаружены уникальные лунные объекты, названные масконами (от англ. mass concentration) — это массы вещества повышенной плотности.
Луна не имеет магнитного поля, хотя некоторые из горных пород на её поверхности проявляют остаточный магнетизм, что указывает на возможность существования магнитного поля Луны на ранних стадиях развития.
Не имеющая ни атмосферы, ни магнитного поля, поверхность Луны подвержена непосредственному воздействию солнечного ветра. В течение 4 млрд лет водородные ионы из солнечного ветра внедрялись в реголит Луны. Таким образом, образцы реголита, доставленные миссиями «Аполлон», оказались очень ценными для исследования солнечного ветра. Этот лунный водород также может быть когда-нибудь использован как ракетное топливо.
В феврале 2012 года американские астрономы обнаружили на темной стороне Луны несколько геологических новообразований. Это свидетельствует о том, что лунные тектонические процессы продолжались ещё как минимум 950 миллионов лет после предполагаемой даты геологической «смерти» Луны.
Пещеры
Японским зондом Кагуя обнаружено отверстие в поверхности Луны, расположенное недалеко от вулканического плато Холмы Мариуса, предположительно ведущее в тоннель под поверхностью. Диаметр отверстия составляет около 65 метров, а глубина, предположительно, 80 метров.
Учёные считают, что подобные тоннели сформированы путём затвердевания потоков расплавленной породы, где в центре застыла лава. Данные процессы происходили в период вулканической активности на Луне. Подтверждением данной теории является наличие извилистых борозд на поверхности спутника.
Подобные тоннели могут послужить для колонизации, благодаря защите от солнечной радиации и замкнутости пространства, в котором проще поддерживать условия жизнеобеспечения.
Похожие отверстия имеются и на Марсе.
Сейсмология
Оставленные на Луне экспедициями «Аполлон-12», «Аполлон-14», «Аполлон-15» и «Аполлон-16» четыре сейсмографа показали наличие сейсмической активности. Исходя из последних расчетов учёных, лунное ядро состоит главным образом из раскалённого железа. Из-за отсутствия воды колебания лунной поверхности продолжительны по времени, могут длиться более часа.
Лунотрясения можно разделить на четыре группы:
- приливные, случаются дважды в месяц, вызваны воздействием приливных сил Солнца и Земли.
- тектонические — нерегулярные, вызваны подвижками в грунте Луны,
- метеоритные — из-за падения метеоритов,
- термальные — их причиной служит резкий нагрев лунной поверхности с восходом Солнца.
Вода на Луне
В июле 2008 года группа американских геологов из Института Карнеги и Университета Брауна обнаружила в образцах грунта Луны следы воды, в большом количестве выделявшейся из недр спутника на ранних этапах его существования. Позднее большая часть этой воды испарилась в космос.
Российские учёные, с помощью созданного ими прибора LEND, установленного на зонде LRO, выявили участки Луны, наиболее богатые водородом. На основании этих данных НАСА выбрало место для проведения бомбардировки Луны зондом LCROSS. После проведения эксперимента, 13 ноября 2009 года НАСА сообщило об обнаружении в кратере Кабеус в районе южного полюса воды в виде льда.
Согласно данным, переданным радаром Mini-SAR, установленном на индийском лунном аппарате Чандраян-1, всего в регионе северного полюса обнаружено не менее 600 млн. тонн воды, большая часть которой находится в виде ледяных глыб, покоящихся на дне лунных кратеров. Всего вода была обнаружена в более чем 40 кратерах, диаметр которых варьируется от 2 до 15 км. Сейчас у учёных уже нет никаких сомнений в том, что найденный лёд — это именно водный лёд.
Химия лунных пород
Состав лунного грунта существенно отличается в морских и материковых районах Луны. Лунные породы обеднены железом, водой и летучими компонентами.
Химический состав лунного реголита в процентах
| Элементы | Доставлен «Луной-20» | Доставлен «Луной-16» |
|---|---|---|
| Кремний | 20,0 | 20,0 |
| Титан | 0,28 | 1,9 |
| Алюминий | 12,5 | 8,7 |
| Хром | 0,11 | 0,20 |
| Фтор | 5,1 | 13,7 |
| Магний | 5,7 | 5,3 |
| Кальций | 10,3 | 9,2 |
| Натрий | 0,26 | 0,32 |
| Калий | 0,05 | 0,12 |
Селенография
Основные детали на лунном диске, видимые невооружённым глазом.
Z — «лунный заяц», A — кратер Тихо, B — кратер Коперник, C — Кратер Кеплер, 1 — Океан Бурь, 2 — Море Дождей, 3 — Море Спокойствия, 4 — Море Ясности, 5 — Море Облаков, 6 — Море Изобилия, 7 — Море Кризисов, 8 — Море Влажности
Поверхность Луны можно разделить на два типа: очень старая гористая местность (лунный материк) и относительно гладкие и более молодые лунные моря. Лунные моря, которые составляют приблизительно 16 % всей поверхности Луны, — это огромные кратеры, возникшие в результате столкновений с небесными телами, которые были позже затоплены жидкой лавой. Большая часть поверхности покрыта реголитом. Лунные моря, под которыми лунными спутниками обнаружены более плотные, тяжёлые породы, сконцентрированы на обращённой к Земле стороне из-за влияния гравитационного момента при формировании Луны.
Большинство кратеров на обращённой к нам стороне названо по имени знаменитых людей в истории науки, таких как Тихо Браге, Коперник и Птолемей. Детали рельефа на обратной стороне имеют более современные названия типа Аполлон, Гагарин и Королёв. На обратной стороне Луны расположена огромная впадина (бассейн) диаметром 2250 км и глубиной 12 км — это самый большой бассейн в Солнечной системе, появившийся в результате столкновения. Море Восточное в западной части видимой стороны (его можно видеть с Земли) является отличным примером многокольцевого кратера.
Также выделяют второстепенные детали лунного рельефа — купола, хребты, рилли (от нем. Rille — борозда, жёлоб) — узкие извилистые долиноподобные понижения рельефа.
Происхождение кратеров
Попытки объяснить происхождение кратеров на Луне начались с конца 80-х годов XVIII века. Основных гипотез было две — вулканическая и метеоритная.
Следуя постулатам вулканической теории, выдвинутой в 80-х годах XVIII века немецким астрономом Иоганном Шрётером, лунные кратеры были образованы вследствие мощных извержений на поверхности. Но в 1824 году также немецкий астроном Франц фон Груйтуйзен сформулировал метеоритную теорию, согласно которой при столкновении небесного тела с Луной происходит продавливание поверхности спутника и образование кратера.
До 20-х годов XX века против метеоритной гипотезы выдвигали тот факт, что кратеры имеют круглую форму, хотя косых ударов по поверхности должно быть больше чем прямых, а значит при метеоритном происхождении кратеры должны иметь форму эллипса. Однако в 1924 году новозеландский учёный Джиффорд впервые дал качественное описание удара о поверхность планеты метеорита, двигающегося с космической скоростью. Получалось, что при таком ударе большая часть метеорита испаряется вместе с породой на месте удара, и форма кратера не зависит от угла падения. Также в пользу метеоритной гипотезы говорит то, что совпадает зависимость количества лунных кратеров от их диаметра и зависимость количества метеорных тел от их размера. Чуть позже, в 1937 году, данную теорию привёл к обобщённому научному виду советский студент Кирилл Петрович Станюкович, впоследствии ставший доктором наук и профессором. Данная «взрывная теория» разрабатывалась им самим и группой учёных с 1947 по 1960 года, а дорабатывалась в дальнейшем и другими исследователями.
Полёты к спутнику Земли с 1964 года, совершенные американскими аппаратами «Рейнджер», а также открытие кратеров на других планетах Солнечной системы (Марс, Меркурий, Венера) подвели итог этому вековому спору о происхождении кратеров на Луне. Дело в том, что открытые вулканические кратеры (например, на Венере) сильно отличаются от лунных, схожих с кратерами на Меркурии, которые, в свою очередь, были образованы ударами небесных тел. Поэтому метеоритная теория ныне считается общепринятой.
Благодаря столкновению Луны с астероидом мы можем наблюдать с Земли метеоритные кратеры на Луне. Учёные из Парижского института физики Земли полагают, что 3,9 миллиарда лет назад столкновение Луны с крупным астероидом заставило Луну повернуться.
Внутренняя структура
Луна — дифференцированное тело, она имеет геохимически различную кору, мантию и ядро. Оболочка внутреннего ядра богата железом, она имеет радиус 240 км, жидкое внешнее ядро состоит в основном из жидкого железа с радиусом примерно 300—330 километров. Вокруг ядра находится частично расплавленный пограничный слой с радиусом около 480—500 километров. Эта структура, как полагают, появилось в результате фракционной кристаллизации из глобального океана магмы вскоре после образования Луны 4,5 миллиарда лет назад. Лунная кора имеет в среднем толщину ~ 50 км.
Луна второй спутник по плотности в Солнечной системе после Ио. Однако, внутреннее ядро Луны мало, его радиус около 350 км; это только ~ 20 % от размера Луны, в отличие от ~ 50 % у большинства других землеподобных тел. Состоит лунное ядро из железа, легированного небольшим количеством серы и никеля].
Карта Луны
Карта Луны обоих полушарий
Лунный ландшафт своеобразен и уникален. Луна вся покрыта кратерами разного размера — от сотен километров до пары миллиметров. Долгое время учёные не могли заглянуть на обратную сторону Луны, это стало возможно с развитием технологий. Сейчас учёные уже создали очень подробные карты обеих поверхностей Луны. Подробные лунные карты составляют для того, чтобы в ближайшем будущем подготовиться для высадки человека на Луну, удачного расположения лунных баз, телескопов, транспорта, поиска полезных ископаемых и т. п.
Происхождение Луны
Орбита луны за последние 4,36 миллиарда лет
До того, как учёные получили образцы лунного грунта, они ничего не знали о том, когда и как образовалась Луна. Существовало три принципиально разных теории:
- Луна и Земля сформировались в одно и то же время из газо-пылевого облака;
- Луна образовалась в результате столкновения Земли с другим объектом;
- Луна сформировалась в другом месте и впоследствии была захвачена Землёй.
Однако новая информация, полученная путём детального изучения образцов с Луны, привела к созданию теории Гигантского столкновения: 4,36 миллиарда лет назад протопланета Земля (Гея) столкнулась с протопланетой Тейя. Удар пришёлся не по центру, а под углом (почти по касательной). В результате большая часть вещества ударившегося объекта и часть вещества земной мантии были выброшены на околоземную орбиту. Из этих обломков собралась прото-Луна и стала обращаться по орбите с радиусом около 60 000 км. Земля, в результате удара, получила резкий прирост скорости вращения (один оборот за 5 часов) и заметный наклон оси вращения. Хотя у этой теории тоже есть недостатки, в настоящее время она считается основной[неавторитетный источник?].
По оценкам, основанным на содержании стабильного радиогенного изотопа вольфрама-182 (возникающего при распаде относительно короткоживущего гафния-182) в образцах лунного грунта, в 2005 году учёные-минералоги из Германии и Великобритании определили возраст лунных пород в 4 млрд 527 млн лет (±10 млн лет), а в 2011 году её возраст был определён в 4,36 млрд лет (±3 млн лет). Это самое точное на сегодняшний день значение.
Исследования Луны
Дедал (кратер). Диаметр: 93 км Глубина: 3 км (фото НАСА)
Луна привлекала внимание людей с древних времён. Во II в. до н. э. Гиппарх исследовал поведение Луны в звёздном небе, определив наклон лунной орбиты относительно земной эклиптики, размеры Луны и расстояние от Земли, а также выявил ряд особенностей движения.
Выведенную Гиппархом теорию развил впоследствии астроном из Александрии Клавдий Птолемей во II в. н. э., написав об этом книгу «Альмагест». Данная теория множество раз уточнялась, и в 1687 году, после открытия Ньютоном закона всемирного тяготения, из чисто кинематической, описывающей геометрические свойства движения, теория стала динамической, учитывающей движение тел под действием приложенных к ним сил.
Изобретение телескопов позволило различать более мелкие детали рельефа Луны. Одну из первых лунных карт составил Джованни Риччиоли в 1651 году, он же дал названия крупным тёмным областям, именовав их «морями», чем мы и пользуемся до сих пор. Данные топонимы отражали давнее представление, будто погода на Луне схожа с Земной, и тёмные участки якобы были заполнены лунной водой, а светлые участки считались сушей. Однако в 1753 году хорватский астроном Руджер Бошкович доказал, что Луна не имеет атмосферы. Дело в том, что при покрытии звёзд Луной, те исчезают мгновенно. Но если бы у Луны была атмосфера, то звезды бы погасали постепенно. Это свидетельствовало о том, что у спутника нет атмосферы. А в таком случае жидкой воды на поверхности Луны быть не может, так как она мгновенно бы испарилась.
С лёгкой руки того же Джованни Риччиоли кратерам стали давать имена известных учёных: от Платона, Аристотеля и Архимеда до Вернадского, Циолковского и Павлова.
XIX век
Фотография Луны, сделанная Льюисом Резерфордом в 1865 году
Новым этапом исследования Луны стало применение фотографии в астрономических наблюдениях, начиная с середины XIX века. Это позволило более детально анализировать поверхность Луны по подробным фотографиям. Такие фотографии были сделаны, в частности, Уорреном де ла Рю (1852) и Льюисом Резерфордом (1865). В 1881 Пьер Жансен составил детальный «Фотографический атлас Луны».
В 1811 году французский астроном Франсуа Араго открыл явление поляризации света, отражённого поверхностью Луны. Причина данного явления заключается в наличии на поверхности раздробленного грунта, который отражает свет в целом лучше, чем окружающая его территория. Этим и объясняются светлые лучи вокруг тёмных лунных кратеров, оставленные выбросом грунта при ударе.
В 1822 году немецкий астроном Франц фон Груйтуйзен обнаружил, а затем и сообщил об открытии лунного города, расположенного к северу от кратера Шрётер (англ.)русск., названного им Валлверк (сейчас это образование известно под названием Город Груйтуйзена). Это открытие вызвало большую сенсацию, и множество споров; после наблюдений более мощными телескопами, искусственная природа этого образования была опровергнута.
XX век
Первая фотография, сделанная Нилом Армстронгом на Луне.
С началом космической эры количество наших знаний о Луне значительно увеличилось. Стал известен состав лунного грунта, учёные получили его образцы, составлена карта обратной стороны.
Впервые удалось заглянуть на обратную сторону Луны в 1959 году, когда советская станция «Луна-3» пролетела над ней и сфотографировала невидимую с Земли часть её поверхности. Обратная сторона Луны представляет собой идеальное место для астрономической обсерватории. Размещённым здесь оптическим телескопам не пришлось бы пробиваться сквозь плотную земную атмосферу. А для радиотелескопов Луна послужила бы естественным щитом из твёрдых горных пород толщиной 3500 км, который надёжно прикрыл бы их от любых радиопомех с Земли.
В начале 1960-х годов было очевидно, что в освоении космоса США отстают от СССР. Дж. Кеннеди заявил — высадка человека на Луну состоится до 1970 года. Для подготовки к пилотируемому полёту НАСА выполнило несколько космических программ: «Рейнджер» — фотографирование поверхности, «Сервейер» (1966—1968) — мягкая посадка и съёмки местности и «Лунар орбитер» (1966—1967) — детальное изображение поверхности Луны.
Американская программа пилотируемого полёта на Луну называлась «Аполлон». Первая посадка произошла 20 июля 1969 года; последняя — в декабре 1972 года, первым человеком, ступившим на поверхность Луны, стал американец Нил Армстронг (21 июля 1969 года), вторым — Эдвин Олдрин. Третий член экипажа Майкл Коллинз оставался в орбитальном модуле. Таким образом, Луна — единственное небесное тело, на котором побывал человек, и первое небесное тело, образцы которого были доставлены на Землю (США доставили 380 килограммов, СССР — 324 грамма лунного грунта).
«Восход Земли», впервые сфотографированный с лунной орбиты Аполлоном-8
Луноход-1 — первый автоматический планетоход на Луне
Астронавт Юджин Сернан, командир экипажа Аполлона-17 на лунном автомобиле «Лунар Ровер»
СССР проводил исследования на поверхности Луны с помощью двух радиоуправляемых самоходных аппаратов, «Луноход-1», запущенный к Луне в ноябре 1970 года и «Луноход-2» — в январе 1973. «Луноход-1» работал 10,5 земных месяцев, «Луноход-2» — 4,5 земных месяцев (то есть 5 лунных дней и 4 лунные ночи). Оба аппарата собрали и передали на Землю большое количество данных о лунном грунте и множество фотоснимков деталей и панорам лунного рельефа.
После того как в августе 1976 года советская станция «Луна-24» доставила на Землю образцы лунного грунта, следующий аппарат — японский спутник «Hiten» — полетел к Луне лишь в 1990 году. А два американских космических аппарата — Clementine в 1994 году и Lunar Prospector в 1998 году.
XXI век
После окончания советской космической программы «Луна» и американской «Аполлон» исследования Луны с помощью космических аппаратов были практически прекращены. Но в начале XXI века Китай опубликовал свою программу освоения Луны, включающую кроме доставки лунохода (в 2011 году) и отправки грунта на Землю (в 2012), в том числе и постройку обитаемых лунных баз (2030). Считается, что это заставило остальные космические державы снова развернуть лунные программы. Так, например, Европейское космическое агентство 28 сентября 2003 года запустило первый лунный зонд «Смарт-1», а Дж. Буш 14 января 2004 года объявил, что в планы США входит создание новых пилотируемых космических кораблей, способных доставить на Луну людей и луноход, с целью заложить к 2020 году первые лунные базы.
14 сентября 2007 года Япония запустила автоматический космический аппарат (КА) для исследования Луны «Кагуя», а 24 октября 2007 года в лунную гонку официально вступила и КНР. С космодрома Сичан был запущен первый китайский спутник Луны «Чанъэ-1». С помощью станции учёные планируют сделать объёмную карту лунной поверхности, что в будущем может поспособствовать амбициозному проекту колонизации Луны.
18 июня 2009 года, НАСА были запущены лунные орбитальные зонды — Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) и Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (LCROSS). Запуск был произведён с помощью ракеты-носителя Атлас 5 со Станции Военно-Воздушных сил Мыса Канаверал во Флориде. Спутник предназначен для сбора информации о лунной поверхности, поиска воды и подходящих мест для будущих лунных экспедиций.
К сорокалетию полёта Аполлона-11 автоматическая межпланетная станция LRO выполнила специальное задание — провела съёмку районов посадок лунных модулей земных экспедиций. В период с 11 по 15 июля LRO произвела съёмку и передала на Землю первые в истории детальные снимки самих лунных модулей, посадочных площадок, элементов оборудования, оставленных экспедициями на поверхности и, даже, следов самих землян от тележки и ровера. За это время были отсняты 5 из 6 мест посадок: экспедиции Аполлон-11, 14, 15, 16, 17.
Позднее КА LRO выполнил ещё более подробные снимки поверхности, где можно чётко дешифрировать не только посадочные модули и аппаратуру со следами лунного автомобиля, но и пешие следы самих космонавтов.
9 октября 2009 космический аппарат LCROSS и разгонный блок «Центавр» совершили запланированное падение на поверхность Луны в кратер Кабеус, расположенный примерно в 100 км от южного полюса Луны, а потому постоянно находящийся в глубокой тени. 13 ноября НАСА сообщило о том, что с помощью этого эксперимента на Луне обнаружена вода.
Не исключено, что на Луне может находиться не только серебро, ртуть и спирты, но и прочие химические элементы и соединения. Водяной лёд, молекулярный водород, найденные благодаря миссии LCROSS и LRO в лунном кратере Кабеус указывают на то, что на Луне действительно есть ресурсы, которые могут быть использованы в будущих миссиях.
Анализ топографических данных, присланных аппаратом LRO, и гравитационные измерения «Кагуя» показали, что толщина коры на обратной стороне Луны не постоянна и меняется с широтой места. Самые толстые участки коры соответствуют наибольшим возвышенностям, что характерно и для планеты Земля, а самые тонкие обнаружены в приполярных широтах.
Герцшпрунг — самый большой лунный кратер, его диаметр 591 км, глубина 4,5 км. Он находиться на обратной стороне Луны, поэтому он не виден с Земли.
Герцшпрунг образовался в результате столкновения с крупным космическим телом. Удар был настолько мощным, что на поверхности образовались кольца, две стены, высотой до 1 км. В настоящий момент он сильно поврежден в результате падения на его поверхность более поздних космических объектов. Из-за таких падений на поверхности самого большого лунного кратера образовались более мелкие кратеры. Самые крупные из них это: кратер Майкельсона (диаметр 123 км) расположенный на северо-востоке, кратер Вавилов (диаметр 98 км) в западной части и кратер Лукреция (диаметр 63 км) в юго-восточной части.
Назван самый большой кратер на Луне в честь датского химика и астронома Эйнара Герцшпрунга. Американские космонавты дали кратеру неофициальное название «Гелрут».
На обратной стороне Луны расположено большое количество крупных кратеров: Аполлон (537 км), Королев (437 км), Биркхоф (345 км), Планк (314 км), Менделеев (313 км), и Шредингер (312 км).
На видимой стороне Луны также имеются крупные ударные структуры, однако в результате вулканических извержений, эти кратеры заполнились лавой, которая затвердела и превратилась в темную твердую породу, которую принято называть морями, а не кратерами. На обратной стороне Луны вулканических извержений не происходило, поэтому кратеры остались в первозданном виде.
На Луне существует огромное количество кратеров (около 500 тыс.), которые практически не изменились и даже многие самые древние кратеры остались в первозданном виде. Такое стало возможным из-за отсутствия на Луне воды, атмосферы и серьезных геологических процессов.
Однако самый большой лунный кратер — это бассейн (гигантская впадина) Южный полюс-Эйткен, который имеет диаметр 2500 км и глубину 12 км. Впадина простирается почти на четверть окружности Луны и является самой большой ударной структурой в Солнечной системе. Бассейн был назван в честь его двух противоположных сторон: южного полюса Луны с одной и кратера Эйткен на севере с другой стороны.
Самая большая структура на Луне, официально внесенная в список кратеров, — Герцшпрунг, его диаметр составляеи 591 км, и расположен он на обратной стороне Луны, именно поэтому не виден с Земли. Этот кратер представляет собой многокольцевую ударную деталь. Подобные ударные структуры на видимой стороне Луны позже были заполнены лавой, которая, отвердев, превратилась в темную твердую породу. Эти детали теперь обычно называют морями, а не кратерами. Однако на обратной стороне Луны таких вулканических извержений не происходило. В результате на обратной стороне по сравнению с видимой имеется гораздо больше крупных ударных структур, которые зарегистрированы как «кратеры».
Назван самый большой кратер Луны в честь Эйнара Герцшпрунга, датского химика и астронома. В 1970 году, когда пришла пора давать лунному объекту имя, Международным Астрономическим Союзом рассматривался длинный список названий. Из которых имя Герцшпрунга посчитали наиболее достойным. В 1910 году Эйнар Герцшпрунг и Генри Рассел независимо друг от друга разработали Диаграмму, которая теперь называется Диаграмма Герцшпрунга-Рассела, и демонстрирует зависимость между абсолютной звездной величиной, светимостью, спектральным классом и температурой поверхности звезды. И теперь без этой диаграммы космические исследования трудно даже представить.
Ранее среди американских космонавтов кратер Герцшпрунг носил неофициальное название Гелрут. Полюбоваться же самым большим кратером на Луне долгое время широкой публике не удавалось. Ни одной из миссий «Аполлона», например, экипаж которых фотографировал Луну и Землю с Луны, ни разу не удалось сфотографировать Герцшпрунг – каждый раз во время фотосессии он оказывался в темноте, то есть в нефотографируемой зоне. В противовес – диаметрально противоположная Герцшпрунге часть Луны известна как самая фотографируемая часть спутника.
Герцшпрунг представляет собой вмятину в Луне. Удар космического тела был настолько силен, что поверхность пошла кольцами. В результате чего у кратера появились сразу две стены. Высота которых порой превышает тысячу метров. Глубина же кратера достигает до 4 500 метров. Был бы Герцшпрунг, наверное, еще прекраснее, но его стенки, особенно наружные, повреждены, к сожалению, другими космическими катастрофами, другими более мелкими кратерами.
Примечательны также и другие кратеры Луны. Так в южной части диска видимой стороны спутника Земли расположен кратер Тихо (диаметр D = 80 км, глубина 3500 м, высота вала около 2000 м). При большом фазовом угле этот молодой кратер ничем не отличается от соседних кратеров, однако в полнолуние он обнаруживает яркую лучевую систему. Эта система самая мощная на Луне; один из его лучей хорошо прослеживается даже в Море Ясности. Лучевая система Тихо возникла при образовании кратера, в результате взаимодействия ударных выбросов с лунной поверхностью. Причиной необычных фотометрических свойств лучевых систем молодых кратеров является в основном вскрытие нижележащего (более светлого) материала вторичными ударами, сопутствующими выбросам. Кратер Тихо окружен темным кольцом-ореолом, хорошо заметным вблизи полнолуния. Это кольцо имеет также небольшой избыток красного цвета. Снимки высокого разрешения показывают, что вал этого кратера заметно разрушен, хорошо видны террасы, рельеф в окрестности кратера в масштабе десятков и сотен метров очень сложный.
Кратер Коперник (D = 90 км), также является очень заметным образованием на лунном диске. Этот кратер старше кратера Тихо. Он имеет лучевую систему, но более слабую, чем у кратера Тихо. Эта система также хорошо видна вблизи полнолуния. Глубина ровного дна и высота вала кратера Коперник относительно окружающей местности составляют 1600 и 2200 м соответственно. Изображение высокого разрешения показывают, что вал этого кратера сильно террасирован. Как в случае кратера Тихо, это террасирование имеет гравитационно-тектоническую природу. Террасы представляют собой мегаоползни шириной в километры и протяженностью в десятки километров, смещенные друг относительно друга по вертикали на сотни метров. С помощью спектральных измерений в материале вала и днища кратера Коперник были обнаружены типичные для лунного материкового вещества ассоциации минералов: полевошпатовый материал с преобладанием низко-кальциевого пироксена. Однако на трех участках довольно разрушенной центральной горки пироксен не был найден (по крайней мере, его меньше 5 %); в качестве главного компонента здесь выявлен оливин. Источник материала центральной горки, по-видимому, находится глубже, чем источники материала других частей кратера.
Не менее знаменит и кратер Аристарх (D = 35 км). Этот кратер является сравнительно молодым. Он образовался на морской поверхности. При его образовании был пробит слой затопления морским материалом, и вскрылась материковая подложка, т. е. более яркое материковое вещество было вынесено на морскую поверхность. Благодаря этому кратер Аристарх имеет сравнительно высокое альбедо и образует очень контрастную деталь на лунном диске. Поверхность внутри кратера неоднородна по составу и имеет сложную структуру. Возможно, из-за этого вид деталей внутри этого кратера очень изменчив – он сильно зависит от условий освещения кратера. Ранее такая изменчивость часто интерпретировалось как свидетельство проявления современной активности Луны. Кратер Аристарх образовался рядом с замечательной областью, которая называется плато Аристарх или пятно Вуда. Предполагается, что эта область является островом, сохранившимся при затоплении лавами бассейна Океана Бурь. Об этом говорит приподнятость плато Аристарх над уровнем окружающего моря и больший возраст (определенный по плотности распределения мелких кратеров) некоторых участков поверхности этого образования. Плато Аристарх пересекает долина Шретера. Ее длина составляет примерно 170 км, а ширина около 10 км.