Луна

Луна

Ближняя сторона Луны , северный полюс Луны вверху
Обозначения
Обозначение	Земля I
Альтернативные названия	Луна Селена (поэтическая) Синтия (поэтическая)
Прилагательные	Лунный Селенский (поэтический) Синтиан (поэтический) Лунный (поэтический)
Символ	или
Орбитальные характеристики
Эпоха J2000
Перигей	362 600  км ( 356 400 – 370 400  км)
Апогей	405 400  км ( 404 000 – 406 700  км)
Большая полуось	384 399  км   (1.28  л.с. ,0,002 57  АЕ ) [1]
Эксцентриситет	0,0549 [1]
Орбитальный период (сидерический)	27,321 661  д (27 д 7 ч 43 мин 11,5 с [1] )
Орбитальный период (синодический)	29,530 589  д (29 д 12 ч 44 мин 2,9 с)
Средняя орбитальная скорость	1,022  км/с
Наклон	5.145° к эклиптике [2] [a]
Долгота восходящего узла	Регресс на один оборот за 18,61 года
Аргумент перигея	Прогресс на один оборот за 8,85 лет
Спутник	Земля [б] [3]
Физические характеристики
Средний радиус	1 737 .4 км (0,2727 земного) [1] [4] [5]
Экваториальный радиус	1 738 .1 км (0,2725 земного) [4]
Полярный радиус	1 736 .0 км (0,2731 земного) [4]
Сглаживание	0,0012 [4]
Окружность	10 921  км   ( экваториальная )
Площадь поверхности	3,793 × 10 7  км 2 (0,074 земной)
Объем	2,1958 × 10 10  км 3 (0,02 земной) [4]
Масса	7,346 × 10 22  кг (   0,0123 Земли) [1] [4] [6]
Средняя плотность	3,344  г/см3 [ 1] [4] 0,606 × Земля
Поверхностная гравитация	1,622 м/с 2 (5,32 фут/с 2 ) [4] 0,1654  г 0
Фактор момента инерции	0,3929 ± 0,0009 [7]
Скорость убегания	2,38 км/с ( 8 600  км/ч; 5 300  миль/ч)
Синодический период вращения	29,530 589  дн. (29 дн. 12 ч. 44 мин. 2,9 с.; синодический; солнечные сутки ) ( спин-орбита заблокирована )
Период вращения звезды	27.321 661  d   (спин-орбита заблокирована)
Скорость экваториального вращения	4,627 м/с
Осевой наклон	1,5424° к эклиптике [8] 6.687° к плоскости орбиты [2] 24° к экватору Земли  [9]
Северный полюс прямое восхождение	17 ч 47 м 26 с 266.86° [10]
Склонение Северного полюса	65,64° [10]
Альбедо	0,136 [11]
Температура поверхности . мин иметь в виду макс Экватор 100  К [12] 250 К 390 К [12] 85° с.ш.  150 К 230 К [13]
Мощность поглощенной дозы на поверхности	13,2 мкГр/ч (в течение лунного дня ) [14]
Мощность эквивалентной дозы на поверхности	57,0 мкЗв/ч (в течение лунного дня) [14]
Видимая величина	−2,5 до −12,9 [c] −12,74   (средняя полная луна ) [4]
Абсолютная величина  (H)	0,2 [15]
Угловой диаметр	29,3–34,1 угловых минут [4] [d]
Атмосфера [16]
Поверхностное давление	10−7 Па (1 пикобар ) ( день)   10 −10 Па (1 фемтобар) (ночь) [e]
Состав по объему	Он Ар Не На К ЧАС Рн

Луна — единственный естественный спутник Земли . Она вращается по орбите на среднем расстоянии 384 400 км (238 900 миль), что примерно в 30 раз больше диаметра Земли. Приливные силы между Землей и Луной синхронизировали орбитальный период Луны ( лунный месяц ) с ее периодом вращения ( лунные сутки ) в 29,5 земных суток, в результате чего одна и та же сторона Луны всегда обращена к Земле. Гравитационное притяжение Луны и, в меньшей степени, Солнца являются основными движущими силами земных приливов .

В геофизических терминах Луна является объектом планетарной массы или планетой-спутником . Ее масса составляет 1,2% от массы Земли, а ее диаметр составляет 3474 км (2159 миль), что примерно составляет четверть земного (примерно такой же ширины, как Соединенные Штаты от побережья до побережья ). В Солнечной системе это самый большой и массивный спутник по отношению к своей родительской планете , пятый по величине и массивности спутник в целом, и больше и массивнее всех известных карликовых планет . ^[17] Ее поверхностная гравитация составляет примерно одну шестую от земной, примерно половину от таковой у Марса и вторая по величине среди всех лун Солнечной системы после луны Юпитера Ио . Тело Луны дифференцировано и земное , без значительной гидросферы , атмосферы или магнитного поля . Он образовался 4,51 миллиарда лет назад, вскоре после образования Земли , из обломков гигантского столкновения Земли с предполагаемым телом размером с Марс под названием Тейя .

Лунная поверхность покрыта лунной пылью и отмечена горами , ударными кратерами , их выбросами , лучеобразными полосами , бороздами и, в основном, на ближней стороне Луны, темными морями («морями»), которые представляют собой равнины остывшей магмы . Эти моря образовались, когда расплавленная лава вливалась в древние ударные бассейны. Луна, за исключением случаев прохождения через тень Земли во время лунного затмения , всегда освещена Солнцем, но с Земли видимое освещение смещается во время ее движения по орбите, создавая лунные фазы . ^[18] Луна является самым ярким небесным объектом на ночном небе Земли . Это в основном связано с ее большим угловым диаметром , в то время как отражательная способность лунной поверхности сравнима с отражательной способностью асфальта . Видимый размер почти такой же, как у Солнца, что позволяет ей полностью покрывать Солнце во время полного солнечного затмения . С Земли со временем становится видимым около 59% лунной поверхности из-за циклических сдвигов перспективы ( либрации ), что делает видимыми части обратной стороны Луны.

Луна была важным источником вдохновения и знаний для людей, она имела решающее значение для космографии , мифологии, религии , искусства, исчисления времени , естественных наук и космических полетов . В 1959 году первые созданные человеком объекты, покинувшие Землю и достигшие другого тела , прибыли на Луну с пролетом советской станции « Луна-1» и преднамеренным ударом станции «Луна-2» . В 1966 году Луна стала первым внеземным телом с мягкой посадкой станции «Луна-9» и выходом на орбиту станции «Луна-10» . 20 июля 1969 года люди впервые высадились на Луне и любом внеземном теле в Море Спокойствия с помощью посадочного модуля « Орел» американской миссии « Аполлон-11» . С того времени по 1972 год было отправлено еще пять экипажей, в каждом из которых на поверхность высадилось по два человека. Самое длительное пребывание составило 75 часов для экипажа «Аполлон-17» . С тех пор исследование Луны продолжается с помощью роботов, а пилотируемые миссии планируется запустить в конце 2020-х годов.

Обычное английское имя собственное для естественного спутника Земли — просто Moon , с заглавной буквы M. ^{[19] [20]} Существительное moon происходит от древнеанглийского mōna , которое (как и все его германские однокоренные слова) происходит от протогерманского *mēnōn , ^[21] которое, в свою очередь, происходит от протоиндоевропейского *mēnsis «месяц» ^[22] (от более раннего *mēnōt , родительного падежа *mēneses ), который может быть связан с глаголом «измерять» (времени). ^[23]

Иногда имя Луна / ˈl uːn ə / используется в научных трудах [ ^24] и особенно в научной фантастике, чтобы отличить луну Земли от других, в то время как в поэзии «Луна» использовалось для обозначения персонификации Луны. ^[25] Синтия / ˈs ɪn θ i ə / — ещё одно поэтическое имя, хотя и редкое, для Луны, персонифицированной как богиня, [ ^26] в то время как Селена / s ə ˈl iːn iː / ( буквально «Луна») — греческая богиня Луны.

Английское прилагательное , относящееся к Луне, lunar , происходит от латинского слова для Луны, lūna . Selenian / sə l iː n iə n / ^[27] — прилагательное, используемое для описания Луны как мира, а не как небесного объекта, [ ^28] но его использование редко. Оно происходит от σελήνη selēnē , греческого слова для Луны, и его родственного selenic изначально было редким синонимом ^[29], но теперь почти всегда относится к химическому элементу selenium . ^[30] Название элемента selenium и префикс seleno- (как в селенографии , изучении физических особенностей Луны) происходят от этого греческого слова. ^{[31] [32]}

Греческая богиня дикой природы и охоты Артемида , приравниваемая к римской Диане , одним из символов которой была Луна и которая часто считалась богиней Луны, также называлась Синтией , по ее легендарному месту рождения на горе Кинф . ^[33] Эти имена – Луна, Синтия и Селена – отражены в технических терминах для лунных орбит, таких как аполуния , перикинтион и селеноцентрическая .

Астрономический символ Луны — полумесяц/убывающий полумесяц,\, например, в M _☾ «лунная масса» (также M _L ).

Геологические периоды Луны получили названия в соответствии с их характерными особенностями: от большинства ударных кратеров за пределами темного моря до моря и более поздних кратеров, и, наконец, молодых, все еще ярких и поэтому хорошо заметных кратеров с лучевыми системами, таких как Коперник или Тихо .

Изотопное датирование лунных образцов предполагает, что Луна образовалась примерно через 50 миллионов лет после возникновения Солнечной системы . ^{[36] [37]} Исторически было предложено несколько механизмов формирования, ^[38] но ни один из них не объясняет удовлетворительно особенности системы Земля-Луна. Разделение Луны от земной коры посредством центробежной силы ^[39] потребовало бы слишком большой начальной скорости вращения Земли. ^[40] Гравитационный захват предварительно сформированной Луны ^[41] зависит от нереально расширенной атмосферы Земли, рассеивающей энергию проходящей Луны. ^[40] Совместное образование Земли и Луны в первичном аккреционном диске не объясняет истощение металлов на Луне. ^{[40] Ни одна из этих} гипотез не может объяснить высокий угловой момент системы Земля-Луна. ^[42]

Преобладающая теория заключается в том, что система Земля-Луна образовалась после гигантского удара тела размером с Марс (названного Тейей ) с прото-Землей . Косой удар выбросил материал на орбиту вокруг Земли, и материал аккрецировался и образовал Луну ^{[43] [44] сразу за} пределом Роша Земли ~2,56  Р _🜨 . ^[45]

Считается, что гигантские удары были обычным явлением в ранней Солнечной системе. Компьютерное моделирование гигантских ударов дало результаты, которые согласуются с массой лунного ядра и угловым моментом системы Земля-Луна. Эти моделирования показывают, что большая часть Луны произошла от ударника, а не от прото-Земли. ^[46] Однако модели 2007 года и более поздние предполагают, что большая часть Луны произошла от прото-Земли. ^{[47] [48] [49] [50]} Другие тела внутренней Солнечной системы, такие как Марс и Веста, имеют, согласно метеоритам с них, очень разные изотопные составы кислорода и вольфрама по сравнению с Землей. Однако Земля и Луна имеют почти идентичные изотопные составы. Изотопное выравнивание системы Земля-Луна может быть объяснено смешиванием после удара испаренного материала, который образовал их, ^[51] хотя это и обсуждается. ^[52]

Удар мог бы высвободить достаточно энергии, чтобы разжижить как выбросы, так и земную кору, образовав магматический океан. Разжиженные выбросы могли бы затем снова аккрецироваться в систему Земля-Луна. ^{[53] [54]} Недавно образованная Луна могла бы иметь свой собственный магматический океан ; его глубина оценивается примерно от 500 км (300 миль) до 1737 км (1079 миль). ^[53]

Хотя теория гигантского удара объясняет многие линии доказательств, некоторые вопросы все еще остаются нерешенными, большинство из которых связаны с составом Луны. ^[55] Модели, в которых Луна приобретает значительное количество протоземли, сложнее согласовать с геохимическими данными по изотопам циркония, кислорода, кремния и других элементов. ^[56] Исследование, опубликованное в 2022 году, с использованием моделирования с высоким разрешением (до10 ⁸ частиц), обнаружили, что гигантские удары могут немедленно поместить спутник с массой и содержанием железа, аналогичными Луне, на орбиту, находящуюся далеко за пределами предела Роша Земли . Даже спутники, которые изначально проходят в пределах предела Роша, могут надежно и предсказуемо выжить, будучи частично раздетыми, а затем закрученными на более широкие, стабильные орбиты. ^[57]

1 ноября 2023 года ученые сообщили, что, согласно компьютерному моделированию, внутри Земли могут находиться остатки протопланеты под названием Тейя , оставшиеся от столкновения с Землей в древние времена, в результате которого также образовалась Луна. ^{[58] [59]}

Новообразованная Луна расположилась на гораздо более близкой земной орбите, чем сегодня. Поэтому каждое тело казалось намного больше на небе другого, затмения были более частыми, а приливные эффекты были сильнее. ^[60] Из-за приливного ускорения орбита Луны вокруг Земли стала значительно больше, с более длительным периодом. ^[61]

После формирования Луна остыла, и большая часть ее атмосферы была удалена. ^[62] С тех пор поверхность Луны формировалась под воздействием крупных и многочисленных мелких ударов , в результате чего образовался ландшафт с кратерами всех возрастов.

Луна была вулканически активной до 1,2 миллиарда лет назад, что привело к образованию выдающихся лунных морей . Большинство морских базальтов извергалось в Имбрийский период , 3,3–3,7 миллиарда лет назад, хотя некоторые из них моложе 1,2 миллиарда лет ^[63] , а некоторые — 4,2 миллиарда лет. ^[64] Существуют разные объяснения извержения морских базальтов, в частности их неравномерного распространения, которое в основном проявляется на ближней стороне. Причины распределения лунных возвышенностей на дальней стороне также не очень хорошо изучены. Топологические измерения показывают, что кора на ближней стороне тоньше, чем на дальней. Тогда один из возможных сценариев заключается в том, что крупные удары на ближней стороне могли облегчить лаве поток на поверхность. ^[65]

Луна представляет собой очень слабо неравносторонний эллипсоид из-за приливного растяжения, с длинной осью, смещенной на 30° от направления на Землю из-за гравитационных аномалий от ударных бассейнов. Ее форма более вытянута, чем могут объяснить современные приливные силы. Эта «ископаемая выпуклость» указывает на то, что Луна затвердела, когда она вращалась на половине своего текущего расстояния от Земли, и что теперь она слишком холодная для того, чтобы ее форма восстановила гидростатическое равновесие на своем текущем орбитальном расстоянии. ^[66]

Луна по размеру и массе является пятым по величине естественным спутником Солнечной системы, классифицируемым как один из ее спутников планетарной массы , что делает ее планетой-спутником согласно геофизическим определениям этого термина . ^[17] Она меньше Меркурия и значительно больше самой большой карликовой планеты Солнечной системы, Плутона . В то время как малая планета-спутник Харон системы Плутон-Харон больше по сравнению с Плутоном, ^{[f] [67]} Луна является крупнейшим естественным спутником Солнечной системы по сравнению с их основными планетами. ^[g]

Диаметр Луны составляет около 3500 км, что составляет более четверти диаметра Земли, а поверхность Луны сопоставима с шириной материковой Австралии , ^[68] Европы или прилегающих к ней Соединенных Штатов (исключая Аляску и т. д.). ^[69] Общая площадь поверхности Луны составляет около 38 миллионов квадратных километров, что сопоставимо с Северной и Южной Америкой вместе взятыми, ^[70] общая площадь американской суши (исключая все острова) составляет 37,7 миллионов квадратных километров. ^[71]

Масса Луны составляет 1/81 массы Земли, ^[72] она является второй по плотности среди планетарных лун и имеет вторую по величине поверхностную гравитацию после Ио , на0,1654  г и скорость убегания 2,38 км/с ( 8 600  км/ч; 5 300  миль/ч) .

Луна — это дифференцированное тело, которое изначально находилось в гидростатическом равновесии , но с тех пор вышло из этого состояния. ^[73] У нее есть геохимически различимая кора , мантия и ядро . Луна имеет твердое, богатое железом внутреннее ядро ​​с радиусом, возможно, всего 240 километров (150 миль) и жидкое внешнее ядро, в основном состоящее из жидкого железа с радиусом примерно 300 километров (190 миль). Вокруг ядра находится частично расплавленный пограничный слой с радиусом около 500 километров (310 миль). ^{[74] [75]} Считается, что эта структура образовалась в результате фракционной кристаллизации глобального магматического океана вскоре после образования Луны 4,5 миллиарда лет назад. ^[76]

Кристаллизация этого магматического океана могла бы создать мафическую мантию из осаждения и погружения минералов оливина , клинопироксена и ортопироксена ; после того, как примерно три четверти магматического океана кристаллизовались, могли образоваться плагиоклазовые минералы с более низкой плотностью и всплыть в кору наверху. ^[77] Конечные жидкости для кристаллизации изначально были бы зажаты между корой и мантией с высоким содержанием несовместимых и теплопроизводящих элементов. ^[1] В соответствии с этой точкой зрения, геохимическое картирование, сделанное с орбиты, предполагает, что кора в основном состоит из анортозита . ^[16] Образцы лунных пород из лавовых потоков, извергавшихся на поверхность в результате частичного плавления в мантии, подтверждают мафический состав мантии, который более богат железом, чем у Земли. ^[1] Средняя толщина коры составляет около 50 километров (31 миля). ^[1]

Луна является вторым по плотности спутником в Солнечной системе после Ио . ^[78] Однако внутреннее ядро ​​Луны невелико, с радиусом около 350 километров (220 миль) или меньше, ^[1] около 20% радиуса Луны. Его состав не очень хорошо изучен, но, вероятно, это металлическое железо, легированное небольшим количеством серы и никеля; анализы изменяющегося во времени вращения Луны показывают, что оно, по крайней мере, частично расплавлено. ^[79] Давление в лунном ядре оценивается в 5 ГПа (49 000 атм). ^[80]

В среднем гравитация на поверхности Луны составляет1,62  м/с ^{2 [4]} (0,1654  г ;5,318  фута/с2 ⁾ , что составляет около половины поверхностной гравитации Марса и около одной шестой части земной.

Гравитационное поле Луны неоднородно . Детали гравитационного поля были измерены путем отслеживания доплеровского сдвига радиосигналов, излучаемых орбитальными космическими аппаратами. Главными особенностями лунной гравитации являются масконы , большие положительные гравитационные аномалии, связанные с некоторыми гигантскими ударными бассейнами, частично вызванные плотными потоками морской базальтовой лавы, заполняющими эти бассейны. ^{[83] [84]} Аномалии значительно влияют на орбиту космических аппаратов вокруг Луны. Есть некоторые загадки: потоки лавы сами по себе не могут объяснить всю гравитационную сигнатуру, и существуют некоторые масконы, которые не связаны с морским вулканизмом. ^[85]

Внешнее магнитное поле Луны составляет менее 0,2 нанотесла ^[86] или менее одной стотысячной от земного . У Луны нет глобального дипольного магнитного поля , и она имеет только намагниченность земной коры, вероятно, приобретенную в начале своей истории, когда динамо еще работало. ^{[87] [88]} В начале своей истории, 4 миллиарда лет назад, ее напряженность магнитного поля, вероятно, была близка к напряженности земного сегодня. ^[86] Это раннее поле динамо, по-видимому, прекратилось примерно миллиард лет назад, после того, как кристаллизовалось лунное ядро. ^[86] Теоретически, часть остаточной намагниченности может возникать из-за переходных магнитных полей, генерируемых во время крупных столкновений посредством расширения плазменных облаков. Эти облака генерируются во время крупных столкновений в окружающем магнитном поле. Это подтверждается расположением крупнейших намагниченностей земной коры, расположенных вблизи антиподов гигантских ударных бассейнов. ^[89]

Луна имеет настолько разреженную атмосферу , что она почти вакуумна , с общей массой менее 10 тонн (9,8 длинных тонн; 11 коротких тонн). ^[94] Поверхностное давление этой небольшой массы составляет около 3 × 10−15 ^атм  ( 0,3  нПа ); оно меняется в зависимости от лунного дня. Его источниками являются выделение газа и распыление , продукт бомбардировки лунного грунта ионами солнечного ветра. ^{[16] [95]} Обнаруженные элементы включают натрий и калий , полученные распылением (также обнаруженные в атмосферах Меркурия и Ио ); гелий-4 и неон ^[96] из солнечного ветра; и аргон-40 , радон-222 и полоний-210 , выделенные после их создания в результате радиоактивного распада в коре и мантии. ^{[97] [98]} Отсутствие таких нейтральных видов (атомов или молекул), как кислород , азот , углерод , водород и магний , которые присутствуют в реголите , не изучено. ^[97] Водяной пар был обнаружен Chandrayaan-1 и, как было обнаружено, меняется в зависимости от широты, с максимумом при ~60–70 градусах; возможно, он образуется в результате сублимации водяного льда в реголите. ^[99] Эти газы либо возвращаются в реголит из-за гравитации Луны, либо теряются в космосе, либо из-за давления солнечного излучения, либо, если они ионизированы, будучи унесенными магнитным полем солнечного ветра. ^[97]

Исследования образцов магмы Луны, полученных миссиями Аполлон, показывают, что Луна когда-то обладала относительно плотной атмосферой в течение 70 миллионов лет между 3 и 4 миллиардами лет назад. Эта атмосфера, полученная из газов, выброшенных извержениями лунных вулканов, была в два раза толще, чем атмосфера современного Марса . Древняя лунная атмосфера в конечном итоге была унесена солнечными ветрами и рассеяна в космосе. ^[62]

Вокруг Луны существует постоянное облако пыли , образованное мелкими частицами комет. По оценкам, 5 тонн кометных частиц ударяются о поверхность Луны каждые 24 часа, что приводит к выбросу частиц пыли. Пыль остается над Луной примерно 10 минут, поднимаясь за 5 минут и падая за 5 минут. В среднем над Луной находится 120 килограммов пыли, поднимаясь на высоту до 100 километров над поверхностью. Подсчеты пыли, проведенные LADEE Lunar Dust EXperiment (LDEX), показали, что пиковые значения частиц наблюдались во время метеорных потоков Геминиды , Квадрантиды , Северные Тауриды и Омикрон Центаврид , когда Земля и Луна проходят через кометные обломки. Лунное пылевое облако асимметрично, будучи более плотным вблизи границы между дневной и ночной сторонами Луны. ^{[100] [101]}

Ионизирующее излучение от космических лучей , Солнца и результирующее нейтронное излучение ^[103] производят уровни радиации в среднем 1,369 миллизивертов в день в течение лунного дня , ^[14] что примерно в 2,6 раза больше, чем на Международной космической станции с 0,53 миллизивертами в день на высоте около 400 км над Землей на орбите, в 5–10 раз больше, чем во время трансатлантического полета, в 200 раз больше, чем на поверхности Земли. ^[104] Для дальнейшего сравнения радиация во время полета на Марс составляет около 1,84 миллизивертов в день, а на Марсе в среднем 0,64 миллизивертов в день, при этом в некоторых местах на Марсе уровни, возможно, составляют всего 0,342 миллизивертов в день. ^{[105] [106]}

Наклон оси Луны относительно эклиптики составляет всего 1,5427°, ^{[8] [107]} что намного меньше 23,44° Земли. Из-за этого небольшого наклона солнечное освещение Луны меняется гораздо меньше в зависимости от сезона, чем на Земле, и это допускает существование некоторых пиков вечного света на северном полюсе Луны , на краю кратера Пири .

Поверхность подвергается резким перепадам температур от120 °С до−171 °C в зависимости от солнечного излучения . Из-за отсутствия атмосферы температуры различных областей различаются, особенно в зависимости от того, находятся ли они на солнце или в тени, ^[108] что делает топографические детали решающей ролью для местных температур поверхности . ^[109] Части многих кратеров, особенно днища многих полярных кратеров, ^[110] постоянно затенены, эти « кратеры вечной тьмы » имеют чрезвычайно низкие температуры. Lunar Reconnaissance Orbiter измерил самые низкие летние температуры в кратерах на южном полюсе на уровне 35 К (−238 °C; −397 °F) ^[111] и всего 26 К (−247 °C; −413 °F) вблизи зимнего солнцестояния в северном полярном кратере Hermite . Это самая низкая температура в Солнечной системе, когда-либо измеренная космическим аппаратом, холоднее даже поверхности Плутона . ^[109]

Поверх лунной коры покрывается сильно измельченный (разбитый на все более мелкие частицы) и исковерканный в основном серый поверхностный слой, называемый реголитом , образованный ударными процессами. Более мелкий реголит, лунный грунт из стекла из диоксида кремния , имеет текстуру, напоминающую снег, и запах, напоминающий отработанный порох . ^[112] Реголит старых поверхностей, как правило, толще, чем на более молодых поверхностях: его толщина варьируется от 10–15 м (33–49 футов) в высокогорьях и 4–5 м (13–16 футов) в морях. ^[113] Под мелко измельченным слоем реголита находится мегареголит , слой сильно трещиноватой коренной породы толщиной во много километров. ^[114]

Например, считается, что такие экстремальные условия делают маловероятным, что космический корабль будет содержать споры бактерий на Луне дольше, чем один лунный виток. ^[115]

Топография Луны была измерена с помощью лазерной альтиметрии и анализа стереоизображений . ^[116] Ее самая обширная топографическая особенность - гигантский дальний бассейн Южный полюс-Эйткен , диаметром около 2240 км (1390 миль), самый большой кратер на Луне и второй по величине подтвержденный ударный кратер в Солнечной системе . ^{[117] [118]} При глубине 13 км (8,1 мили) его дно является самой низкой точкой на поверхности Луны. ^{[117] [119]} Самые высокие возвышения поверхности Луны расположены непосредственно на северо-востоке, которые могли быть утолщены косым образованием удара бассейна Южный полюс-Эйткен. ^[120] Другие крупные ударные бассейны, такие как Дожди , Ясность , Кризисы , Смити и Восточный , обладают регионально низкими возвышениями и приподнятыми краями. ^[117] Дальняя сторона лунной поверхности в среднем примерно на 1,9 км (1,2 мили) выше, чем ближняя сторона. ^[1]

Открытие скальных уступов сброса предполагает, что Луна сократилась примерно на 90 метров (300 футов) за последний миллиард лет. ^[121] Похожие признаки сокращения существуют на Меркурии . Море Холода, бассейн около северного полюса, долгое время считавшийся геологически мертвым, треснул и сместился. Поскольку Луна не имеет тектонических плит, ее тектоническая активность медленная, и трещины развиваются по мере потери тепла. ^[122]

Ученые подтвердили наличие пещеры на Луне около Моря Спокойствия , недалеко от места посадки Аполлона-11 в 1969 году . Пещера, идентифицированная как точка входа в обрушившуюся лавовую трубку, имеет ширину около 45 метров и длину до 80 метров. Это открытие знаменует собой первую подтвержденную точку входа в лунную пещеру. Анализ был основан на фотографиях, сделанных в 2010 году лунным разведывательным орбитальным аппаратом НАСА . Стабильная температура пещеры составляет около17 °C могли бы обеспечить благоприятную среду для будущих астронавтов, защищая их от экстремальных температур, солнечной радиации и микрометеоритов. Однако проблемы включают доступность и риски схода лавин и обвалов. Это открытие открывает потенциал для будущих лунных баз или аварийных убежищ. ^[123]

Главные особенности, видимые с Земли невооруженным глазом, — это темные и относительно невыразительные лунные равнины, называемые морями (единственное число mare ; латинское «моря», поскольку когда-то считалось, что они заполнены водой) ^[124], представляющие собой обширные затвердевшие бассейны древней базальтовой лавы. Хотя лунные базальты похожи на земные базальты, в них больше железа и нет минералов, измененных водой. ^[125] Большинство этих лавовых отложений извергалось или текли в впадины, связанные с ударными бассейнами , хотя крупнейшее на Луне пространство базальтового затопления, Oceanus Procellarum , не соответствует очевидному ударному бассейну. Различные эпизоды потоков лавы в морях часто можно распознать по изменениям альбедо поверхности и отчетливым границам потока. ^[126]

По мере формирования морей охлаждение и сжатие базальтовой лавы создавало в некоторых областях морщинистые хребты . Эти низкие, извилистые хребты могут простираться на сотни километров и часто очерчивают погребенные структуры внутри моря. Другим результатом формирования морей является создание концентрических углублений по краям, известных как дугообразные борозды . Эти особенности возникают, когда базальты моря погружаются внутрь под собственным весом, заставляя края трескаться и разделяться.

В дополнение к видимым морям, на Луне есть морские отложения, покрытые выбросами от ударов. Называемые криптомарами, эти скрытые моря, вероятно, старше, чем открытые. ^[127] И наоборот, морская лава скрыла множество ударных расплавленных пластов и бассейнов. Ударные расплавы образуются, когда интенсивное ударное давление от столкновений испаряет и расплавляет зоны вокруг места удара. Там, где ударный расплав все еще открыт, его можно отличить от морской лавы по его распределению, альбедо и текстуре. ^[128]

Извилистые борозды , обнаруженные в морях и вокруг них, вероятно, являются потухшими лавовыми каналами или обрушившимися лавовыми трубками . Обычно они берут начало в вулканических жерлах , извиваясь и иногда разветвляясь по мере продвижения. Самые крупные примеры, такие как долина Шрётера и разлом Хэдли , значительно длиннее, шире и глубже, чем наземные лавовые каналы, иногда с изгибами и резкими поворотами, которые, опять же, нетипичны для Земли.

Морской вулканизм изменил ударные кратеры различными способами, включая их заполнение в разной степени, а также поднятие и разрушение их дна из-за подъема морского материала под их недрами. Примерами таких кратеров являются Тарунтиус и Гассенди . Некоторые кратеры, такие как Гигинус , имеют полностью вулканическое происхождение, образуясь как кальдеры или провальные ямы . Такие кратеры относительно редки и, как правило, меньше (обычно несколько километров в ширину), мельче и имеют более неправильную форму, чем ударные кратеры. У них также отсутствуют перевернутые края, характерные для ударных кратеров.

В пределах ближних морей обнаружено несколько геологических провинций , содержащих щитовые вулканы и вулканические купола . ^[129] Также имеются некоторые регионы пирокластических отложений , шлаковых конусов и небазальтовых куполов, образованных лавой с особо высокой вязкостью.

Почти все моря находятся на ближней стороне Луны и покрывают 31% поверхности ближней стороны ^[72] по сравнению с 2% дальней стороны. ^[130] Это, вероятно, связано с концентрацией тепловыделяющих элементов под корой на ближней стороне, что могло бы вызвать нагревание подстилающей мантии, ее частичное расплавление, подъем на поверхность и извержение. ^{[77] [131] [132] Большая часть} морских базальтов Луны извергалась в имбрийский период , 3,3–3,7 миллиарда лет назад, хотя некоторые из них были всего 1,2 миллиарда лет ^{[63] и 4,2 миллиарда лет [64]} .

В 2006 году исследование Ины , крошечной впадины в озере Фелиситатис , обнаружило неровные, относительно свободные от пыли особенности, которые из-за отсутствия эрозии падающими обломками, по-видимому, имели возраст всего 2 миллиона лет. ^[133] Лунные землетрясения и выбросы газа указывают на продолжающуюся лунную активность. ^[133] Свидетельства недавнего лунного вулканизма были обнаружены на 70 нерегулярных морских пятнах , некоторым из которых менее 50 миллионов лет. Это повышает вероятность гораздо более теплой лунной мантии, чем считалось ранее, по крайней мере, на ближней стороне, где глубокая кора существенно теплее из-за большей концентрации радиоактивных элементов. ^{[134] [135] [136] [137]} Были обнаружены доказательства базальтового вулканизма возрастом 2–10 миллионов лет в кратере Лоуэлл, ^{[138] [139]} внутри бассейна Ориентале. Некоторая комбинация изначально более горячей мантии и локального обогащения теплопроизводящими элементами в мантии могла быть причиной продолжительной активности на дальней стороне в восточной впадине. ^{[140] [141]}

Более светлые области Луны называются террае , или чаще возвышенностями , потому что они выше большинства морей. Радиометрически установлено, что они образовались 4,4 миллиарда лет назад, и могут представлять собой плагиоклазовые кумуляты лунного магматического океана. ^{[64] [63]} В отличие от Земли, считается, что ни одна крупная лунная гора не образовалась в результате тектонических событий. ^[142]

Концентрация морей на ближней стороне, вероятно, отражает существенно более толстую кору возвышенностей дальней стороны, которая могла образоваться в результате медленного удара второй луны Земли через несколько десятков миллионов лет после образования Луны. ^{[143] [144]} С другой стороны, это может быть следствием асимметричного приливного нагрева , когда Луна была намного ближе к Земле. ^[145]

Основным геологическим процессом, который повлиял на поверхность Луны, является образование ударных кратеров ^[146] , при этом кратеры образуются, когда астероиды и кометы сталкиваются с лунной поверхностью. По оценкам, на ближней стороне Луны находится около 300 000 кратеров шириной более 1 км (0,6 мили). ^[147] Лунные кратеры имеют различные формы в зависимости от их размера. В порядке увеличения диаметра основными типами являются простые кратеры с гладкими чашеобразными внутренними частями и перевернутыми краями, сложные кратеры с плоским дном, террасными стенками и центральными пиками, кольцевые бассейны пиков и многокольцевые бассейны с двумя или более концентрическими кольцами пиков. ^[148] Подавляющее большинство ударных кратеров имеют круглую форму, но некоторые, такие как Кантор и Янссен , имеют более полигональные очертания, возможно, обусловленные лежащими в их основе разломами и соединениями. Другие, такие как пара Мессье , Шиллер и Даниэль , имеют вытянутую форму. Такое удлинение может быть результатом сильно наклонных ударов, двойных ударов астероидов , фрагментации ударников до удара о поверхность или близко расположенных вторичных ударов. ^[149]

Лунная геологическая шкала времени основана на наиболее заметных ударных событиях, таких как многокольцевые образования, такие как Nectaris , Imbrium и Orientale , которые имеют диаметр от сотен до тысяч километров и связаны с широким шлейфом отложений выбросов, которые образуют региональный стратиграфический горизонт . ^[150] Отсутствие атмосферы, погоды и недавние геологические процессы означают, что многие из этих кратеров хорошо сохранились. Хотя только несколько многокольцевых бассейнов были окончательно датированы, они полезны для назначения относительного возраста. Поскольку ударные кратеры накапливаются с почти постоянной скоростью, подсчет количества кратеров на единицу площади может использоваться для оценки возраста поверхности. ^[150] Однако необходимо проявлять осторожность с техникой подсчета кратеров из-за потенциального наличия вторичных кратеров . Выбросы от ударов могут создавать вторичные кратеры, которые часто появляются в скоплениях или цепях, но также могут встречаться в виде изолированных образований на значительном расстоянии от удара. Они могут напоминать первичные кратеры и даже доминировать над небольшими популяциями кратеров, поэтому их неопознанное присутствие может искажать оценки возраста. ^[151]

Радиометрический возраст расплавленных в результате удара пород, собранных во время миссий Аполлон, составляет от 3,8 до 4,1 миллиарда лет: это было использовано для предположения о позднем периоде тяжелой бомбардировки с участившимися ударами. ^[152]

Снимки высокого разрешения с Lunar Reconnaissance Orbiter в 2010-х годах показывают, что современная скорость образования кратеров значительно выше, чем предполагалось ранее. Считается, что вторичный процесс образования кратеров, вызванный дистальными выбросами, перемешивает верхние два сантиметра реголита в течение 81 000 лет. ^{[153] [154]} Эта скорость в 100 раз выше скорости, рассчитанной по моделям, основанным исключительно на прямых ударах микрометеоритов. ^[155]

Лунные завихрения — это загадочные особенности, обнаруженные на поверхности Луны. Они характеризуются высоким альбедо, кажутся оптически незрелыми (т. е. оптическими характеристиками относительно молодого реголита ) и часто имеют извилистую форму. Их форма часто подчеркивается областями с низким альбедо, которые извиваются между яркими завихрениями. Они расположены в местах с усиленными поверхностными магнитными полями , и многие из них расположены в антиподальной точке основных ударов. Хорошо известные завихрения включают особенность Гамма Рейнера и Море Гениальности . Предполагается, что они являются областями, которые были частично экранированы от солнечного ветра , что приводит к более медленному космическому выветриванию . ^[156]

Жидкая вода не может сохраняться на поверхности Луны. Под воздействием солнечной радиации вода быстро разлагается в процессе, известном как фотодиссоциация, и теряется в космосе. Однако с 1960-х годов ученые выдвигали гипотезу, что водяной лед может откладываться при ударе комет или, возможно, образовываться в результате реакции богатых кислородом лунных пород и водорода из солнечного ветра , оставляя следы воды, которые могли бы сохраняться в холодных, постоянно затененных кратерах на обоих полюсах Луны. ^{[157] [158]} Компьютерное моделирование показывает, что до 14 000 км ² (5400 кв. миль) поверхности могут находиться в постоянной тени. ^[110] Наличие пригодных для использования количеств воды на Луне является важным фактором в том, чтобы сделать лунное жилье экономически эффективным планом; альтернатива транспортировки воды с Земли была бы непомерно дорогой. ^[159]

В последующие годы на поверхности Луны были обнаружены следы воды. ^[160] В 1994 году бистатический радиолокационный эксперимент, проведенный на космическом аппарате Clementine , указал на существование небольших замороженных карманов воды вблизи поверхности. Однако более поздние радиолокационные наблюдения Arecibo предполагают, что эти находки могут быть скорее камнями, выброшенными из молодых ударных кратеров. ^[161] В 1998 году нейтронный спектрометр на космическом аппарате Lunar Prospector показал, что высокие концентрации водорода присутствуют на первом метре глубины в реголите вблизи полярных регионов. ^[162] Бусины вулканической лавы, доставленные на Землю на борту Apollo 15, показали небольшое количество воды внутри. ^[163]

Космический аппарат Chandrayaan-1 2008 года с тех пор подтвердил существование поверхностного водяного льда с помощью бортового Moon Mineralogy Mapper . Спектрометр наблюдал линии поглощения, общие для гидроксила , в отраженном солнечном свете, что свидетельствует о наличии большого количества водяного льда на поверхности Луны. Космический аппарат показал, что концентрации могут достигать 1000  ppm . ^[164] Используя спектры отражения картографа, непрямое освещение областей в тени подтвердило наличие водяного льда в пределах 20° широты от обоих полюсов в 2018 году. ^[165] В 2009 году LCROSS отправил ударник весом 2300 кг (5100 фунтов) в постоянно затененный полярный кратер и обнаружил не менее 100 кг (220 фунтов) воды в шлейфе выброшенного материала. ^{[166] [167]} Другое исследование данных LCROSS показало, что количество обнаруженной воды приближается к 155 ± 12 кг (342 ± 26 фунтов). ^[168]

В мае 2011 года было сообщено о 615–1410 ppm воды в расплавленных включениях в лунном образце 74220 ^[169] , знаменитом высокотитановом «оранжевом стеклянном грунте» вулканического происхождения, собранном во время миссии Аполлон-17 в 1972 году. Включения образовались во время взрывных извержений на Луне примерно 3,7 миллиарда лет назад. Эта концентрация сопоставима с концентрацией магмы в верхней мантии Земли . Хотя это представляет значительный селенологический интерес, это понимание не означает, что вода легкодоступна, поскольку образец возник на глубине многих километров под поверхностью, а включения настолько труднодоступны, что потребовалось 39 лет, чтобы найти их с помощью современного ионного микрозонда.

Анализ результатов Moon Mineralogy Mapper (M3) в августе 2018 года впервые выявил «окончательное доказательство» наличия водяного льда на поверхности Луны. ^{[170] [171]} Данные выявили отчетливые отражательные признаки водяного льда, в отличие от пыли и других отражающих веществ. ^[172] Отложения льда были обнаружены на Северном и Южном полюсах, хотя их больше на юге, где вода задерживается в постоянно затененных кратерах и расщелинах, что позволяет ей сохраняться в виде льда на поверхности, поскольку они защищены от солнца. ^{[170] [172]}

В октябре 2020 года астрономы сообщили об обнаружении молекулярной воды на освещенной Солнцем поверхности Луны несколькими независимыми космическими аппаратами, включая Стратосферную обсерваторию инфракрасной астрономии (SOFIA). ^{[173] [174] [175] [176]}

Земля и Луна образуют спутниковую систему Земля-Луна с общим центром масс, или барицентром . Этот барицентр находится на глубине 1700 км (1100 миль) (около четверти радиуса Земли) под поверхностью Земли.

Орбита Луны слегка эллиптическая, с эксцентриситетом орбиты 0,055. ^[1] Большая полуось геоцентрической лунной орбиты, называемая лунным расстоянием , составляет приблизительно 400 000 км (250 000 миль или 1,28 световых секунд), что сопоставимо с оборотом вокруг Земли 9,5 раз. ^[177]

Луна совершает полный оборот вокруг Земли относительно неподвижных звезд, ее сидерический период , примерно каждые 27,3 дня. ^[h] Однако, поскольку система Земля-Луна движется в то же время по своей орбите вокруг Солнца, ей требуется немного больше времени, 29,5 дней, ^{[i] [72],} чтобы вернуться в ту же лунную фазу , завершив полный цикл, как видно с Земли. Этот синодический период или синодический месяц обычно называют лунным месяцем , и он равен продолжительности солнечных суток на Луне. ^[178]

Из-за приливного захвата Луна имеет резонанс спин-орбита 1:1 . Это соотношение вращения и орбиты делает орбитальные периоды Луны вокруг Земли равными ее соответствующим периодам вращения . Это причина того, что только одна сторона Луны, ее так называемая ближняя сторона , видна с Земли. Тем не менее, хотя движение Луны находится в резонансе, оно все еще не лишено нюансов, таких как либрация , что приводит к небольшому изменению перспектив, делая со временем и местоположением на Земле около 59% поверхности Луны видимыми с Земли. ^[179]

В отличие от большинства спутников других планет, плоскость орбиты Луны находится ближе к плоскости эклиптики, чем к плоскости экватора планеты . Орбита Луны тонко возмущена Солнцем и Землей многими небольшими, сложными и взаимодействующими способами. Например, плоскость орбиты Луны постепенно вращается один раз каждые 18,61  года, ^[180] что влияет на другие аспекты лунного движения. Эти последующие эффекты математически описываются законами Кассини . ^[181]

Гравитационное притяжение, которое Земля и Луна (а также Солнце) оказывают друг на друга, проявляется в несколько большем притяжении на сторонах, наиболее близких друг к другу, что приводит к приливным силам . Океанские приливы являются наиболее широко распространенным результатом этого, но приливные силы также значительно влияют на другие механики Земли, а также Луны и их системы.

Лунная твердая кора испытывает приливы амплитудой около 10 см (4 дюйма) в течение 27 дней, с тремя компонентами: фиксированный из-за Земли, поскольку они находятся в синхронном вращении , переменный прилив из-за орбитального эксцентриситета и наклона, и небольшой переменный компонент от Солнца. ^[182] Переменный компонент, вызванный Землей, возникает из-за изменения расстояния и либрации , в результате орбитального эксцентриситета и наклона Луны (если бы орбита Луны была идеально круговой и ненаклонной, были бы только солнечные приливы). ^[182] Согласно недавним исследованиям, ученые предполагают, что влияние Луны на Землю может способствовать поддержанию магнитного поля Земли . ^[183]

Кумулятивные эффекты напряжения, создаваемого этими приливными силами, производят лунотрясения . Лунотрясения встречаются гораздо реже и слабее землетрясений, хотя лунотрясения могут длиться до часа — значительно дольше, чем земные землетрясения — из-за рассеивания сейсмических колебаний в сухой фрагментированной верхней коре. Существование лунотрясений было неожиданным открытием сейсмометров, размещенных на Луне астронавтами Аполлона с 1969 по 1972 год. ^[184]

Наиболее известным эффектом приливных сил является повышение уровня моря, называемое океанскими приливами. ^[185] В то время как Луна оказывает большую часть приливных сил, Солнце также оказывает приливные силы и, следовательно, вносит вклад в приливы, составляющий до 40% приливной силы Луны; вызывая во взаимодействии сизигийные и квадратурные приливы . ^[185]

Приливы — это два выступа в океанах Земли, один на стороне, обращенной к Луне, а другой на противоположной стороне. Поскольку Земля вращается вокруг своей оси, один из океанских выступов (прилив) удерживается на месте «под» Луной, в то время как другой такой прилив находится напротив. В результате примерно за 24 часа происходит два прилива и два отлива. ^[185] Поскольку Луна вращается вокруг Земли в том же направлении, что и Земля, приливы происходят примерно каждые 12 часов и 25 минут; 25 минут обусловлены временем, за которое Луна совершает оборот вокруг Земли.

Если бы Земля была водным миром (без континентов), то приливы на ней составляли бы всего один метр, и эти приливы были бы вполне предсказуемы, однако океанские приливы существенно изменяются под воздействием других факторов:

• фрикционное взаимодействие воды с вращением Земли через дно океана
• инерция движения воды
• океанические бассейны, которые мельчают вблизи суши
• выплескивание воды между различными океаническими бассейнами ^[186]

В результате время приливов и отливов в большинстве точек Земли является результатом наблюдений, которые, кстати, объясняются теорией.

Задержки приливных пиков как океанических, так и твердотельных приливов вызывают крутящий момент , противоположный вращению Земли. Это «истощает» угловой момент и вращательную кинетическую энергию вращения Земли, замедляя вращение Земли. ^{[185] [182]} Этот угловой момент, потерянный Землей, передается Луне в процессе, известном как приливное ускорение , которое поднимает Луну на более высокую орбиту, одновременно снижая орбитальную скорость вокруг Земли.

Таким образом, расстояние между Землей и Луной увеличивается, и вращение Земли замедляется в ответ на это. ^[182] Измерения с помощью лазерных отражателей, оставленных во время миссий Аполлона ( эксперименты по локации Луны ), показали, что расстояние до Луны увеличивается на 38 мм (1,5 дюйма) в год (примерно со скоростью роста ногтей у человека). ^{[187] [188] [189]} Атомные часы показывают, что земные сутки удлиняются примерно на 17  микросекунд каждый год, ^{[190] [191] [192]} медленно увеличивая скорость, с которой UTC корректируется с помощью дополнительных секунд .

Это приливное сопротивление заставляет вращение Земли и орбитальный период Луны очень медленно совпадать. Это соответствие сначала приводит к приливному захвату более легкого тела орбитальной системы, как это уже происходит с Луной. Теоретически, через 50 миллиардов лет ^[193] вращение Земли замедлится до точки соответствия орбитальному периоду Луны, заставляя Землю всегда быть обращенной к Луне одной и той же стороной. Однако Солнце станет красным гигантом , скорее всего, поглотив систему Земля-Луна задолго до этого. ^{[194] [195]}

Если система Земля-Луна не будет поглощена увеличенным Солнцем, сопротивление солнечной атмосферы может привести к распаду орбиты Луны. Как только орбита Луны приблизится к расстоянию 18 470 км (11 480 миль), она пересечет предел Роша Земли , что означает, что приливное взаимодействие с Землей разорвет Луну на части, превратив ее в кольцевую систему . Большинство орбитальных колец начнут распадаться, и обломки будут сталкиваться с Землей. Следовательно, даже если Солнце не поглотит Землю, планета может остаться безлунной. ^[196]

Самая высокая высота Луны в кульминации зависит от ее лунной фазы , или, правильнее, ее орбитального положения, и времени года, или, правильнее, положения земной оси. Полная Луна находится выше всего в небе зимой и ниже всего летом (для каждого полушария соответственно), при этом ее высота меняется от темной Луны к противоположной.

На Северном и Южном полюсах Луна находится над горизонтом 24 часа в течение двух недель каждого тропического месяца (около 27,3 дней), что сопоставимо с полярным днем ​​тропического года . Зоопланктон в Арктике использует лунный свет , когда Солнце находится под горизонтом в течение нескольких месяцев подряд. ^[197]

Видимая ориентация Луны зависит от ее положения на небе и полушария Земли, из которого она наблюдается. В северном полушарии она кажется перевернутой по сравнению с видом из южного полушария . ^[198] Иногда «рога» полумесяца кажутся направленными больше вверх, чем в стороны. Это явление называется мокрой луной и чаще встречается в тропиках . ^[199]

Расстояние между Луной и Землей варьируется от примерно 356 400 км (221 500 миль) ( перигей ) до 406 700 км (252 700 миль) (апогей), из-за чего расстояние до Луны и ее видимый размер колеблются до 14%. ^{[200] [201] В среднем} угловой диаметр Луны составляет около 0,52°, что примерно соответствует видимому размеру Солнца (см. § Затмения). Кроме того, чисто психологический эффект, известный как иллюзия Луны , заставляет Луну казаться больше, когда она находится близко к горизонту. ^[202]

Несмотря на приливную блокировку Луны, эффект либрации делает около 59% поверхности Луны видимыми с Земли в течение одного месяца. ^{[179] [72]}

Приливно -замкнутое синхронное вращение Луны по мере ее вращения вокруг Земли приводит к тому, что она всегда повернута к планете почти одной и той же стороной. Сторона Луны, которая обращена к Земле, называется ближней стороной , а противоположная — дальней . Дальнюю сторону часто неточно называют «темной стороной», но на самом деле она освещается так же часто, как и ближняя сторона: один раз в 29,5 земных суток. В период от темной луны до новолуния ближняя сторона темная. ^[203]

Первоначально Луна вращалась с большей скоростью, но в начале своей истории ее вращение замедлилось и стало приливно заблокированным в этой ориентации в результате фрикционных эффектов, связанных с приливными деформациями, вызванными Землей. ^[204] Со временем энергия вращения Луны вокруг своей оси рассеивалась в виде тепла, пока не прекратилось вращение Луны относительно Земли. В 2016 году планетологи, используя данные, собранные в ходе миссии NASA Lunar Prospector 1998-99 годов , обнаружили две богатые водородом области (скорее всего, бывший водяной лед) на противоположных сторонах Луны. Предполагается, что эти участки были полюсами Луны миллиарды лет назад, прежде чем она была приливно заблокирована относительно Земли. ^[205]

Половина поверхности Луны всегда освещена Солнцем (за исключением лунного затмения ). Земля также отражает свет на Луну, что иногда можно наблюдать как земной свет , когда он отражается обратно на Землю от областей ближней стороны Луны , которые не освещаются Солнцем.

Поскольку наклон оси Луны относительно эклиптики составляет 1,5427°, в каждом драконическом году (346,62 дня) Солнце перемещается из положения 1,5427° к северу от лунного экватора в положение 1,5427° к югу от него и затем обратно, так же как на Земле Солнце перемещается из тропика Рака в тропик Козерога и обратно один раз в тропический год . Таким образом, полюса Луны находятся в темноте в течение половины драконического года (или видна только часть Солнца), а затем освещены в течение половины драконического года. Количество солнечного света, падающего на горизонтальные области вблизи полюсов, зависит от угла высоты Солнца. Но эти «сезоны» мало влияют на более экваториальные области.

При разных положениях Луны разные ее области освещаются Солнцем. Это освещение разных лунных областей, если смотреть с Земли, создает разные лунные фазы в течение синодического месяца . Фаза равна площади видимой лунной сферы, которая освещается Солнцем. Эта площадь или степень освещения определяется как , где — удлинение (т. е. угол между Луной, наблюдателем на Земле и Солнцем).${\displaystyle (1-\cos e)/2=\sin ^{2}(e/2)}$${\displaystyle e}$

Яркость и видимый размер Луны также изменяются из-за ее эллиптической орбиты вокруг Земли . В перигее (ближайшее расстояние), поскольку Луна находится на 14% ближе к Земле, чем в апогее (наиболее удаленное расстояние), она образует телесный угол , который на 30% больше. Следовательно, при одинаковой фазе яркость Луны также меняется на 30% между апогеем и перигеем. ^[206] Полная (или новая) Луна в таком положении называется суперлуной . [ ^{200] [201] [207]}

Исторически существовали споры о том, изменяются ли наблюдаемые особенности поверхности Луны со временем. Сегодня многие из этих утверждений считаются иллюзорными, возникшими в результате наблюдения при разных условиях освещения, плохого астрономического наблюдения или неадекватных рисунков. Однако выделение газа иногда происходит и может быть ответственно за незначительный процент зарегистрированных лунных транзиентных явлений . Недавно было высказано предположение, что область лунной поверхности диаметром примерно 3 км (1,9 мили) была изменена в результате выброса газа около миллиона лет назад. ^{[208] [209]}

Луна имеет исключительно низкое альбедо , что дает ей отражательную способность , которая немного ярче, чем у изношенного асфальта . Несмотря на это, это самый яркий объект на небе после Солнца . ^{[72] [j]} Это частично связано с усилением яркости оппозиционного всплеска ; Луна в четверти фазы всего в десять раз ярче, а не в два раза ярче, чем при полной Луне . ^[210] Кроме того, постоянство цвета в зрительной системе перекалибровывает отношения между цветами объекта и его окружением, и поскольку окружающее небо сравнительно темное, освещенная солнцем Луна воспринимается как яркий объект. Края полной Луны кажутся такими же яркими, как и центр, без потемнения края из-за отражательных свойств лунного грунта , который отражает свет больше в сторону Солнца, чем в других направлениях. Цвет Луны зависит от света, который отражает Луна, что, в свою очередь, зависит от поверхности Луны и ее особенностей, например, наличия больших темных областей. В целом лунная поверхность отражает коричневато-серый свет. ^[211]

Иногда Луна может казаться красной или синей. Она может казаться красной во время лунного затмения , поскольку красный спектр солнечного света преломляется на Луну атмосферой Земли. Из-за этого красного цвета лунные затмения также иногда называют кровавыми лунами . Луна также может казаться красной, когда она появляется под низким углом и через толстую атмосферу.

Луна может казаться голубой в зависимости от присутствия определенных частиц в воздухе ^[211] , таких как вулканические частицы ^[212] , в этом случае ее можно назвать голубой Луной .

Поскольку слова «красная луна» и «голубая луна» могут также использоваться для обозначения определенных полнолуний в году, они не всегда указывают на наличие красного или синего лунного света .

Затмения происходят только тогда, когда Солнце, Земля и Луна находятся на одной прямой (называется « сизигия »). Солнечные затмения происходят в новолуние , когда Луна находится между Солнцем и Землей. Напротив, лунные затмения происходят в полнолуние, когда Земля находится между Солнцем и Луной. Видимый размер Луны примерно такой же, как у Солнца, и оба видны с расстояния около половины градуса. Солнце намного больше Луны, но именно гораздо большее расстояние дает ему такой же видимый размер, как гораздо более близкая и гораздо меньшая Луна с точки зрения Земли. Изменения видимого размера из-за некруговых орбит также почти одинаковы, хотя и происходят в разных циклах. Это делает возможными как полные (когда Луна кажется больше Солнца), так и кольцевые (когда Луна кажется меньше Солнца) солнечные затмения. ^[213] Во время полного затмения Луна полностью закрывает диск Солнца, и солнечная корона становится видна невооруженным глазом .

Поскольку расстояние между Луной и Землей очень медленно увеличивается с течением времени, ^[185] угловой диаметр Луны уменьшается. По мере того, как она эволюционирует в сторону превращения в красного гиганта , размер Солнца и его видимый диаметр на небе медленно увеличиваются. ^[k] Сочетание этих двух изменений означает, что сотни миллионов лет назад Луна всегда полностью закрывала Солнце во время солнечных затмений, и никакие кольцевые затмения были невозможны. Аналогично, через сотни миллионов лет в будущем Луна больше не будет полностью закрывать Солнце, и полные солнечные затмения не будут происходить. ^[214]

Поскольку орбита Луны вокруг Земли наклонена примерно на 5,145° (5° 9') к орбите Земли вокруг Солнца , затмения не происходят в каждое полнолуние и новолуние. Чтобы затмение произошло, Луна должна находиться вблизи пересечения двух орбитальных плоскостей. ^[215] Периодичность и повторяемость затмений Солнца Луной и Луны Землей описывается саросом , период которого составляет примерно 18 лет. ^[216]

Поскольку Луна непрерывно закрывает вид на полуградусную круглую область неба, ^{[l] [217]} связанное с этим явление затмения происходит, когда яркая звезда или планета проходит за Луной и затмевается: скрывается от глаз. Таким образом, солнечное затмение является затмением Солнца. Поскольку Луна находится сравнительно близко к Земле, затмения отдельных звезд не видны повсюду на планете и не происходят одновременно. Из-за прецессии лунной орбиты каждый год затмеваются разные звезды. ^[218]

Некоторые полагают, что самые древние наскальные рисунки, датируемые 40 000 лет до нашей эры, изображающие быков и геометрические фигуры, ^[219] или 20–30 000-летние счетные палочки использовались для наблюдения за фазами Луны, отсчитывая время с помощью прибывающих и убывающих фаз Луны . ^[220] Одним из самых ранних обнаруженных возможных изображений Луны является наскальная резьба Ортостат 47, датируемая 3000 годом до нашей эры, в Ноуте , Ирландия. ^{[221] [222]} Лунные божества , такие как Нанна/Син, изображающие полумесяцы, встречаются с 3-го тысячелетия до нашей эры. ^[223] Хотя самым древним найденным и идентифицированным астрономическим изображением Луны является небесный диск Небры , датируемый примерно  1800–1600 годами до нашей эры . ^{[224] [225]}

Древнегреческий философ Анаксагор ( ум.  428 г. до н. э. ) рассуждал , что Солнце и Луна были гигантскими сферическими камнями, и что последний отражал свет первого. ^{[229] [230] : 227} В другом месте в V веке до н. э. - IV веке до н. э . вавилонские астрономы записали 18-летний цикл лунных затмений Сарос , ^[231] а индийские астрономы описали ежемесячное удлинение Луны. ^[232] Китайский астроном Ши Шэнь ( ок. 4 века до н. э.) дал инструкции по предсказанию солнечных и лунных затмений. ^{[230] : 411}

В описании вселенной Аристотелем (384–322 до н. э.) Луна обозначала границу между сферами изменчивых элементов (земли, воды, воздуха и огня) и нетленными звездами эфира , влиятельная философия , которая будет доминировать на протяжении столетий. ^[233] Архимед (287–212 до н. э.) спроектировал планетарий, который мог рассчитывать движения Луны и других объектов в Солнечной системе. ^[234] Во II веке до н. э. Селевк из Селевкии правильно полагал, что приливы вызваны притяжением Луны и что их высота зависит от положения Луны относительно Солнца . [ ^235] В том же веке Аристарх вычислил размер и расстояние Луны от Земли, получив для расстояния значение, примерно в двадцать раз превышающее радиус Земли .

Китайцы династии Хань считали Луну энергией, приравненной к ци , и их теория «излучающего влияния» признавала, что свет Луны был всего лишь отражением Солнца; Цзин Фан (78–37 до н. э.) отметил сферичность Луны. ^{[230] : 413–414} Птолемей (90–168 н. э.) значительно улучшил числа Аристарха, вычислив среднее расстояние в 59 раз больше радиуса Земли и диаметр в 0,292 диаметра Земли, что близко к правильным значениям около 60 и 0,273 соответственно. ^[236] Во II веке нашей эры Лукиан написал роман «Правдивая история» , в котором герои отправляются на Луну и встречают ее обитателей. В 510 году нашей эры индийский астроном Арьябхата упомянул в своей «Арьябхатии» , что отраженный солнечный свет является причиной сияния Луны. ^{[237] [238]} Астроном и физик Ибн аль-Хайсам (965–1039) обнаружил, что солнечный свет не отражается от Луны, как зеркало, но что свет излучается из каждой части освещенной солнцем поверхности Луны во всех направлениях. ^[239] Шэнь Ко (1031–1095) из династии Сун создал аллегорию, приравнивающую прибывающую и убывающую Луну к круглому шару из отражающего серебра, который, если посыпать его белым порошком и смотреть сбоку, будет казаться полумесяцем. ^{[230] : 415–416} В средние века , до изобретения телескопа, Луну все больше признавали сферой, хотя многие считали, что она «идеально гладкая». ^[240]

В 1609 году Галилео Галилей использовал ранний телескоп, чтобы сделать рисунки Луны для своей книги Sidereus Nuncius , и пришел к выводу, что она не гладкая, а имеет горы и кратеры. Томас Харриот сделал, но не опубликовал такие рисунки несколькими месяцами ранее.

Затем последовало телескопическое картографирование Луны: позднее, в XVII веке, усилия Джованни Баттиста Риччоли и Франческо Мария Гримальди привели к системе наименования лунных объектов, которая используется и сегодня. Более точная Mappa Selenographica 1834–1836 годов Вильгельма Бира и Иоганна Генриха фон Медлера и их связанная с ней книга 1837 года Der Mond , первое тригонометрически точное исследование лунных объектов, включали высоты более тысячи гор и представили изучение Луны с точностью, возможной в земной географии. ^[241] Лунные кратеры, впервые отмеченные Галилеем, считались вулканическими, пока в 1870-х годах Ричард Проктор не предположил , что они образовались в результате столкновений. ^[72] Эта точка зрения получила поддержку в 1892 году благодаря экспериментам геолога Гроува Карла Гилберта и сравнительным исследованиям с 1920 по 1940-е годы, ^[242] что привело к развитию лунной стратиграфии , которая к 1950-м годам стала новой и растущей отраслью астрогеологии . ^[72]

После Второй мировой войны были разработаны первые системы запуска , и к концу 1950-х годов они достигли возможностей, которые позволили Советскому Союзу и Соединенным Штатам запускать космические корабли в космос. Холодная война подстегнула пристальное внимание к разработке систем запуска двумя государствами, что привело к так называемой космической гонке и ее более поздней фазе — лунной гонке, что ускорило усилия и интерес к исследованию Луны .

После первого космического полета Спутника-1 в 1957 году во время Международного геофизического года космические аппараты советской программы «Луна » стали первыми, кто достиг ряда целей. После трех неназванных неудачных миссий в 1958 году ^[243] первый искусственный объект «Луна-1» преодолел гравитацию Земли и пролетел вблизи Луны в 1959 году. Позже в том же году первый искусственный объект «Луна-2» достиг поверхности Луны, намеренно столкнувшись с . К концу года «Луна-3» достигла, как первый искусственный объект, обычно закрытой обратной стороны Луны , сделав первые ее фотографии. Первым космическим аппаратом, успешно совершившим мягкую посадку на Луну, была «Луна-9» , а первым аппаратом, вышедшим на орбиту Луны, была «Луна-10» , оба в 1966 году. ^[72]

После того, как в 1961 году президент Джон Ф. Кеннеди взял на себя обязательство осуществить пилотируемую высадку на Луну до конца десятилетия, Соединенные Штаты под руководством НАСА запустили серию беспилотных зондов для изучения лунной поверхности в рамках подготовки к пилотируемым миссиям: программа Лаборатории реактивного движения « Рейнджер» , программа «Лунный орбитальный аппарат» и программа «Сервейер» . Пилотируемая программа «Аполлон» разрабатывалась параллельно; после серии беспилотных и пилотируемых испытаний космического корабля «Аполлон» на околоземной орбите и подстегиваемая потенциальной советской высадкой человека на Луну , в 1968 году «Аполлон-8» совершил первую человеческую миссию на лунную орбиту (первые земляне, две черепахи, облетели Луну тремя месяцами ранее на советском «Зонде-5» , за которыми последовали черепахи на «Зонде-6» ).

Первая высадка человека на Луну и на любое внеземное тело произошла, когда Нил Армстронг , командир американской миссии «Аполлон-11» , ступил на Луну в 02:56 UTC 21 июля 1969 года. ^[244] Считается кульминацией космической гонки , ^[245] около 500 миллионов человек во всем мире смотрели трансляцию с телекамеры «Аполлона» , что было крупнейшей телевизионной аудиторией для прямой трансляции на тот момент. ^{[246] [247]} В то же время другая миссия, роботизированная миссия по возвращению образцов «Луна-15» Советского Союза, находилась на орбите вокруг Луны, став вместе с «Аполлоном-11» первым в истории случаем двух внеземных миссий, проводимых одновременно.

Миссии Аполлона с 11 по 17 (за исключением Аполлона-13 , который отменил запланированную посадку на Луну) удалили 380,05 кг (837,87 фунтов) лунной породы и грунта в 2196 отдельных образцах . ^[248] Научные приборы были установлены на поверхности Луны во время всех посадок Аполлона. Долговечные приборные станции , включая зонды теплового потока, сейсмометры и магнитометры , были установлены на местах посадки Аполлона-12 , 14 , 15 , 16 и 17. Прямая передача данных на Землю завершилась в конце 1977 года из-за бюджетных соображений, ^{[249] [250] но поскольку} лунные лазерные локационные решетки уголковых кубических ретрорефлекторов станций являются пассивными инструментами, они все еще используются. ^[251] Аполлон-17 в 1972 году остается последней пилотируемой миссией на Луну. Explorer 49, запущенный в 1973 году, был последним американским аппаратом, побывавшим на Луне до 1990-х годов.

Советский Союз продолжал отправлять роботизированные миссии на Луну до 1976 года, разместив в 1970 году с помощью Луны-17 первый дистанционно управляемый луноход Луноход-1 на внеземной поверхности, а также собрав и вернув 0,3 кг образцов горных пород и почвы в ходе трех миссий по возвращению образцов на Луну ( Луна-16 в 1970 году, Луна-20 в 1972 году и Луна-24 в 1976 году). ^[252]

После последней советской миссии на Луну в 1976 году наступило почти четырнадцатилетнее затишье. Астронавтика переключила свое внимание на исследование внутренних ( например, программа «Венера» ) и внешних (например, «Пионер-10» , 1972) планет Солнечной системы , а также на околоземную орбиту , разрабатывая и постоянно эксплуатируя, помимо спутников связи , спутники наблюдения за Землей (например, программа «Ландсат» , 1972), космические телескопы и особенно космические станции (например, программа «Салют» , 1971).

Договор о Луне , который обсуждался до 1979 года и был ратифицирован в 1984 году немногими подписавшими его странами, был едва ли не единственным крупным мероприятием, касающимся Луны, до 1990 года.

В 1990 году Хитен - Хагоромо , ^[253] первая специализированная лунная миссия с 1976 года, достигла Луны. Отправленная Японией , она стала первой миссией, которая не была миссией Советского Союза или США на Луну.

В 1994 году США посвятили миссию запуску космического корабля ( Clementine ) на Луну снова, впервые с 1973 года. Эта миссия получила первую почти глобальную топографическую карту Луны и первые глобальные многоспектральные изображения лунной поверхности. ^[254] В 1998 году за ней последовала миссия Lunar Prospector , приборы которой указали на наличие избыточного водорода на лунных полюсах, что, вероятно, было вызвано наличием водяного льда в верхних нескольких метрах реголита в постоянно затененных кратерах. ^[255]

В последующие годы состоялся ряд первых миссий на Луну новой группы государств, активно исследующих Луну. В период с 2004 по 2006 год первый космический аппарат Европейского космического агентства (ESA) ( SMART-1 ) достиг Луны, записав первое подробное исследование химических элементов на лунной поверхности. ^[256] Китайская программа исследования Луны впервые достигла Луны с помощью орбитального аппарата Chang'e 1 (2007–2009), ^[257] получив полную карту изображения Луны. Индия впервые достигла Луны, вышла на орбиту и ударилась о нее в 2008 году с помощью своих Chandrayaan-1 и Moon Impact Probe , став пятым и шестым государством, сделавшим это, создав химическую, минералогическую и фотогеологическую карту лунной поверхности с высоким разрешением и подтвердив наличие молекул воды в лунном грунте . ^[258]

США запустили лунный разведывательный орбитальный аппарат (LRO) и ударный аппарат LCROSS 18 июня 2009 года. LCROSS завершил свою миссию, совершив запланированное и широко наблюдаемое столкновение с кратером Кабеус 9 октября 2009 года ^[259] , в то время как LRO в настоящее время находится в эксплуатации, получая точные данные лунной альтиметрии и изображения с высоким разрешением.

Китай продолжил свою лунную программу в 2010 году с Чанъэ-2 , картографировавшим поверхность с более высоким разрешением в течение восьмимесячного периода, и в 2013 году с Чанъэ-3 , лунным посадочным модулем вместе с луноходом по имени Юйту ( китайский :玉兔; букв. «Нефритовый кролик»). Это была первая миссия лунохода со времен Лунохода-2 в 1973 году и первая мягкая посадка на Луну со времен Луны-24 в 1976 году, что сделало Китай третьей страной, достигшей этого.

В 2014 году первый частный зонд Manfred Memorial Moon Mission достиг Луны.

Другая китайская миссия марсохода, «Чанъэ-4» , совершила первую посадку на обратной стороне Луны в начале 2019 года. ^[260]

Также в 2019 году Индия успешно отправила на Луну свой второй зонд «Чандраян-2» .

В 2020 году Китай осуществил свою первую роботизированную миссию по возвращению образцов ( Чанъэ-5 ), вернув на Землю 1731 грамм лунного материала. ^[261]

США разработали планы возвращения на Луну, начиная с 2004 года, ^[262] и с подписанием Соглашений Артемиды под руководством США в 2020 году программа Артемиды направлена ​​на возвращение астронавтов на Луну в 2020-х годах. ^[263] К Соглашениям присоединилось все большее число стран. Введение Соглашений Артемиды вызвало возобновление дискуссии о международных рамках и сотрудничестве в лунной деятельности, основанной на Договоре о Луне и концепции Лунной деревни под руководством ЕКА . ^{[264] [265] [266]}

2023 и 2024 Индия и Япония стали четвертой и пятой странами, совершившими мягкую посадку космического корабля на Луну, после Советского Союза и Соединенных Штатов в 1960-х годах и Китая в 2010-х годах. ^[267] Примечательно, что японский космический корабль Smart Lander for Investigating Moon пережил 3 лунные ночи. ^[268] Посадочный модуль IM-1 стал первым коммерчески построенным посадочным модулем, совершившим посадку на Луну в 2024 году. ^[269]

Китай запустил Chang'e 6 3 мая 2024 года, который провел еще один возврат лунного образца с обратной стороны Луны . ^[270] Он также нес китайский марсоход для проведения инфракрасной спектроскопии лунной поверхности. ^[271] Пакистан отправил лунный орбитальный аппарат под названием ICUBE-Q вместе с Chang'e 6. ^[272]

Планируется, что Nova-C 2 , iSpace Lander и Blue Ghost будут запущены на Луну в 2024 году.

Помимо прогрессирующей программы Artemis и поддержки коммерческих услуг по доставке лунной нагрузки , руководства международным и коммерческим пилотируемым исследованием Луны и отправки первой женщины , цветного человека и негражданки США на Луну в 2020-х годах, ^[273] Китай продолжает свою амбициозную программу Chang'e , объявив о совместных миссиях с испытывающей трудности программой России Luna-Glob ^{. [274] [275]} Целью как китайской, так и американской лунных программ является создание в 2030-х годах лунной базы совместно со своими международными партнерами, хотя США и их партнеры сначала создадут орбитальную станцию ​​Lunar Gateway в 2020-х годах, с которой миссии Artemis будут высаживать систему высадки людей для создания временных лагерей на поверхности.

В то время как миссии Apollo носили исследовательский характер, программа Artemis планирует установить более постоянное присутствие. С этой целью NASA сотрудничает с лидерами отрасли для создания ключевых элементов, таких как современная коммуникационная инфраструктура. Демонстрация подключения 4G должна быть запущена на борту посадочного модуля Intuitive Machines Nova-C в 2024 году. ^[276] Еще одно внимание уделяется использованию ресурсов на месте , что является ключевой частью лунных программ DARPA . DARPA обратилось к партнерам по отрасли с просьбой разработать 10-летний план лунной архитектуры, чтобы обеспечить начало лунной экономики. ^[277]

В последний раз люди высаживались на Луну в ходе программы «Аполлон» — серии исследовательских миссий с экипажем, проводившихся с 1969 по 1972 год. На лунной орбите непрерывно присутствуют орбитальные аппараты с 2006 года , которые в основном выполняют наблюдения за Луной и обеспечивают ретрансляционную связь для роботизированных миссий на поверхности Луны.

Лунные орбиты и орбиты вокруг точек Лагранжа Земля-Луна используются для создания окололунной инфраструктуры, которая позволит увеличить активность человека в цислунарном пространстве , а также на поверхности Луны. Миссии на обратной стороне Луны или в северных и южных полярных регионах Луны требуют космических аппаратов со специальными орбитами, такими как ретрансляционные спутники Цюэцяо и Цюэцяо-2 или запланированная первая внеземная космическая станция, Лунные ворота . ^{[278] [279]}

Хотя Луна имеет самую низкую планетарную категорию защиты , ее деградация как первозданного тела и научного места обсуждалась. ^[281] Если на Луне будут проводиться астрономические исследования, она должна быть свободна от любого физического и радиозагрязнения . Хотя у Луны нет значительной атмосферы, движение и воздействия на Луну вызывают облака пыли, которые могут распространяться далеко и, возможно, загрязнять первоначальное состояние Луны и ее особое научное содержание. ^[282] Ученый Элис Горман утверждает, что, хотя Луна негостеприимна, она не мертва, и что устойчивая деятельность человека потребует рассмотрения экологии Луны как соучастника. ^[283]

Так называемое « дело тихоходок » с потерпевшим крушение в 2019 году посадочным модулем «Берешит» и находившимися на его борту тихоходками обсуждалось как пример отсутствия мер и международного регулирования для защиты планет . ^[284]

Космический мусор за пределами Земли вокруг Луны рассматривается как будущая проблема с увеличением числа миссий на Луну, особенно как опасность для таких миссий. ^{[285] [286]} Таким образом, управление лунными отходами было поднято как проблема, которую необходимо решить будущим лунным миссиям, особенно на поверхности. ^{[287] [288]}

Человеческие останки были доставлены на Луну, в том числе частными компаниями, такими как Celestis и Elysium Space . Поскольку Луна была священной или значимой для многих культур, практика космических захоронений вызвала критику со стороны лидеров коренных народов . Например, тогдашний президент Навахо Альберт Хейл раскритиковал НАСА за отправку кремированного праха ученого Юджина Шумейкера на Луну в 1998 году. ^{[289] [290]}

Помимо остатков человеческой деятельности на Луне, там были некоторые запланированные постоянные инсталляции, такие как произведение искусства в Музее Луны , послания доброй воли Аполлона-11 , шесть лунных мемориальных досок , мемориал павшим астронавтам и другие артефакты. ^[280]

Продолжают действовать долгосрочные миссии, в том числе некоторые орбитальные аппараты, такие как запущенный в 2009 году Lunar Reconnaissance Orbiter, наблюдающий за Луной для будущих миссий, а также некоторые спускаемые аппараты, такие как запущенный в 2013 году Chang'e 3 с его все еще работающим лунным ультрафиолетовым телескопом. ^[291] С 1970-х годов на Луне было установлено пять ретрорефлекторов, которые с тех пор используются для точных измерений физических либраций с помощью лазерной локации Луны .

Различные агентства и компании планируют осуществить несколько миссий по обеспечению долгосрочного присутствия человека на Луне, при этом Lunar Gateway в настоящее время является наиболее продвинутым проектом в рамках программы Artemis .

Луна признана прекрасным местом для телескопов. ^[292] Она находится относительно недалеко; некоторые кратеры около полюсов постоянно темные и холодные и особенно полезны для инфракрасных телескопов ; а радиотелескопы на дальней стороне будут защищены от радиопомех Земли. ^[293] Лунный грунт , хотя он и представляет проблему для любых движущихся частей телескопов , можно смешать с углеродными нанотрубками и эпоксидными смолами и использовать для строительства зеркал диаметром до 50 метров. ^[294] Лунный зенитный телескоп можно сделать дешево с помощью ионной жидкости . ^[295]

В апреле 1972 года миссия «Аполлон-16» записала различные астрономические фотографии и спектры в ультрафиолете с помощью камеры/спектрографа дальнего ультрафиолета . ^[296]

Луна также была местом наблюдения за Землей , особенно в культурном плане, как на фотографии 1968 года под названием «Восход Земли» , сделанной Биллом Андерсом с борта Аполлона 8. Земля появляется на лунном небе с видимым размером от 1° 48 ′ до 2°, ^[297] в три-четыре раза больше размера Луны или Солнца на земном небе, или примерно на видимую ширину двух мизинцев на расстоянии вытянутой руки.

Единственные случаи проживания людей на Луне имели место в лунном модуле «Аполлон» в течение нескольких дней подряд (например, во время миссии «Аполлон-17» ). ^[298] Одной из проблем для астронавтов во время их пребывания на поверхности является то, что лунная пыль прилипает к их костюмам и переносится в их каюты. Астронавты могли чувствовать вкус и запах пыли, которая пахнет как порох и была названа «ароматом Аполлона». ^[299] Эта мелкая лунная пыль может вызывать проблемы со здоровьем . ^[299]

В 2019 году по крайней мере одно семя растения проросло в ходе эксперимента на посадочном модуле «Чанъэ-4» . Оно было перенесено с Земли вместе с другими мелкими формами жизни в ее лунной микроэкосистеме . ^[300]

Хотя лунные модули разбросали вымпелы Советского Союза по Луне, а астронавты Аполлона символически установили флаги США в местах их приземления , ни одна страна не претендует на право собственности на какую-либо часть поверхности Луны. ^[301] Аналогичным образом никакая частная собственность на части Луны или на всю ее поверхность не считается заслуживающей доверия. ^{[302] [303] [304]}

Договор о космосе 1967 года определяет Луну и все космическое пространство как « достояние всего человечества ». ^[301] Он ограничивает использование Луны мирными целями, прямо запрещая военные установки и оружие массового поражения . ^[305] Большинство стран являются участниками этого договора. ^[306] Соглашение о Луне 1979 года было создано для разработки и ограничения эксплуатации ресурсов Луны любой отдельной страной, оставляя это на усмотрение пока неопределенного международного режима регулирования. ^[307] По состоянию на январь 2020 года его подписали и ратифицировали 18 стран, ^[308] ни одна из которых не имеет возможностей для пилотируемых космических полетов .

С 2020 года страны присоединились к США в их Artemis Accords , которые бросают вызов договору. США также подчеркнули в президентском указе («Поощрение международной поддержки восстановления и использования космических ресурсов»), что «Соединенные Штаты не рассматривают космическое пространство как «всеобщее достояние » и называют Лунное соглашение «неудачной попыткой ограничить свободное предпринимательство». ^{[309] [310]}

После того, как Австралия подписала и ратифицировала Договор о Луне в 1986 году, а также Соглашения Артемиды в 2020 году, началась дискуссия о том, можно ли их гармонизировать. ^[265] В этом свете была выдвинута идея о Соглашении об осуществлении Договора о Луне как способе компенсировать недостатки Договора о Луне и гармонизировать его с другими законами и соглашениями, такими как Соглашения Артемиды, что позволит обеспечить его более широкое принятие. ^{[264] [266]}

Ввиду такого растущего коммерческого и национального интереса, особенно к разведывательным территориям, законодатели США ввели в конце 2020 года специальное положение о сохранении исторических мест посадки ^[311], а заинтересованные группы выступили за то, чтобы сделать такие места объектами всемирного наследия ^[312] и зонами, представляющими научную ценность, охраняемыми зонами, что в совокупности способствует юридической доступности и территориализации Луны. ^[284]

В 2021 году группа «юристов, космических археологов и заинтересованных граждан» создала Декларацию прав Луны ^{[313] , опираясь на прецеденты движения} «Права природы» и концепцию правосубъектности нечеловеческих объектов в космосе. ^{[314] [315]}

Рост человеческой активности на Луне поднял необходимость координации для защиты международной и коммерческой лунной деятельности. Были подняты вопросы от сотрудничества до простой координации, например, посредством разработки общего лунного времени .

В частности, установление международного или ООН-овского режима регулирования лунной человеческой деятельности было предусмотрено Договором о Луне и предложено в Соглашении о реализации , ^{[264] [266],} но остается спорным. Текущие лунные программы являются многосторонними , с программой Артемида под руководством США и Международной лунной исследовательской станцией под руководством Китая . Для более широкого международного сотрудничества и координации были созданы Международная рабочая группа по исследованию Луны (ILEWG), Ассоциация лунных деревень (MVA) и, в более общем плане, Международная координационная группа по исследованию космоса (ISECG).

С доисторических времен люди отмечали фазы Луны и ее циклы роста и убывания и использовали их для ведения счета времени. Некоторые полагают, что палочки для счета , зазубренные кости, датируемые 20–30 000 лет назад, отмечают фазы Луны. ^{[220] [318] [319]} Подсчет дней между фазами Луны в конечном итоге привел к появлению обобщенных временных периодов лунных циклов как месяцев , и, возможно, ее фаз как недель . ^[320]

Слова для обозначения месяца в ряде различных языков несут в себе эту связь между периодом месяца и Луной этимологически. Английское слово month , а также moon и его родственные слова в других индоевропейских языках (например, латинское mensis и древнегреческое μείς ( meis ) или μήν (mēn), что означает «месяц») ^{[321] [322] [323] [ 324]} происходят от протоиндоевропейского (ПИЕ) корня moon , * méh ₁ nōt , полученного от праиндоевропейского глагольного корня * meh ₁ -, «измерять», «указывать на функциональную концепцию Луны, т. е. маркер месяца» ( ср. английские слова measure и menstrual ). ^{[325] [326] [327]} Приведем еще один пример из другой языковой семьи : в китайском языке для обозначения луны и месяца используется одно и то же слово (月) , которое, кроме того, можно найти в символах для слова неделя (星期).

Этот лунный хронометраж дал начало исторически доминирующим, но разнообразным, лунно-солнечным календарям . Исламский календарь 7-го века является примером чисто лунного календаря , где месяцы традиционно определяются визуальным наблюдением хилала, или самого раннего полумесяца, над горизонтом. ^[328]

Особое значение имело событие полнолуния , которое отмечалось и отмечалось в ряде календарей и культур, примером чего является буддийский Весак . Полнолуние около южного или северного осеннего равноденствия часто называют осенней луной урожая и отмечают с такими праздниками, как Праздник осенней луны китайского лунного календаря , его второй по важности праздник после китайского лунно- солнечного Нового года . ^[329]

Кроме того, связь времени с Луной можно обнаружить и в религии, например, у древнеегипетского временного и лунного божества Хонсу .

С доисторических времен люди изображали и позже описывали свое восприятие Луны и ее значение для них и их космологии . Она была охарактеризована и ассоциирована многими различными способами, от наличия духа или божества , и его аспекта или аспекта в астрологии .

Для изображения Луны, особенно ее лунных фаз , полумесяц (🌙) был повторяющимся символом в ряде культур, по крайней мере, с 3000 г. до н. э. или, возможно, раньше, а рога быка датируются самыми ранними наскальными рисунками 40 000 г. до н. э . ^{[225] [219]} В таких системах письма , как китайский, полумесяц превратился в символ月, слово, обозначающее Луну, а в древнеегипетском это был символ 𓇹, означающий Луну и пишущийся как древнеегипетское лунное божество Иах , ^[331] с которым были связаны другие древнеегипетские лунные божества Хонсу и Тот .

Иконографически полумесяц использовался в Месопотамии как основной символ Нанны/Сина ^[223] , древнего шумерского лунного божества ^{[332] [223]} , который был отцом Инанны/Иштар , богини планеты Венера (символизируемой как восьмиконечная Звезда Иштар ), ^{[332] [223]} и Уту/Шамаша , бога Солнца ( символизируемого как диск, опционально с восемью лучами ), ^{[332] [223]} все трое часто изображались рядом друг с другом. Нанна/Син, как и некоторые другие лунные божества, например, Иах и Хонсу Древнего Египта, Мене / Селена Древней Греции и Луна Древнего Рима, изображался как рогатое божество с головными уборами или коронами в форме полумесяца. ^{[333] [334]}

Особое расположение полумесяца со звездой, известное как звезда и полумесяц (☪️), восходит к бронзовому веку, представляя либо Солнце и Луну, либо Луну и планету Венера, в сочетании. Он стал представлять богиню селена Артемиду , и через покровительство Гекаты , которая как тройное божество под эпитетом trimorphos / trivia включала аспекты Артемиды / Дианы , стал использоваться в качестве символа Византии , а Дева Мария ( Царица Небесная ) позже заняла ее место, став изображаться в почитании Марии на полумесяце и украшенной звездами. С тех пор геральдическое использование звезды и полумесяца распространилось, символизм Византии, возможно, повлиял на развитие османского флага , в частности, на сочетание турецкого полумесяца со звездой, ^[335] и стал популярным символом для ислама (как хилал исламского календаря ) и для ряда стран . ^[336]

Черты Луны, контрастирующие яркие возвышенности и темные моря, были замечены различными культурами в формировании абстрактных форм . К таким формам относятся, среди прочего, Человек на Луне (например, Койольшауки ) или Лунный Кролик (например, китайский Туэр Йе или в мифологиях коренных американцев аспект богини Луны майя , от которой, возможно, произошло Авиликс , или Мецтли / Теккистекатль ). ^[330]

Иногда некоторые лунные божества также изображались управляющими колесницей по небу , например, индуистская Чандра/Сома , греческая Артемида, которая ассоциируется с Селеной, или Луна, древнеримский эквивалент Селены.

По цвету и материалу Луна в западной алхимии ассоциируется с серебром , а золото – с Солнцем ^{. [337]}

Благодаря чуду, так называемому разделению Луны ( араб . انشقاق القمر ) в Исламе , ассоциация с Луной применяется также к Мухаммеду . ^[338]

Восприятие Луны в наше время было сформировано телескопами, позволившими современной астрономии , а позднее космическими полетами, позволившими реальной человеческой деятельности на Луне, в частности, культурно значимыми лунными посадками . Эти новые идеи вдохновили культурные ссылки, связывающие романтические размышления о Луне ^[340] и спекулятивную фантастику, такую ​​как научная фантастика, посвященная Луне. ^{[339] [341]}

В наше время Луна рассматривается как место для экономической экспансии в космос , с миссиями по разведке лунных ресурсов . Это сопровождалось возобновлением общественного и критического осмысления культурных и правовых отношений человечества с небесным телом, особенно в отношении колониализма , ^[284] как в стихотворении 1970 года « Уайти на Луне ». В этом свете природа Луны была призвана, ^[313] особенно для сохранения Луны ^[286] и как общее . ^{[342] [307] [315]}

В 2021 году 20 июля, дата первой высадки человека на Луну , стала ежегодным Международным днем ​​Луны . ^[343]

Лунный эффект — это предполагаемая недоказанная корреляция между определенными стадиями примерно 29,5-дневного лунного цикла и поведением и физиологическими изменениями живых существ на Земле, включая людей. Луна долгое время ассоциировалась с безумием и иррациональностью; слова « безумие» и «лунатик» произошли от латинского названия Луны, Luna . Философы Аристотель и Плиний Старший утверждали, что полная луна вызывает безумие у восприимчивых людей, полагая, что мозг, который в основном состоит из воды, должен быть подвержен влиянию Луны и ее власти над приливами, но гравитация Луны слишком мала, чтобы повлиять на любого отдельного человека. ^[344] Даже сегодня люди, которые верят в лунный эффект, утверждают, что госпитализации в психиатрические больницы, дорожно-транспортные происшествия, убийства или самоубийства увеличиваются во время полнолуния, но десятки исследований опровергают эти утверждения. ^{[344] [345] [346] [347] [348]}

• Список естественных спутников
• Селенография (география Луны)
• Координированное лунное время