Mjesec

 
Mjesec ( lat. Luna) je Zemljin prirodni satelit i ujedno najbliže nebesko tijelo, udaljeno u prosjeku 384400 km, tako da svjetlost s Mjeseca na Zemlju stiže za 1,25 sekundi. Mjesec se kreće oko Zemlje po eliptičnoj stazi srednjom brzinom od 1,02 km/s, i prelazi dnevni luk od 13 stupnjeva i 10 minuta. Mjesečeva staza podliježe jakim temperaturnim vibracijama koje uzrokuje Sunce, pa se nagib staze prema ekliptici u toku 173 dana mijenja od 5 stupnjeva do 5 stupnjeva i 18 minuta. Mjesec je čvrsto nebesko tijelo promjera 3473,3 km, te je po površini 14 puta, po obujmu 50 puta, a po masi 80 puta manje od Zemlje. Ubrzanje sile teže je na Mjesecu 6 puta manje nego na Zemlji. Mjesec se oko Zemlje obrne za 27 dana, 7 sati i 11,5 sekunda (siderički mjesec). Zbog stalnog mijenjanja položaja prema Suncu i Zemlji različito je osvijetljen, pa se sa Zemlje mogu uočiti četiri faze:

  • Mlađak
  • Prva četvrt (vidljiv noću)
  • Pun Mjesec (Uštap)
  • Zadnja četvrt (vidljiv ujutro)

Vrijeme od 29 dana, 12 sati, 44 minute i 3 sekunde između uzastopnog ponavljanja Mjesečevih faza nazvano je sinodičkim mjesecom.

Uzajamni položaji Sunca, Mjeseca i Zemlje dovode do pomrčine Sunca i Mjeseca. Potpune pomrčine se koriste u kosmičkoj geodeziji za vezivanje kontinentalnih trigonometrijskih mreža, koje pomažu u stvaranju jedinstvenog svjetskog naučnog sistema. U istu svrhu se koriste i pojave okultacija zvijezda (kad Mjesec tokom svojeg kretanja sakrije neke zvijezde). Privlačna sila Mjeseca, a u manjoj mjeri i Sunca (lunisolarni utjecaj), uzrokuje na Zemlji plimu i oseku mora i jezera, kao i “disanje” Zemljine kore što je 3 puta slabije od plime i oseke. Utjecaj mjeseca na ljude i druga bića je još uvijek nerazjašnjen, ali je sigurno da se kukci orijentiraju pomoću Mjeseca.

Uzajamni omjer Mjeseca i Zemlje (udaljenost i veličina)

  • Zemlji je okrenuta uvijek ista strana mjeseca. Mjesečev period rotacije, sinhronizovan je sa kruženjem Zemlje.
  • Zbog gubitka orbitalne energije gravitacije od Zemlje, Mjesec se vrlo postupno udaljava od Zemlje. U vrlo ranoj historiji Zemlje, Mjesec je izgledao oko 3 puta veći na nebu, jer je bio bliže Zemlji. 
  • Mjesec skoro nema atmosferu, zbog svoje slabe gravitacije tako da svi plinovi bježe sa njegove površine.

    Bez atmosfere, nema erozije vjetra ili vode. Mjesečeva površina je otprilike ista sad kao i prije 3 milijarde godina. „Tragovi“ astronauta ostaju nepromijenjeni na Mjesečevoj površini. Otisak stopala će trajati najmanje 10 miliona godina. 

  • Volumen Mjeseca je isti kao i volumen Tihog oceana. 
  • Mjesec nema globalno magnetsko polje. Ne možete koristiti kompas da odredite smjer. 
  • Četvrtina mjeseca i pola mjeseca su ista stvar. Četvrtina se odnosi na dio lunarnog mjeseca koji je prošao, dok pola opisuje dio Mjesečevog diska koji se vidi.
  • Svjetlosti je potrebno oko jednu minutu da bi stigla od Mjeseca na Zemlju
  • Preko 500 000 kratera na Mjesecu vidljivo je sa Zemlje
  • Današnji prosječni računar jači je desetak puta od računara korištenog u Apollu za spuštanje čovjeka na Mjesec
Smatra se da je Mjesec nastao prije nekih 4,5 milijardi godina, nakon udara kometa. Prilikom udara, izbačena je velika količina materijala u Zemljinu orbitu koja je oblikovala Mjesec. Mjesec je i reljefno vrlo zanimljivo nebesko tijelo. Prvi je crtež Mjeseca napravio Galilej 1609. godine. Najniža područja Mjeseca su ogromne sive površine koje se ponekad mogu zapaziti i golim okom. Te ravnice je Giovanni Riccioli (1598-1671.) nazvao morima 1651. godine, iako u njima nema vode.14. novembra 2009. službeno je potvrđeno da je na Mjesecu nađena voda. Ova mora nisu jednolične ravnice, jer se u njima uočavaju nabori, koji ponekad sliče na zidove, dugačke po nekoliko stotina kilometara, i pukotine, koje sliče na riječna korita. Po rubovima ravnica protežu se veliki planinski vijenci, koji nose imena planina na Zemlji (Alpe, Apenini, Pireneji, itd.). Najviša tačka Mjeseca nalazi se na planinama Leibniz, koje su na Mjesečevom južnom polu, gdje neki vrhovi dosežu i 9.000 metara. Osim planinskih lanaca, na Mjesecu se mogu vidjeti i krateri ili vrtače, koji opet nose imena po najpoznatijim svjetskim znanstvenicima. Najdublji je Newtonov (Isaac Newton), oko 7.250 m. Ti krateri su vrlo velikog promjera (do 300 km). Iako im rubovi izgledaju strmi, oni su vrlo malog nagiba. To otkriće pripada Nijemcu Josefu Hopmannu, koji je izumio specijalne metode istraživanja pomoću dužina sjena. Nekih 30 hiljada kratera je otkriveno na Mjesecu. Jedan od njih nosi i ime Ruđera Boškovića. Kod pojedinih kratera su vidljive i uzdužne široke svijetle pruge (Kopernikov krater), za koje se smatra da su naslage pepela ili vulkanske materije nastale u vrijeme hlađenja Mjeseca. Ovi krateri su nastali udaranjem mnogih tijela (asteroida) u Mjesec. Na Mjesecu nema erozije pa se još uvijek vide.Plimne sile Zemlje su Mjesec s vremenom toliko usporila da se njegova okretna brzina prilagodila njegovoj vremenskoj stazi. To znači da se Mjesec okrene samo jedanput oko svoje osi u toku okretanja oko Zemlje. Zbog toga se sa Zemlje može vidjeti samo jedna strana Mjeseca. 1959. godine je sovjetska letjelica/sonda Lunik (Лунник) obišla Mjesec i dvjema fotokamerama ga snimila s daljine od 60 tisuća kilometara. Na osnovi tih fotografija, Sovjetska akademija znanosti je sastavila i izdala prvi atlas dijela Mjesečeve površine koji se ne vidi sa Zemlje. Mjesec također vremenski usporava brzinu kruženja Zemlje, tako da taj usporavajući utjecaj produžuje godišnje dan na Zemlji za 20 mikrosekundi. Pritom se energija kruženja Zemlje pretvara u toplinsku energiju i impuls okreta se prenosi na Mjesec, čije se kretanje godišnje udaljuje za 4 centimetra od Zemlje. Ova pojava je utvrđena laserskim mjerenjima 1995. godine.

Povelje o svemiru (Outer Space Treaty) zabranjuju državama koje su ratificirale navedene povelje, pravo na posjedovanje nebeskih tijela kao što je Mjesec. Ugovor UN-a koji je stupio na snagu 11. jula 1984. godine vrijedi samo za države koje su ratificirale ili pristupile poveljama, tako i za privatne osobe koje su državljani tih zemalja. Hrvatska nije potpisnica, niti je pristupila navedenim poveljama, te nije preuzela obavezu jugoslavenskih ratifikacijskih instrumenata za svoje područje i svoje državljane.

Usprkos tome, Dennis M. Hope je 1980. godine prijavio svoja vlasnička prava na Mjesec u gruntovnici San Francisca. Kako se nitko nije usprotivio tom njegovom potezu u vremenu od osam godina, koliko je vrijeme žalbe, Hope je osnovao Lunar Embassy legal, pravni ured, koji ima pravo prodaje parcela na Mjesecu. UN i Međunarodna astronomska zajednica smatraju taj njegov potez prijevarom.

Površina Mjeseca

Mjesečev krajolik je u potpunosti drugačiji od Zemljinog. Umjesto dominacije kontinenata i oceana, Mjesečevo lice je posvuda izbrazdano kraterima – okruglim udubinama ili zavalama, koje su stvorene udarima međuplanetarnih gromada kamenja tokom historije Sunčevog sistema. Krateri su sada tihi svjedoci vremena od prije nekoliko milijardi godina – kada su sudari sa takvim veliki tijelima bili mnogo češći.

Zemlja je također iskusila izobilje takvih udara, ali naš planet ima nekoliko karakteristika koje brišu kratere relativno brzo (na geološkoj vremenskoj skali) – ili čak potpuno sprječava njihovu pojavu.

Zemljina atmosfera sagorijeva manje komade asteroidnih metala i stijena ili leda uslijed trenja. Tipična brzina takvih meteorida je oko 25,000 km/h – intenzivna vrućina izazvana trenjem sa zrakom ih jednostavno “ispari”; dok gore, vidimo užarene tragove na nebu, poznate kao meteorite (ponekad zvane “padajuće zvijezde). Mjesec nema atmosferu, tako da i najmanji komad čestice sa velikom brzinom može pogoditi površinu i stvoriti krater.

Na Zemlji, erozija uslijed vode i vjetra uglavnom “obriše” kratere koje proizvedu objekti dovoljno veliki da dođu do površine zemlje. Ovisno o klimatskim karakteristikama na mjestu udara, krater veličine 1 kilometra u promjeru (poput onog poznatog meteorskog kratera u Arizoni) može biti potpuno promijenjen erozijom u svega 100,000 godina (imajte na umu da je 100,000 godina svega 1/10,000 dio od milijarde godina, a vjeruje se da je Sunčev sistem star oko 4,6 milijardi godina). Mjesec nema zrak i vodu da izvrše bilo kakvu eroziju kratera pa još uvijek trpi ožiljke stare milijardama godina.

Površinske aktivnosti na Zemlji poput vulkana, potresa te polaganog pomicanja kore (pomaci tektonskih ploča), uspješno sakrivaju najveće kratere tokom razdoblja od par milijuna do stotina milijuna godina. Mjesec je geološki mrtav planet, pa mu nedostaje proces “liječenja”.

Formiranje kratera

Možemo očekivati da udarni krateri imaju različite oblike, ovisno o uglu pod kojim je komad udario u zemlju – dakle da samo udari koji su došli direktno odozgo imaju kružni oblik. Međutim svi Mjesečevi (osim svega nekoliko), krateri su kružni. Zapravo je kružni oblik tih kratera bi često korišten kao argument protiv takozvane “hipoteze udara” kod stvaranja kratera. Pa ipak, veličina udara koja je formirala kratere na Mjesecu (i drugdje) su to napravili eksplozijom a ne samo udubljivanjem zemlje. Krateri stvoreni takvim eksplozijama – sličnim onima stvorenim artiljerijskim granatama – su kružni, bez obzira iz kojeg su smjera došli.

Izvor energije za udarnu eksploziju dolazi od brzine objekta koji udara. Međuplanetarni komad koji juri prema Mjesecu dođe do minimalnog ubrzanja od 8,000 km/h pri mjestu udara. Pri toj brzini, nagli sudar meteorida  sa površinom Mjeseca stvara dovoljno topline da ispari samog (ili djelomično) sebe, te nešto zemlje na koju padne. Taj ispareni materijal se naglo širi – eksplodira – i stvori kružni krater.

Raznoliki krateri

Uz toplinu i svjetlo, sila udarne eksplozije izbaci velik dio materijala van “zdjele” po obližnjem terenu. Ponekad se taj materijal rasprostre zrakastim prugama koje se protežu i šire oko kratera.

Krateri veći od 10 kilometara u promjeru često imaju vrhove u sredini. To su planine ili brjegovi koji su izgurani pritiskom Mjeseca kada je odstranjena težina stijena koje su raznesene udarom.

Najveća udarana obilježja na Mjesecu su enormne udarne zavale: velike kružne ravnice od 300 do preko 1000 kilometara u promjeru. Postoji samo dvadesetak takvih kratera i svi veći su na “prednjoj” strani Mjeseca (ona okrenuta Zemlji). Astronomi vjeruju da je većina tih zavala formirana prije 4 milijarde godina u relativno kratkom vremenskom periodu. Zašto su se najveći udari desili upravo tada, nije poznato, ali je očito da su nakon toga uslijedili samo mali udari.

Mora (nizine) i gorja

Tlo velikih zavala na strani Mjeseca koja je okrenuta prema Zemlji je pokriveno velikim prostranstvima tamno obojenih stijena. Te velike ravnine su relativno glatke i imaju manje velikih kratera nego druga područja Mjeseca. Naziva ih se nizinama, ili još češće morima, jer su Galileo i ostali rani istraživači mislili da ona predstavljaju glatka područja gdje se nalazi voda. Danas znamo da to nije voda, nego već okamenjena lava koja je tekla kroz niža područja Mjeseca nakon što je izbačena velikim udarima koji su formirali zavale. Uzorci materijala sa tih mora su doneseni na Zemlju od strane astronauta iz programa Apollo i ustanovljena im je starost od 3.9 do 3.2 milijardi godina, što je mlađe od ostalih područja Mjesečeve kore. Gorja pak zauzimaju oko 80% površine Mjeseca (uključujući gotovo cijelu tamnu stranu Mjeseca), i uglavnom su prožeta starim udarnim kraterima.

Historija Mjesečeve površine

Naš moderni pogled na povijest Mjeseca se uglavnom zasniva na analizi uzoraka Mjesečeve površine koje su donijele letjelice SAD-a i bivšeg SSSR-a, u razdoblju od 1960-tih i 1970-tih godina prošlog stoljeća. Čini se da je Mjesec nastao u otprilike isto vrijeme kada Zemlja i drugi planeti, otprilike prije 4.6 milijardi godina. Rano u povijesti, kiša kamenja koje je preostalo od formiranja Sunčevog sistema, bombardiralo je i prekrilo površinu Mjeseca kraterima. Najveći od njih – oni koji su napravili velike zavale – dogodili su se pod kraj razdoblja najvećih bombardiranja, prije 4 milijarde godina. Tokom sljedećih milijardu godina nakon toga, lava je istjecala iz Mjesečeve unutrašnjosti, poplavljujući doline i starajući mora. Od tada je bilo jako malo aktivnosti na Mjesečevoj površini, osim sporadičnih udara koji su stvarali kratere, uglavnom manji komadi. Tek mnogo kasnije, bilo je nekoliko manjih posjeta “objekata” koji su ostavili otiske na Mjesecu umjesto kratera – bilo je to dvanaest Američkih astronauta.

Istraživanje Mjeseca

Ljudi su promatrali Mjesec milionima godina, koliko su naše vrste na ovom planetu. Ipak, tokom kratkog vremenskog perioda od 18 godina, mi smo poslali letjelicu na Mjesec, koja nam je rekla više o našem satelitu nego što smo naučili tokom svih ovih milenija koji su prošli.

Od 1959-te godine (kada je letjelica Luna 1 obišla prvi put pored Mjeseca), do 1976-te godine (kada je Luna 24 donijela zadnji Mjesečev uzorak na Zemlju), 32 bez-ljudske letjelice i 9 ljudskih, uspješno je posjetilo Mjesec ili područje pored Mjeseca. To je bilo izrazito uzbudljivo vrijeme za proživjeti kada smo mi ljudska bića prvi puta upregnuli naše mogućnosti da putujemo svemirom.

Možemo primijetiti da su sve misije na Mjese, bile lansirane od bivšeg Sovjetskog Saveza ili SAD-a. Mnoge, ako ne sve, su imale jak politički poticaj koji je bio između 1959-76, trke za svemirskim brodom koji će doći do Mjeseca. Svemir (i posebno Mjesec) se je gledalo kao mjesto za dokazivanje tehnološke moći tih dviju “supersila”. U tom smislu SAD su dobile “trku” na Mjesec; Apollo program stvorio je jedina do sada slijetanja sa ljudskom posadom. Pa ipak, može se raspraviti da su Sovjeti bili više dosljedni i ustrajni u svojem Mjesečevom programu. Naime, njihove automatizirane Luna letjelice su nastavile svoj program još četiri godine nakon Apollo programa.

Od istinskih naučnih koristi koje su došle kao rezultat

ove velike političke trke, svakako je mnogo detaljnije poznavanje našeg susjednog svijeta, njegovog sastava i strukture, mnogo čišća slika njegove geološke prošlosti i budućnosti i stotine hiljada fascinantnih fotografija. Fotografije koje je donijela posada Apolla, letjelica Surveyor, Lune orbiteri i druge letjelice pridonose značajanom događaju u historiji naše vrste. One su naše kolektivno pamćenje našeg prvog posjeta drugom svijetu.

Svojstva Mjesečeve atmosfere

  • tlak 3 × 10-13 kPa
  • helij 25%
  • neon 25%
  • vodik 23%
  • argon 20%
  • tragovi metana, amonijaka i ugljičnog dioksida

Sastav Mjesečeve kore

  • kisik 43%
  • silicij 21%
  • aluminij 10%
  • kalcij 9%
  • željezo 9%
  • magnezij 5%
  • titan 2%
  • nikal 0,6%
  • natrij 0,3%
  • krom 0,2%
  • kalij 0,1%
  • mangan 0,1%
  • sumpor 0,1%
  • fosfor 500⋅10-6
  • ugljik 100⋅10-6
  • dušik 100⋅10-6
  • vodik 50⋅10-6
  • helij 20⋅10-6