Я хочу поддержать «Медузу»
NASA Goddard
разбор

Почему все кратеры на Луне круглые? Можно ли превратить Луну в Землю? Почему СССР проиграл лунную гонку? Отвечаем на ваши вопросы о спутнике Земли

Источник: Meduza

20 июля 1969 года американцы впервые высадились на Луне. Мы начинаем отмечать годовщину заранее — и в этом материале отвечаем на вопросы о спутнике Земли, которые нам задали читатели «Медузы». Почему СССР проиграл лунную гонку? Можно ли обжить Луну — и есть ли в этом смысл? Вызывает ли Луна приливы не только в океане, но и человеке, ведь он в основном состоит из воды? На все эти вопросы (и другие тоже!) у нас есть ответы. Когда прочитаете статью до конца, у вас будет не меньше десятка новых тем для светских бесед. Обещаем.

Откуда взялась Луна?

Максимально коротко. Из осколков молодой Земли на заре Солнечной системы.

Чуть длиннее. Общепринятая теория гласит, что 4,5 миллиарда лет назад в молодую Землю, которая тогда представляла собой сгусток расплавленной магмы, под углом врезалась другая протопланета размером с Марс (ее называют Тейя). И Тейя, и Земля двигались по схожим орбитам, но одна планета догнала другую. После столкновения железные ядра планет слились, а раскаленные обломки мантии выбросило в космос — и они образовали облако, вращающееся вокруг Земли. Из этого облака за миллионы лет и образовалась Луна.

Ученые считают, что Луна появилась примерно так

Datacube

Теория «большого столкновения» лучше других гипотез объясняет несколько фактов:

  • Лунный грунт по составу стабильных изотопов почти идентичен земному, то есть они образовались из одного и того же скопления вещества. Это означает, например, что Земля не «похищала» Луну у Венеры.
  • Орбита Луны наклонена относительно плоскости вращения Земли. Если бы, как гласит теория конца XIX века, Луна оторвалась от расплавленной Земли под действием центробежных сил, плоскости вращения совпадали бы.
  • У Луны маленькое железное ядро, а ее плотность намного меньше земной. Это значит, что Земля и Луна не могли сразу появиться из общего вращающегося протопланетного облака — моделирование такого процесса не может объяснить подобное различие в плотности.

В то же время теория «большого столкновения» не может предсказать все особенности нынешней лунной орбиты, а также идентичность изотопного состава Земли и Луны — модели показывают, что Земля должна была получить от Тейи намного больше вещества, чем Луна. Чтобы преодолеть кризис базовой теории, ученые выдвигают такие предположения:

  • После столкновения с Тейей молодая Земля частично испарилась; образовалось облако из жидкого и газообразного вещества; затем на один из небольших расплавленных кусков пролился «дождь» из охладившихся облаков газообразного вещества — так возникла Луна. А Земля появилась через тысячи лет в результате слияния других сгустков расплавленного вещества. Это объясняет меньшую плотность Луны, скромные размеры ее ядра и почти полное отсутствие на ней некоторых «земных» элементов вроде кальция и меди при почти полном сходстве изотопного состава других элементов. Согласно модели, в жидких и газообразных «осколках», из которых образовалась Луна, этих элементов просто не было.
  • Тейя была в пять раз больше Марса, отколола от Земли огромный кусок и покинула общую орбиту. Отколотый кусок затем снова столкнулся с Землей, а из образовавшихся при втором ударе осколков получилась Луна. Модель объясняет идентичность изотопов на Земле и Луне.
  • Планеты, подобные Тейе, ударили Землю около 20 раз, выбив из нее 20 разных спутников. Потом эти спутники объединились в одну Луну. Авторы идеи утверждают, что их теория дает лучшие результаты при математическом моделировании орбит, скоростей вращения и химического состава Земли и Луны, чем базовая теория.

Почему Луна по-русски называется луной, а по-английски moon? Богиня Луны в Древней Греции — Селена, а на бурятском Луна называется «саран». Это совпадение?

Максимально коротко. Далеким родственником английского слова moon (и слова month) является русское «месяц». Кажущиеся сходства названий спутника в более далеких языках — просто совпадение.

Чуть длиннее. Лексема «луна» — одна из самых устойчивых в языках мира (на 18-м месте среди всех лексем и более устойчивая, чем «вода» или «солнце»). Устойчивость в данном случае означает, что корень слова, обозначающий какое-либо понятие, очень редко заменяется на другой по мере развития языка.

В праиндоевропейском языке, от которого произошли и русский, и английский языки, было как минимум два слова-синонима для понятия «луна» — lówksneh₂ и mḗh₁n̥s. Первое происходило от корня lewk- («сиять»), а второе — от meh₁ («измерять)». От первого произошло русское слово «луна», от второго — слово «месяц» — через праславянские аналоги — *luna, *měsękъ. Английское слово moon также произошло от лексемы mḗh₁n̥s.

Что касается слов из разных языковых семей, то тут все кажущиеся сходства — лишь совпадение (или заимствование). Так, бурятское название Луны — «сарана» — происходит от протомонгольского «сар», не имеющего никакого отношения к греческой «Селене».

Вернемся к сходству слова «луна» в разных языках.

Оба корня — lówksneh₂ и mḗh₁n̥s — из праиндоевропейского языка попали не только в русский и английский, но и широко разошлись и по другим индоевропейским языкам. Однако не везде они сохранили значение «луна». Lówksneh₂ преобразовалось в слова, означающие спутник Земли, в нескольких славянских, армянском и романских (потомках латыни) языках.

Праиндоевропейская лексема mḗh₁n̥s оказалась намного популярнее у разошедшихся по Евразии индоевропейцев. Английское moon (и month) произошли как раз от него через прагерманское mēnô — как и обозначения луны и календарного месяца почти во всех германских языках. Так же случилось и в балтских, иранских и многих славянских языках.

В армянский и латынь (а из нее — в романские языки) mḗh₁n̥s попал только в значении «календарный месяц» (menesis на латыни), а луну называют словами, произошедшими от Lówksneh₂. Только в современном русском производное mḗh₁n̥s означает и календарный месяц, и неполную луну, а название полной луны происходит от Lówksneh₂.

В некоторых индоевропейских языках для обозначения луны стали использовать другие синонимы «сияния». Так, в древнегреческом появилось слово (и имя богини Луны) «селена» (от праиндоевропейского *swelō, «блестеть»), а в ведическом санскрите — а затем в большинстве языков Индостана — лексема «чандра» (от корня, означающего «сверкать как золото»). И только в польском слово «луна» (księżyc) произошло не от вариаций «гореть» и «блестеть» или «измерять», а от праславянского *kъnędzь; в русском его потомком является слово «князь».

Почему все кратеры на Луне круглые, хотя метеориты падают на нее под разными углами?

Максимально коротко. Не все, но большинство.

Почти любое столкновение метеорита с Луной похоже на взрыв бомбы — врезавшееся тело при этом полностью испаряется. От взрыва бомбы остается круглая воронка, вот и врезавшиеся в Луну метеориты оставляют круглые кратеры. Впрочем, бывает и так, что метеорит падает на Луну почти параллельно поверхности — будто пытается сесть на нее, как самолет. В этом случае кратер выглядит как борозда. Такие кратеры на Луне тоже есть, но встречаются гораздо реже круглых.

Луна защищает Землю от астероидов?

Максимально коротко. Да, но очень плохо.

Луна слишком маленькая и находится слишком далеко, чтобы эффективно защищать Землю от небесных тел. Представьте, если бы Земля была воином, а Луна — его щитом; этот щит размером 15 на 40 сантиметров находился бы в 18 метрах от воина. Сама Земля тоже толком не защищает Луну от метеоритов. К слову, поверхность Земли, так же как и Луны, покрыта следами от астероидов — вот интерактивная карта крупнейших кратеров.

Как Луна создает приливы и отливы?

Максимально коротко (и неточно). Земля и океан деформируются под влиянием приливной силы Луны. Приливы и отливы сменяют друг друга из-за вращения Земли вокруг своей оси.

Чуть длиннее, но тоже неточно. Приливная сила вытягивает Землю в эллипсоид (тело вроде мяча для регби). Океаны, покрывающие земную поверхность, «скатываются» со сплюснутых боков эллипсоида к его «вершинам». У «вершин» уровень воды повышается (в ближней к Луне точке сильнее, в дальней — слабее); по бокам — понижается. Вращение Земли под океаном придает этому движению воды вид волны с двумя горбами, которые постоянно движутся с востока на запад. В общем, приливы и отливы — это волны, вызванные в том числе (но не только) воздействием Луны.

Возможно, наиболее правильное популярное объяснение темы приливов

PBS Space Time

Приливная сила возникает в любом протяженном теле (то есть не в точке), когда оно движется в гравитационном поле другого тела. Поле это неоднородно — оно зависит от расстояния до источника гравитации. В случае с системой Земля — Луна сильнее всего поле спутника действует на ближайшую к нему точку Земли (она ускоряется к Луне быстрее, чем центр Земли), а слабее всего — в самой отдаленной (она ускоряется медленнее, чем центр Земли). Именно поэтому Земля под воздействием приливной силы вытягивается в эллипсоид, обращенный «выпуклостями» к Луне. В сумме эти две выпуклости составляют чуть меньше метра.

Океан на поверхности Земли — тоже весьма протяженное тело. Гравитация Луны действует на разные его участки неодинаково. Вода над выпуклостями эллипсоида притягивается (то есть ускоряется) к центру Земли чуть медленнее, чем по бокам. Это создает давление, которое заставляет воду в океане скатываться с боков эллипсоида к выпуклостям. Это создает на Земле два пика прилива и два минимума отлива, которые движутся как волна в обратную сторону по отношению к вращению Земли со скоростью почти 1700 километров в час. 

Как все это выглядит, показано в видео:

Возможно, наиболее правильное популярное объяснение темы приливов

PBS Space Time

Остальные особенности приливов обусловлены великим множеством других факторов космического и земного происхождения. Их учет позволяет предсказать время и размеры отливов в любой точке побережья с большой, но все равно не абсолютной точностью.

Современная теория приливов основана на гармоническом анализе. Вот что в нем учитывается (даже этот список неполный!):

Нужно учесть «солнечные приливы» — ведь, если бы не было Луны, на Земле все равно случались бы отливы и приливы высотой в 16 сантиметров. «Солнечные приливы» такие слабые, поскольку Солнце воздействует на разные части Земли более-менее равномерно, так как находится значительно дальше.

Воздействие Луны и Солнца неравномерно. Луна вращается вокруг Земли, делая полный оборот за 29,54 дня. Иногда солнечные и лунные приливы и отливы усиливают друг друга, а иногда ослабляют. Самые сильные приливы случаются, когда Солнце и Луна воздействуют на Землю по одной оси; с Земли в этот момент наблюдается новолуние или полнолуние; такие приливы и отливы называются сизигийными.

Луна движется вокруг Земли в ту же сторону, в которую Земля вращается вокруг своей оси. Поэтому «лунные сутки» — периоды, за которые Луна проходит над одним и тем же меридианом Земли, — немного отстают от суток земных (24,8 часа против 24 часов). Так что приливы и отливы приходят в одну и ту же точку Земли каждые 12 часов и 25 минут. Поэтому суточный цикл прилив — отлив все время меняется.

Орбита Луны не круглая, а эллиптическая. Чем ближе Луна подбирается по этой орбите к Земле, тем сильнее приливы и отливы. Раз в семь с половиной месяцев максимальное приближение Луны к Земле совпадает с полнолунием или новолунием (суперлуние) — тогда приливы и отливы получаются особенно впечатляющими. Но не такими впечатляющими, как приливы, которые бывают, когда максимальное приближение Луны к Земле и полнолуние (или новолуние) приходятся на начало января или начало июля — дни, когда Земля приближается к Солнцу.

Прилив не наступает ровно в ту минуту, когда Луна проходит над меридианом конкретного места. Вода прибывает и убывает не сразу; разница между проходом Луны над каждой географической точкой и приливом называется лунным интервалом. Он зависит от многих причин — от положения Солнца по отношению к системе Земля — Луна до особенностей дна и береговой линии. Разница может исчисляться в часах.

Еще большее влияние эти факторы (главным образом особенности дна и береговой линии) оказывают на амплитуду (разница со средним по океану) приливов и отливов. Приливы и отливы — это волна, которая взаимодействует с дном и сушей. В результате даже на разных берегах одного и того же моря ее амплитуда может отличаться в разы, ведь волна идет с востока на запад вслед за движением Луны. Меньше всего отливы и приливы на вулканических островах посреди океана, где берег обрывается круто вниз. Больше всего — в дельтах рек, проливах, оконечностях заливов на западных побережьях материков. Разница — от десятков сантиметров до десяти и более метров; самые большие отливы наблюдаются на Атлантическом побережье Канады: иногда — более 10 метров.

При предсказании приливов нужно учитывать постоянные и разнонаправленные возмущения (колебания) орбиты Луны. Например, есть колебания приливов с периодом в 1,8 тысячи лет, которые, вероятно, вызывают на Земле изменения климата. А колебания периодом 18,6 года влияют на погоду прямо сейчас.

Еще нужно сделать поправку на метеорологические условия, влияющие на поведение приливной волны (и это самое сложное).

Почему вода движется под действием Луны, а почва — нет?

Коротко. Почва тоже движется!

Приливы влияют на всю Землю, просто в случае с твердой поверхностью это не так заметно. Но иногда влияние приливов на твердую оболочку дает о себе знать: возможно, приливные силы Луны и Солнца являются спусковым механизмом для небольших землетрясений.

Правда ли, что Луна с каждым годом отдаляется от Земли?

Максимально коротко. Правда.

Все дело в приливах. Земля теряет часть своей энергии, которую она передает Луне. Из-за этого орбита Луны увеличивается, а скорость вращения Земли снижается. Миллиарды лет назад Луна вращалась в 10–20 тысячах километров от Земли, а сейчас расстояние составляет в среднем 384 тысячи километров. Еще через миллиарды лет орбита Луны увеличится почти вдвое, а земные сутки растянутся до 870 часов.

Потом Луна перестанет отдаляться, а скорость вращения Земли сравняется со скоростью обращения Луны вокруг нее. Другими словами, Луну станет видно только из одного полушария — так же сейчас ведут себя Плутон и его спутник Харон, которые давно синхронизировались. Если к тому времени Солнце еще не превратится в красный гигант, который поглотит и Землю, и Луну, то спутник снова начнет приближаться. Солнечные приливы продолжат тормозить Землю, и теперь уже Луна будет терять энергию и тормозиться приливными силами.

По меркам спутников Луна — великан или карлик?

Максимально коротко. Великан.

Луна — пятый по размерам и массе спутник в Солнечной системе. По соотношению размеров с планетой-хозяйкой Луна уступает только Харону, который формирует одну систему с карликовым Плутоном. В абсолютных величинах Луна больше не только Харона, но и самого Плутона. Можно сказать, что по размерам (и плотности) она ближе к планетам, чем к другим спутникам.

Почему на Луне нет атмосферы?

Коротко. Она есть, но очень тонкая.

Вероятно, миллиарды лет назад, когда на Луне еще извергались вулканы, она имела толстую атмосферу, в которой было значительное содержание водяного пара и кислорода. Потом часть легких газов улетела в космос, а другая — замерзла. Потеря атмосферы — нормальное явление для планет и спутников Солнечной системы. Скорее всего, Землю ждет та же участь — она и сейчас теряет 3 килограмма водорода и 50 граммов гелия в секунду.

Какого Луна цвета на самом деле?

Коротко. Серого.

Астронавты миссий «Аполлон» описывали преобладающий цвет как «грязный песок», «светло-серый» или коричневый. Похожие цвета есть и на фотографиях (как утверждается, без обработки и без фильтров), которые передал в этом году китайский аппарат «Чанъэ-4» с обратной стороны Луны. Это вполне согласуется с альбедо Луны: она отражает только 3–12% солнечного света — это диапазон от мокрого до сухого асфальта. С орбиты Луна выглядит ярче: например, богатые титаном лавовые массы в некоторых лунных морях имеют синеватый оттенок. Камни, которые астронавты привезли с Луны, были самых разных оттенков.

Китайский луноход «Юйту-2», снятый лунной станцией «Чанъэ-4». Поверхность Луны, как можно увидеть, серая. Фотография сделана 11 января 2019 года

CNSA / EPA / Scanpix / LETA

Как появляется «большая» Луна над горизонтом?

Коротко. Это необъяснимая (!) иллюзия.

Физического объяснения «большой луны» нет. Исследование изображения, возникающего на сетчатке, дало однозначный результат: глаз всегда видит Луну одинакового размера. Таким образом, это именно иллюзия, которая возникает в мозгу человека. Наиболее популярное (но не единственное) объяснение с точки зрения психологии таково: мозг считает, что объект «больше», когда ему есть с чем его сравнить. Вот и Луна кажется ему больше, когда она находится у горизонта и ее есть с чем сравнить.

Если посветить лазерной указкой с Земли на Луну, мы увидим точку?

Коротко. Нет, даже если посветить самой мощной указкой.

Луч хорошей указки на расстоянии 384 тысячи километров из-за дивергенции разойдется настолько, что на поверхности Луны даст пятно диаметром 460 километров (и это если пренебречь влиянием атмосферы Земли). Увидеть с Земли многокилометровое пятно на Луне невозможно: от темной поверхности спутника свет почти не отражается и к тому же рассеивается на обратном пути до Земли.

Американские (APOLLO) и китайские (Lunar Laser Ranging) исследователи для точного измерения расстояния до Луны используют специальные мощные зеленые лазеры. Эти лазеры светят не просто на поверхность Луны, а на зеркала, установленные там астронавтами. И даже специальные телескопы улавливают только один отраженный фотон раз в несколько секунд.

Почему мы видим только половину Луны? Спутники планет всегда повернуты к ним одной стороной?

Максимально коротко. Из-за приливной силы, и это обычное дело.

Чуть длиннее. Когда-то Луна вращалась свободно, но под воздействием Земли произошла синхронизация — ее еще называют приливный захват: теперь Луна за один оборот вокруг своей оси делает один оборот вокруг Земли. Поэтому мы и видим всегда только одну ее сторону. На гифке ниже показано, как Луна вращается вокруг Земли на самом деле — и как она вращалась бы, будь «свободным спутником».

Слева — Луна повернута к Земле всегда одной стороной. Справа — с Земли видно Луну со всех сторон

Stigmatella aurantiaca / Wikimedia Commons (CC BY-SA 3.0)

Синхронизация спутника с планетой является нормой. Как раз способность спутника сохранить свободу вращения — редкое явление. В Солнечной системе известны только два «свободных» крупных спутника (с радиусом больше 100 километров) — Гиперион и Феба из системы Сатурна.

Вот как происходит синхронизация. Приливная сила вытягивает небесное тело, на которое она действует, — выпячивает два горба по оси воздействия и сплющивает по бокам. Пока спутник вращается свободно, обжатие и вытягивание разных его участков чередуется, но потом с одной из сторон тело поддается чуть больше — и становится «горбатым» навсегда. Скорость изменения формы зависит от многих параметров: от расстояния между двумя телами и их массы до плотности меньшего тела и его «податливости» к воздействию приливных сил.

По мере изменения формы вращение малого тела затрудняется. Ближайший к большой планете постоянный горб притягивается сильнее, чем соседние сплюснутые области. Из-за этого ближний горб все время спешит к той точке, где он будет ближе всего к источнику приливной силы. Горб на противоположной стороне «сопротивляется» этому. Вращение становится нестабильным. Такой спутник обретет равновесие только тогда, когда один из горбов «победит» и будет все время направлен к соседней планете.

Земля, которая тяжелее Луны в 81 раз, миллиарды лет назад действовала на спутник намного интенсивнее, поскольку тот был ближе к ней на порядки. Синхронизация заняла всего лишь миллионы лет. Многим телам не хватает и миллиардов: например, Меркурий попал в приливный захват Солнца, но не синхронизировал свою орбиту полностью: на три оборота вокруг своей оси у планеты приходится два оборота вокруг Солнца.

🎉 Поздравляем, вы прочитали половину материала! 🎉

Можете отдохнуть и посмотреть, как видно Луну с ее орбиты. Это видео в очень высоком качестве — еще и под «Лунный свет» Клода Дебюсси.

Видео сделали к 60-летию NASA в 2018 году

NASA

Продолжаем. Все видят на Луне человеческое лицо?

Коротко. Все видят разное.

Ученые говорят, что «картинки на Луне» зависят от географической точки наблюдения и от того, что человек хочет увидеть. В Северной Америке люди обычно видят на Луне лицо, «начерченное» на спутнике кратерами и лунными морями, в Европе — человека с вязанкой хвороста, в Азии — кролика. Новозеландские маори видят на Луне обнаженную женщину с кувшином.

Можно ли сфотографировать Луну на телефон не как белое пятно?

Коротко. Качественно — нет.

Камеры телефонов не позволяют достаточно увеличить Луну в кадре. Для этого нужны дополнительные объективы и штатив для большой выдержки. Сфотографировать Луну вместе с яркими объектами на Земле тоже не получится.

На Луне есть что-то полезное?

Максимально коротко. Да, но не факт, что все это выгодно добывать.

Чуть длиннее. Самый главный ресурс — изотоп гелий-3, на Земле его уже не хватает, а на Луне полно. Теоретически гелий-3 может на тысячелетия заменить нефть и прочие источники энергии, но рентабельно ли его будет доставлять на Землю — большой вопрос.

Есть проекты добычи на Луне редких металлов, но и их экономика неочевидна. Доставлять на Землю титан и алюминий, которыми богата Луна, не имеет смысла совершенно точно, зато они очень пригодятся для создания лунных баз.

В полярных областях Луны много воды в виде льда. Ее собираются добывать для снабжения лунных баз и для производства ракетного топлива (кислорода и водорода). Возможно, это резко удешевит дальние космические путешествия.

Расскажем подробнее, чем так хорош гелий-3.

Этот изотоп гелия может вступать в реакцию синтеза с изотопом водорода дейтерием — и у этой реакции масса теоретических преимуществ.

Во-первых, она «чистая». Гелий-3 сам по себе не радиоактивен, равно как и дейтерий. Мало того, реакция их синтеза не производит нейтроны (в отличие от используемой в термоядерных бомбах реакции дейтерия и другого изотопа водорода — трития), а значит, не дает наведенной радиоактивности.

Во-вторых, это наиболее эффективная для получения электричества реакция из ныне известных. В атомных электростанциях для получения энергии необходима турбина, здесь она не требуется — электричество можно получать, улавливая магнитным полем протоны, получающиеся в результате реакции.

Теоретически эффективность такой установки превысит КПД лучших современных атомных реакторов вдвое. Даже эксперименты с добавлением к различным реакциям синтеза всего 1% гелия-3 дают прорывные результаты (полноценная реакция синтеза дейтерия и гелия-3 требует создания плазмы такой температуры, которая пока что недостижима даже в экспериментах).

В общем, если на Земле и будет создана энергетика ядерного синтеза, то она, вероятно, будет использовать гелий-3.

Проблема в том, что гелия-3 на Земле почти нет, если не считать мантии планеты, откуда на поверхность поступает около 22,5 тысячи литров гелия-3 в год. Уже сейчас наблюдается острый дефицит, хотя реакторы для него еще не начали строить. В результате в конце 2000-х цена литра гелия-3 достигла двух тысяч долларов и с тех пор не падает. О планах добычи изотопа на Луне уже заявили США, Россия, Китай, Индия и Евросоюз.

Главная проблема — добывать гелий-3 на Луне может быть невыгодно.

Для того чтобы полностью обеспечить энергией весь мир (на современном уровне потребления), потребуется около 875 миллионов литров (100 тонн) гелия-3 в год. Даже при нынешней высокой цене эти 100 тонн стоили бы около 1,75 триллиона долларов, что меньше, чем стоимость 35–37 миллиардов баррелей нефти, которые потребляет человечество каждый год. Выгода налицо, весь вопрос только в том, можно ли будет физически добыть и доставить на Землю гелий-3 хотя бы по цене в две тысячи долларов за литр.

В лунных реголитах, по подсчетам ученых, содержится 50 частей гелия-3 на миллиард частей породы. Технология добычи, как ее сейчас себе представляют, потребует нагревания до высоких температур миллиардов тонн породы.

В одной из научных работ годовые инвестиции в производство, способное в 2040 году доставить на Землю 157 миллионов литров (20 тонн) гелия-3, оцениваются в 472–1347 миллиардов евро. При этом добывающая компания сама будет потреблять 0,1–1% всей энергии, произведенной на Земле.

На Луну придется доставить две тысячи добывающих установок и организовать местное производство 39 гигаватт энергии (например, с помощью солнечных батарей). Как пишут авторы исследования, технологии для добычи существуют или могут быть быстро разработаны, но компания, возможно, будет показывать стабильный убыток. Впрочем, есть и альтернативные подсчеты, которые показывают, что добыча может быть прибыльной.

Как будет распределяться право на добычу лунных полезных ископаемых между странами и компаниями?

Максимально коротко. Это пока неизвестно.

Действующий сейчас договор об использовании космического пространства 1967 года прямо запрещает присвоение государствами частей Луны и ее ресурсов. Впрочем, на всякий случай Россия собирается готовить в МГУ и РУДН космических юристов, которые будут отстаивать наши права на разработку лунных полезных ископаемых.

Можно ли Луну использовать в военных целях?

Максимально коротко. Такие планы были в 1950-х годах. Теперь это запрещено.

В рассекреченных американских документах есть подробный проект создания военной базы на Луне (проект Horizon). Американцы собирались отправлять туда в годовые командировки по два десятка военных. Они должны были укрываться от радиации и перепада температур в пещерах — и научиться выращивать для себя пищу. США также рассматривали вариант создания бомбардировочной базы на Луне, способной обстреливать Землю. Но главной целью проекта Horizon должна была стать борьба с агрессивными планами СССР.

О советских планах захвата Луны, которым собирались противостоять США, известно меньше. Возможно, какие-то военные цели рассматривались вместе с планом создания гражданской лунной базы «Звезда».

Зато хорошо известно о советских (и американских) планах ядерной бомбардировки Луны с двумя целями: показать, что «мы можем», — и чтобы было красиво. Предполагалось, что взрыв будет видно с Земли.

С 1967 года, когда был принят договор об использовании космического пространства и небесных тел, любая милитаризация Луны запрещена.

В интернете продают участки на Луне. Это законно?

Максимально коротко. Законно, но сертификат о покупке — это просто сувенир.

По договору от 1967 года Луна или какая-то ее часть не может принадлежать государству. Позднее, в 1979 году, Ассамблея ООН приняла соглашение о Луне, запрещающее владеть спутником Земли и частным лицам. Космические державы это соглашение не ратифицировали, и некоторые частные компании собираются воспользоваться этой лазейкой.

Тем не менее совершенно неясно, как можно оформить собственность на лунные участки, не высадившись на нее. Таким образом, компании, торгующие участками на Луне, продают сертификаты о владении участками, которые можно использовать только как сувениры. Стоят они недорого — от 3500 рублей за 40 соток. Документы на английском языке, карта участка и копия «конституции Луны» прилагаются.

Слышал, гитлеровская Германия построила секретную станцию то ли на темной стороне Луны, то ли вообще внутри. Кто первый начал говорить об этом?

Максимально коротко. Скорее всего, это выдумки.

Но вы можете поискать базу на отличной фотографии обратной стороны, сделанной спутником Lunar Reconnaissance Orbiter. Снимки можно увеличивать — они сделаны в очень высоком разрешении.

Почему СССР проиграл в лунной гонке?

Максимально коротко. СССР не успел построить ни сверхтяжелую ракету, способную доставить на орбиту Земли космический корабль для полета на орбиту Луны, ни посадочный модуль, способный потом с Луны взлететь.

Все четыре запуска советской пятиступенчатой ракеты-носителя Н-1 закончились неудачей (два — еще до того, как американцы высадились на Луну, два — уже после). В США создатель нацистской ракетной программы Вернер фон Браун спроектировал ракету «Сатурн-5» большей грузоподъемности. Все 13 запусков были успешными — шесть из них завершились посадкой астронавтов на Луну.

Посадка на Луну советского космонавта планировалась на конец 1968 года — на год раньше, чем это сделали американцы. В реальности шансов опередить американцев у СССР не было: лунный корабль и посадочный модуль испытали на околоземной орбите только в 1970 году. В 1974 году Советский Союз отказался от разработки ракеты Н-1 и корабля для полета к Луне.

Сколько людей побывало на Луне?

Максимально коротко. Двенадцать, не считая тех, кто был на лунной орбите.

Американцы высадили на Луну 11 профессиональных астронавтов и одного геолога — Харрисона Шмидта. Еще 13 человек не спускались на Луну, но добрались до ее орбиты, причем один из них дважды летал к Луне и ни разу на нее не высадился. Астронавт Джеймс Ловелл сначала участвовал в первом в истории пилотируемом облете Луны на корабле «Аполлон-8», затем был командиром корабля «Аполлон-13» и должен был высадиться на поверхность. Посадку отменили из-за аварии на корабле, зато из-за этой аварии «Аполлон» улетел от Земли на 400 тысяч километров. Дальше, чем экипаж Ловелла, от Земли еще никто не улетал.

А это Юджин Сернан — человек, который на сегодняшний день последним побывал на лунной поверхности. Он, как и Ловелл, тоже летал к Луне дважды, но, в отличие от коллеги, второй раз он на нее спустился

NASA

Сколько килограммов лунного грунта привезли на Землю и где он хранится? Сколько стоит лунный камень?

Максимально коротко. Астронавты привезли 382 килограмма образцов лунной породы. Три советские автоматические миссии доставили на Землю еще 326 граммов образцов.

Большая часть образцов хранится в Лаборатории проб лунного грунта в Хьюстоне. Оттуда их по запросам рассылают по научным учреждениям всего мира — примерно по 400 граммов в год.

Рынка лунных пород не существует, однако иногда их можно купить вполне официально. В 1993 году на аукционе Sothebyʼs продали 200 миллиграммов образцов за 442 с половиной тысячи долларов. Куски лунных метеоритов, прибывших на Землю самостоятельно, продаются куда дешевле. Возможно, на черном рынке можно купить и грунт, доставленный на Землю американцами.

Почему последние 50 лет никто не летал на Луну?

Максимально коротко. Такие путешествия оказались очень дорогим удовольствием. Но скоро (или не очень) люди вернутся.

Экипажи шести кораблей, побывавшие на Луне, в целом выполнили всю возможную на уровне технологий того времени научную программу. США даже отменили три последние миссии программы «Аполлон», чтобы не переплачивать за повторение того, что уже сделано.

В начале XXI века стало понятно, что развитие пилотируемой космонавтики без новой цели — колонизации других планет — невозможно. Поэтому сразу в нескольких странах созрел план возвращения людей на Луну, но не с разовыми посещениями, а с целью создания на ней или на ее орбите обитаемых баз. Главная идея — создать рядом с Луной перевалочные базы и склады топлива для дальних путешествий.

Подробнее о планах полетов на Луну разных стран мы уже писали.

Вот эта статья

Можно переделать Луну так, чтобы люди могли там жить?

Максимально коротко. Возможно, когда-нибудь получится сделать обитаемой всю поверхность Луны, но вряд ли это нужно. Куда проще построить на ней обитаемые базы.

Основной план сторонников превращения всей Луны целиком в обитаемый спутник состоит в бомбардировке ее кометами или одной гигантской кометой, ядро которой сравнимо с самой Луной. Это теоретически позволило бы создать на Луне атмосферу. При этом технологий транспортировки комет по Солнечной системе нет и не предвидится, а значит, и думать о терраформировании пока не стоит, тем более что в этом нет большого смысла.

Луна — место с самыми плохими начальными условиями. Любые попытки сделать из нее что-то похожее на Землю обречены. Вот почему.

Первая причина. У Луны почти нет атмосферы — и неспроста: она не может ее удержать из-за своей малой массы. Также у нее почти нет магнитного поля — из-за этого молекулы газов выбивает солнечным ветром во время долгого лунного дня (сейчас — более 14 земных суток). Сторонники терраформирования уверяют, что в случае, если атмосфера образуется одномоментно с помощью взрыва гигантской кометы, то Луна сможет удержать газы несколько тысяч лет, что «дольше, чем время жизни земных цивилизаций». Но через тысячи лет солнечный ветер, конечно, возьмет свое, и остатки атмосферы, созданной с помощью дорогостоящей транспортировки комет из пояса Койпера, Луна потеряет сама собой. Если люди будут жить на Луне, то обновить атмосферу с помощью новых комет будет нельзя: взрывы уничтожат все живое.

Вторая причина. Гравитация Луны столь мала, что для земных организмов она скорее сравнима с состоянием невесомости, чем с условиями Земли. Мышцы, связки и даже кости людей атрофируются в таких условиях. Вероятно, проблемы на Луне ждут земных животных и растения. Даже на Меркурии в этом смысле условия лучше, чем на Луне. В будущем человечество могло бы подготовить себя и другие виды к жизни на Луне с помощью генной инженерии, но точно так же можно подготовить всех к жизни в изменившихся условиях Земли.

Третья причина. Луна вращается столь медленно, что на разных сторонах планеты создаются адские условия: там, где светит солнце, очень горячо; там, где солнца нет, температуры падают ниже минус 150 градусов — как на самых отдаленных планетах. Правда, предполагается, что уменьшить время лунных суток можно будет также с помощью удара кометы: удар (если его нанести под правильным углом) ускорит вращение Луны. Разницу температур снизит атмосфера, если ее удастся создать.

Четвертая причина. Луна находится рядом с Землей — массивным телом с большой приливной силой. Если удастся создать на Луне океаны (а это важнейшее условие ее терраформирования), в этих океанах возникнут приливы высотой в 80 метров в норме (на Земле — 40 сантиметров); местами приливная волна будет достигать 160 метров. Так что пляжный отдых на Луне точно будет невозможен.

Пятая причина. Луна — это почти что Земля. Если на Земле случится что-то настолько плохое, что человечеству придется эвакуироваться, неясно, какие именно преимущества перед старым домом будет иметь новый. Если технологии позволят создать на Луне условия, близкие к земным, то, скорее всего, с их помощью можно будет «починить» и Землю. Если на Земле закончатся ресурсы, то бедная и маленькая Луна (вся ее поверхность меньше одной Азии) вряд ли чем-то поможет. А в случае глобальной ядерной войны колонии на Луне могут и не спасти человечество: ядерный удар по спутнику (в том числе и по его обратной стороне) был технически возможен даже в 1960-е.

Если человечеству придется покинуть Землю из-за изменения условий в Солнечной системе (например, при увеличении светимости Солнца), то лучше эвакуироваться на Марс или даже более далекие планеты или спутники. Вращающаяся рядом с Землей Луна и тут не дает никаких преимуществ.

Всерьез космические державы обсуждают только создание баз. Уже есть подробный план изменения одного маленького участка спутника — кратера Шеклтон около Южного полюса. NASA собирается создать там колонию роботов, а Европейское космическое агентство — построить обитаемую «лунную деревню».

В NASA выбор кратера Шеклтон объясняют тем, что туда не попадают прямые солнечные лучи и там не бывает дневного зноя. Зато на стенки кратера солнечный свет попадает всегда, поэтому там планируется поставить 40-метровые зеркала-ретрансляторы, которые будут непрерывно освещать колонию. Внутри сотни роботов на солнечных батареях размером с марсоход «Кьюриосити» будут «облагораживать оазис», добывать в нем воду и делать из нее ракетное топливо. Так колония станет перевалочным пунктом для дальних космических путешествий.

Земля встает над лунным горизонтом. Фото сделано с космического корабля «Аполлон-11». Это с него американцы впервые высадились на Луну

NASA

Почему бродящих во сне называют лунатиками?

Максимально коротко. Люди исторически связывали разного рода расстройства с «лунной болезнью».

По текущей классификации Всемирной организации здравоохранения такое проявление расстройства сна называется сомнамбулизм (в дальнейшем от этого понятия планируют отказаться). Современные исследования никак не связывают сомнамбулизм и другие подобные расстройства с Луной. Возможно, на снохождение влияет прием препаратов. В английском языке слово lunatic означает сумасшедшего в широком смысле.

Влияют ли фазы Луны на здоровье и поведение человека и животных?

Максимально коротко. Сами по себе фазы ни на что не влияют. Серьезное влияние Луны на человека большинство ученых считает древним мифом, но есть и исключения.

Раньше полнолуние больше влияло на поведение людей, но только потому, что Луна была главным источником света ночью. Соответственно, чем ярче была Луна, тем светлее было на Земле, тем больше у людей было желания и возможностей бодрствовать. В конце XIX века по крайней мере в крупных городах эта причина пропала: улицы оказались «засорены» искусственным освещением. Теперь вера во влияние Луны на человека — это лишь «культурное ископаемое», доставшееся нам от предков.

Как правило, серьезные количественные исследования отрицают, что изменение приливной силы Луны оказывает какое-либо влияние на человеческий организм или поведение людей (примеры можно посмотреть тут, тут или тут). Но периодически появляются исключения.

В 2013 году вышла статья, рассказывающая об исследовании в швейцарской лаборатории сна, где добровольцы были изолированы от уличного (а значит, и от лунного) света. У большинства в полнолуние качество сна (а именно продолжительность глубокого сна) ухудшилось — в среднем на 30%. Засыпали добровольцы дольше, а спали меньше. 

Еще один пример. Считается, что Луна никак не влияет на проявление психических заболеваний. Однако журнал Molecular Psychiatry в 2017 году опубликовал статью, в которой описано двухлетнее исследование 17 пациентов с биполярным расстройством. Оно показало, что обострения заболевания синхронизированы с максимумами действия приливных сил Луны. В статье предполагается, что гравитационные силы действуют на больных не сами по себе, а посредством «внешнего агента», например возмущая магнитное поле Земли.

Человек в основном состоит из воды. Правда ли, что Луна оказывает влияние на жидкости внутри тела по аналогии с приливами и отливами?

Максимально коротко. Влияние есть, но оно очень маленькое.

Размер тела имеет значение. Приливная сила воздействует на тело (небесное или человеческое) тем сильнее, чем больше расстояние между точками приложения этой силы. Диаметр Земли — 12,7 тысячи километров, при этом Луна вытягивает ее приливной силой меньше чем на метр. Толщина тела человека — всего несколько десятков сантиметров; поэтому приливная сила Луны действует на него в миллионы раз слабее, чем на Землю. Если говорить про масштабы «вытягивания» человеческого тела приливами, то они существенно меньше, чем размеры клеток организма.

Расстояние до спутника тоже имеет значение. Два человека, лежащие вместе в кровати, действуют друг на друга с приливной силой в два миллиона раз больше, чем Луна.

Что будет на Земле, если Луна исчезнет?

Максимально коротко. Скорее всего, сразу глобальная катастрофа не случится, хотя серферам и прочим любителям волн станет грустно. Через миллионы лет земляне почувствуют утрату намного сильнее — их ждут частые и глубокие изменения климата.

Луна не слишком сильно влияет на повседневную жизнь на Земле. Это раньше спутник был главным источником ночного освещения, а теперь человечество может без него обходиться. Только ночным хищникам придется туго.

Главное: без Луны приливы станут намного меньше, а океан в целом — намного спокойнее. Обитателям прибрежных вод придется резко поменять свою жизнь; многие, вероятно, вымрут. Жизнь людей рядом с океаном — без больших волн — тоже изменится. Вероятно, изменится и климат, поскольку океанские течения ослабеют, равно как и циркуляция воздушных масс, на которую тоже влияют приливы.

Через сотни тысяч и миллионы лет отсутствие Луны скажется уже на всей планете. Сейчас Луна стабилизирует положение оси вращения Земли, что делает климат относительно стабильным. Без этого колебания будут значительными и частыми — от периодов без смены времен года (помните зиму в «Игре престолов»?) до оледенения целого полушария.

Скорее всего, у Земли не было бы столь мощного магнитного поля, которое играет важнейшую роль в защите планеты от жесткого космического излучения. Это, скорее всего, исключило бы саму возможность возникновения на ней условий для жизни (по крайней мере в том виде, какой мы ее знаем).

Дмитрий Кузнец

Magic link? Это волшебная ссылка: она открывает лайт-версию материала. Ее можно отправить тому, у кого «Медуза» заблокирована, — и все откроется! Будьте осторожны: «Медуза» в РФ — «нежелательная» организация. Не посылайте наши статьи людям, которым вы не доверяете.