WIZJA ASTRONOMII PLASTYCZNEJ
OGÓLNY KRAJOBRAZ
Księżyc jest naszym najbliższym sąsiadem, znajduje się więc obecnie w osiągalnej technicznie przestrzeni bliskoziemskiej. Choć stosunkowo dobrze poznany, kryje w sobie wiele ważnych tajemnic. Jest też cenny jako obiekt poznawczy i użytkowy. Zatem wiele przemawia za tym, aby stał się jednym z najbliższych celów w eksploracji Układu Słonecznego. Ale najpierw – jaki właściwie jest (i był w historii) Księżyc?
1.1. KSIĘŻYC W HISTORII KULTURY I NAUKI CZŁOWIEKA
Od tysiącleci Księżyc przykuwał uwagę człowieka. Był obecny w życiu codziennym, obserwacjach, w kulturze i nauce. W mitach i legendach różnych ludów. Dzięki niemu opracowywano pierwsze kalendarze, sporządzano potrzebne dla żeglugi i nawigacji tablice jego ruchów, planowano prace rolnicze. Obserwowano jego zaćmienia. Jako najbliższe Ziemi ciało niebieskie, Księżyc stosunkowo wcześnie poddany został bliższym badaniom i naukowej analizie.
Kiedy w 1609 r. Galileusz spojrzał przez lunetę w niebo, dostrzegł Księżyc jako odmienne od dotychczasowych wyobrażeń o nim ciało. Spostrzegł go jako pokrytą górami, morzami i wyżynami podobną do Ziemi planetę. Późniejsi astronomowie poddawali Srebrny Glob coraz wnikliwszym badaniom. Dokładniejsze obowiązujące później długo przez cały XVIII wiek mapy Księżyca stworzył polski astronom, twórca „Selenografii”, Jan Heweliusz (1611-1687). W tym też mniej więcej czasie wprowadzono ogólne nazewnictwo formacji księżycowych (G.B. Riccioli, 1598-1671). Pod koniec XIX w. liczne dotąd, wykonywane przez astronomów-obserwatorów rysunki i ryciny przedstawiające powierzchnię Księżyca zastąpiła fotografia. Był to pewien przełom, który pogłębił naszą wiedzę o nim. Jednak podstawowych dokładnych danych o Srebrnym Globie dostarczyły dopiero badania ostatnich kilkudziesięciu lat, a zwłaszcza te (obok obserwacji teleskopowych) przeprowadzane przez sondy kosmiczne. Co zatem wiemy o naszym naturalnym satelicie obecnie?
1.2. PODSTAWOWA CHARAKTERYSTYKA KSIĘŻYCA
Księżyc jest naturalnym satelitą Ziemi. Ze względu na jego stosunkowo dużą wielkość (promień R=1738 km, masa M=0,00123 Mz (masy Ziemi)) traktowany jest on z Ziemią jako planeta podwójna (co jest rzadkie w Układzie Słonecznym). Księżyc porusza się wokół Ziemi po orbicie nachylonej do ekliptyki o i=5°8'43'' i mimośrodzie e=0,05 w średniej odległości od Ziemi 384400 km ruchem synchronicznym (rotacja związana – do Ziemi zwrócona jest stale ta sam połowa Księżyca). Okres obiegu dokoła Ziemi wynosi 27,322 d (dni) (miesiąc gwiazdowy). Okres obiegu między dwiema tymi samymi fazami, np. pełniami wnosi 29,53 d (miesiąc synodyczny). Ze względu na libracje (w szerokości i długości – zjawiska związane z określonym ruchem eliptycznym wokół Ziemi) może być widoczne 59% jego powierzchni. Kątowy rozmiar średnicy jego tarczy widocznej z Ziemi waha się pomiędzy 29°20' a 30°32' (zależnie od odległości od Ziemi). W związku ze specyficznymi odpowiednimi ustawieniami Księżyca w jego ruchu wokółziemskim występują zaćmienia. Albedo, czyli zdolność do odbijania padającego nań światła wynosi dla mórz 0,06 i dla lądów 0,15. Średnia gęstość p=3,34 g/cm3. Siła ciężkości jest sześciokrotnie mniejsza niż na Ziemi (prędkość ucieczki wynosi 2,4 km/s). Widoma wielkość gwiazdowa wynosi -12,7.
1.3. ŚWIAT KSIĘŻYCOWY – ANALIZA OGÓLNA I PIERWSZE WRAŻENIA NA KSIĘŻYCU
Powierzchnię Księżyca tworzy kilka warstw. Zewnętrzną, kilkunastocentymetrową warstwę pokrywa struktura złożona z miałkich drobin pyłowych o średnicy, wielkości ziaren od kilku mikronów (milimetrów), do większych, zbrylonych wielkości milimetrowej i centymetrowej. To pył księżycowy. Pod nią na głębokość kilku (morza) lub kilkunastu metrów (wyżyny) sięga umiarkowanie porowata (bryły od milimetrowych do kilku metrów) warstwa gruzu – im głębiej, tym bardziej zbita. To regolit księżycowy. Pod nią, do ok. 20 km znajduje się poprzemieszczana wewnętrznie, potrzaskana przez meteoryty warstwa megaregolitu.
Przed erą załogowych badań Księżyca niektórzy astronomowie (np. T. Gold) przypuszczali, że warstwa pyłu ma grubość wielu metrów, co utrudniłoby czy wręcz uniemożliwiło lądowanie.
Jeśli chodzi o czynniki, które wpływały na uformowanie się takiej a nie innej zewnętrznej warstwy gruntu (tu pyłu wierzchniego) był to np. deszcz pyłu kosmicznego (małych drobin meteorytowych; aktualnie ustał intensywny jego obstrzał) lub oddziaływanie promieniowania kosmicznego i korpuskularnego wiatru słonecznego. Duże znaczenie mają tu (w przeszłości zwłaszcza) oddziałujące znacznie głębiej uderzenia większych brył meteorytowych, które wywoływały przejście topiącej, przemieszczającej i ugniatającej powierzchnię fali uderzeniowej. Księżyc nie ma atmosfery, jednak ma resztkową otoczkę gazową o gęstości ok. 200 tys. cząstek/cm3, biliony razy rzadszą niż ziemskie powietrze i atmosfera. Powyższe oddziaływania zjonizowanych cząstek, nie zatrzymywanych przez nieistniejącą obecnie (w przeszłości, jak się przypuszcza, tak) magnetosferę pozostawia tam pewną ilość obecnych dziś na Księżycu gazów, głównie szlachetnych – neonu, argonu i helu (oprócz tego obecne są tu resztkowe produkty gazowe pochodzące z wnętrza skorupy księżycowej). Na Księżycu nie ma wiatru ani płynnej wody, środowisko jest całkowicie sterylne. Nie zmniejszone obecnością atmosfery skoki temperatury (od -180°C w nocy do +117°C w dzień) powodują erozję termiczną w postaci skurczów i naprężeń zewnętrznej warstwy powierzchni. Księżyc pochłania 93% słonecznego promieniowania cieplnego. Jest też złym przewodnikiem cieplnym. Jakie są cechy tego księżycowego świata?
Krajobraz jest raczej mało urozmaicony, przeważają lokalnie wzgórza o łagodnych zboczach (nie ma więc strzelistych turni, jak wcześniej i nieraz przypuszczano). Dzień i noc na Księżycu trwają po ok. 14½ dnia ziemskiego. Na czarnym niebie księżycowym Słońce świeci jaskrawo. Ziemia, widoczna również w fazach, ma kątową wielkość, średnicę tarczy ok. 2°. Gwiazdy mają nieco większą niż na Ziemi widomą jasność. Ich pozorny ruch na niebie jest wolniejszy niż widoczny z Ziemi. Światłocienie na powierzchni są kontrastowe, intensywne i jaskrawe. Na Księżycu nie ma zmierzchu ani zjawisk akustycznych. Powierzchnia ma barwę szarą, występują też inne barwy, np. brązowa. Gdzieniegdzie powierzchnia jest usiana ciemnymi (czarnymi), szarymi lub jasnymi o różnej wielkości głazami. Kratery są różnej wielkości – od setek kilometrów średnicy (np. największy na Księżycu krater Bailly’ego) do milimetrowych.
Jeśli chodzi o formacje na powierzchni Księżyca to występują tam często kotliny oraz wspomniane kratery (np. krater Kopernik, Ptolemeusz, Platon) (o różnych kształtach i postaciach, np. płaskie, z wewnętrzną górką lub nie, przeważnie koliste, ale i owalne, wielokątne itp.) otoczone często przez pierścieniowe obrzeża w postaci górskich pasm (np. Morze Deszczów otaczają góry, takie jak Apeniny, Alpy, Karpaty itp.). Ponadto obok wzgórz są tam szczeliny, wąwozy, doliny, skarpy, żyły, rzadziej uskoki. Kiedyś szczelinami księżycowymi prawdopodobnie płynęła lawa.
Zasadniczym jednak pytaniem, związanym też z obecnymi badaniami Księżyca jako glob – składowa Układu Słonecznego jest problem budowy Księżyca i jego wewnętrznej oraz zewnętrznej historii.
Powyższy rysunek autora przedstawia powierzchnię Księżyca i przyszłą na nim obecność człowieka.
Wstępna baza technologiczna
Materiały źródłowe:
L. Czechowski, „Planety widziane z bliska”, Wiedza Powszechna, Warszawa 1985.
A. Jędrzejczak, R. Ponaratt, I. Wytrzyszczak, „Ziemia we Wszechświecie”, Wydawnictwo KURPISZ, Poznań 2000.
M. Królikowska-Sołtan, T. Kwast, A. Sołtan, M. Sroczyńska-Kożuchowska, „Astronomia. Słownik szkolny”, Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne Spółka Akcyjna, Warszawa 1999.
A. Marks, „Księżyc”, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1970.
E. Rybka, „Astronomia ogólna”, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1983.
O. Wołczek, „Narodziny i rozwój Układu Słonecznego”, Wydawnictwa Alfa, Warszawa 1985.
Tagi: księżyc
