Luna- Radu David-florin 6.3.2019.docx

LUNA

COLEGIUL NAȚIONAL ,,MIHAI EMINESCU’’ RADU DAVID-FLORIN CLASA A IX-A G

CUPRINS

CAPITOLUL 1: Generalități ................................................................... 2 CAPITOLUL 2: Formarea ...................................................................... 4 CAPITOLUL 3: Caracteristicile Lunii ...................................................... 6 3.1 Structura Internă ........................................................................ 6 3.2 Compoziția suprafeței lunare ..................................................... 7 3.3 Câmpul Magnetic ........................................................................ 8 CAPITOLUL 4: Relația cu Pământul ...................................................... 9 4.1 Orbita ......................................................................................... 9 4.2 Efecte mareice .......................................................................... 10 4.3 Eclipsele .................................................................................... 12 BIBLIOGRAFIE .................................................................................... 14

1

CAPITOLUL 1: Generalități

Luna este un corp astronomic care orbitează planeta Pământ, fiind singurul său satelit natural permanent⁠. Este al cincilea cel mai mare⁠satelit natural din Sistemul Solar, și cel mai mare dintre sateliți planetari relativ la dimensiunea planetei pe care o orbitează (obiectul său primar⁠). După satelitul lui Jupiter, Io, Luna este al doilea cel mai dens satelit dintre cei ale căror densități sunt cunoscute.

Se consideră că Luna s-a format acum circa 4,51 miliarde de ani, nu mult după Pământ⁠. Există mai multe ipoteze pentru originea sa; cea mai acceptată explicație este că Luna s-a format din resturile rămase după un impact uriaș între Pământ și un corp de dimensiunile lui Marte, numit Theia. Luna este în rotație sincronă cu Pământul, adică arată întotdeauna aceeași față către el, partea vizibilă fiind marcată de mări lunare⁠vulcanice întunecate, care umplu spațiile dintre zonele înalte ale scoarței și craterele de impact mai proeminente. Văzută de pe Pământ, este al doilea obiect ceresc vizibil de pe Pământ ca strălucire, după Soare. Suprafața sa este de fapt întunecată, deși prin comparație cu cerul nopții pare foarte luminoasă, reflectanță doar puțin mai mare decât cea a asfaltului⁠uzat. Influența ei gravitațională produce mareele oceanice, mareele de uscat⁠, și o ușoară prelungire⁠a zilei.

2

Distanța orbitală actuală a Lunii este de 384.400 km, sau 1,28 secundelumină. Această valoare este de aproximativ treizeci de ori mai mare ca diametrul Pământului, mărimea aparentă pe cer fiind aproape la fel de mare ca cea a Soarelui, ca urmare Luna acoperă Soarele aproape perfect în timpul eclipselor totale de Soare. Această potrivire de aparență vizuală nu va continua în viitorul îndepărtat, pentru că distanța între Lună și Pământ este întro lentă creștere. Programul Luna⁠al Uniunii Sovietice a fost primul care a ajuns pe Lună cu nave spațiale fără echipaj⁠în 1959; Programul Apollo al NASA din Statele Unite ale Americii a realizat singurele misiuni umane până în prezent, începând cu prima orbită a Lunii efectuată de misiunea Apollo 8, în 1968, și continuând cu șase aselenizări între 1969 și 1972, prima fiind a misiunii Apollo 11. Aceste misiuni au adus rocă lunară⁠care a fost folosită pentru a dezvolta o înțelegere geologică a originii Lunii, a structurii ei interne⁠, și a istoriei mai recente. De la misiunea Apollo 17 din 1972, Luna a fost vizitată doar de nave spațiale fără echipaj.

Luna în timpul unei eclipse lunare

În cultura umană, atât proeminența naturală a Lunii pe cerul Pământului, cât și ciclul ei regulat de faze așa cum apare de pe Pământ, au oferit referințe culturale și influențe pentru societățile umane și culturile din timpuri imemoriale. Astfel de influențe culturale pot fi găsite în limbă, sistemele de calendare lunare⁠, artă⁠și mitologie⁠.

3

CAPITOLUL 2: Formarea

Au fost propuse mai multe variante de mecanisme care ar fi dus la formarea Lunii cu 4,51 miliarde de ani în urmă, și la circa 60 de milioane de ani după originea Sistemului Solar. Printre aceste mecanisme s-au numărat fisiunea Lunii din scoarța Pământului, prin forța centrifugă⁠(care ar necesita un moment cinetic inițial al Pământului prea mare), capturarea gravitațională a unui corp anterior format (care ar necesita atmosferă a Pământului mult prea întinsă, pentru a disipa energia corpului aflat în trecere), și formarea Pământului și Lunii împreună din discul de acreție primordial (care nu explică însă lipsa de metale de pe Lună). Aceste ipoteze nu pot explica nici momentul cinetic mare al ansamblului Pământ–Lună. Ipoteza predominantă este că sistemul Pământ–Lună s-a format ca rezultat al impactului unui corp de dimensiunile lui Marte (numit Theia) cu proto-Pământul⁠(impactul gigant), care a scos material pe orbita Pământului, material care apoi s-a adunat prin acțiunea gravitației pentru a forma actualul sistem Pământ-Lună. ( Vezi figura 2.1 )

Fig. 2.1 Reprezentare ipotetică a impactului ce a dus la formarea Lunii

Se crede că impacturile-gigant erau ceva frecvent în Sistemul Solar timpuriu. Simulările pe calculator ale unui impact-gigant au produs rezultate în 4

concordanță cu masa miezului lunii și cu momentul cinetic actual al sistemului Pământ–Lună. Aceste simulări arată și că mare parte din Lună a rezultat din corpul cu care s-a ciocnit proto-Pământul, și nu din proto-Pământ. Simulările mai recente sugerează că o fracțiune mai mare din Lună a rezultat din masa inițială a Pământului. Studiul meteoriților proveniți din corpuri din Sistemului Solar interior, cum ar fi Marte și Vesta arată că au compoziții pe izotopide oxigen și wolfram foarte diferite în comparație cu Pământul, în timp ce Pământul și Luna au compoziții izotopice aproape identice. Egalizarea izotopică a sistemului Pământ-Lună ar putea fi explicată prin amestecul post-impact a materialelor vaporizate care le-au format pe cele două, deși această ipoteză încă se mai discută. Cantitatea mare de energie eliberată din impact și din re-acreția ulterioară a acelor materiale în sistemul Pământ-Lună ar fi topit învelișul exterior al Pământului, formând un ocean de magmă. Similar, Luna nou-formată ar fi fost și ea afectată și a avut propriul său ocean de magmă lunar⁠; estimările adâncimii sale variază de la circa 500 km la întreaga sa adâncime (1.737 km).

5

CAPITOLUL 3: Caracteristicile Lunii

3.1 Structura Internă

Luna este un corp diferențiat⁠: are o scoarță, o manta și un nucleu distincte din punct de vedere geochimic. Luna are un miez interior bogat în fier cu o rază de 240 kilometri (150 mi) și un lichid de bază exterior, în principal format din fier lichid, cu o rază de aproximativ 300 km. Scoarța este, în medie, de aproximativ 50 kilometri grosime. În jurul miezului este un strat limită parțial topit cu o rază de aproximativ 500 km ( Vezi figura 3.1).

Fig. 3.1 Structura Lunii

Luna este al doilea cel mai dens satelit din Sistemul Solar, după Io. Cu toate acestea, miezul interior al Lunii este mic, cu o rază de aproximativ 350 kilometri sau mai puțin, în jur de 20% din raza Lunii. Compoziția sa nu este bine definită, dar este probabil fier metalic aliat cu o cantitate mică de sulf și nichel; analizele rotației variabile în timp a Lunii sugerează că este cel puțin parțial topit.

6

3.2 Compoziția suprafeței lunare

COMPUS

FORMULĂ

Compoziție ( % masă ) Mări

Munți

Siliciu

SiO2

45.4%

45.5%

Alumina

Al2O3

14.9%

24.0%

Oxid de calciu

CaO

11.8%

15.9%

Oxid de fier

FeO

14.1%

5.9%

Magnezie

MgO

9.2%

7.5%

Dioxid de Ti

TiO2

3.9%

0.6%

Oxid de sodiu

Na2O

0.6%

0.6%

TOTAL

99.9 %

7

100%

3.3 Câmpul Magnetic

Luna are un câmp magnetic extern de circa 1–100 nanotesla, de peste o sută de ori mai mic decât cel al Pământului⁠. Actualmente, nu are un câmp magnetic dipolarglobal, ci doar o magnetizare a scoarței, dobândită probabil în istoria timpurie, când încă mai funcționa ca dinam. O parte din magnetizarea rămasă până acum ar putea proveni și de la câmpurile magnetice temporare generate în timpul unor mari evenimente de impact prin extinderea unui nor de plasmă generat de impact în prezența unui câmp magnetic ambiental. Această ipoteză este susținută de aparenta poziționare a celor mai mari magnetizări ale scoarței la antipozii⁠celor mai mari cratere de impact.

Harta Gravitațională a Lunii

8

CAPITOLUL 4: Relația cu Pământul

4.1 Orbita

Luna efectuează o orbită completă în jurul Pământului în raport cu stelele fixe o dată la fiecare 27,3 zile (perioada sa siderală). Întrucât Pământul se deplasează și el în același timp pe orbita sa în jurul Soarelui, durează puțin mai mult până când Luna ajunge în aceeași fază în raport cu Pământul, adică circa 29,5 zile (perioada sa sinodică). Spre deosebire de majoritatea sateliților altor planete, orbita Lunii este mai aproape de planul ecliptic decât de planul ecuatorial al planetei. Orbita Lunii este perturbată⁠subtil de Soare și Pământ cu influențe mici, complexe și în interacțiune reciprocă. De exemplu, planul orbitei Lunii se rotește treptat⁠o dată la fiecare 18,61 de ani, ceea ce afectează alte aspecte ale mișcării acesteia. Aceste efecte sunt descrise matematic de legile lui Cassini.

Rotația Lunii

9

4.2 Efecte mareice

Atracția gravitațională pe care o exercită masele una față de cealaltă scade invers proporțional cu pătratul distanței între cele două mase. Ca urmare, atracția puțin mai puternică exercitată de Lună asupra părții Pământului aflată mai aproape de ea în comparație cu cea opusă conduce la forțele mareice. Forțele mareice afectează atât scoarța Pământului, cât și oceanele. ( Vezi figura 4.1 )

Fig. 4.1 Reprezentarea Efectelor Mareice

Cel mai evident efect al forțelor mareice este formarea a două umflături pe oceanele Pământului, una pe partea de Pământ dinspre lună, cealaltă pe cea opusă Lunii. Aceasta conduce la o creștere a nivelului mărilor, numită maree oceanică. Cum Pământul se învârte în jurul propriei axe, una dintre aceste umflături oceanice (fluxul) ridică apa de „sub” Lună, în timp ce cealaltă este exact invers. Ca urmare, există două fluxuri și două refluxuri în circa 24 de ore. Întrucât Luna orbitează Pământul în aceeași direcție ca și rotația Pământului, fluxurile au loc la distanțe de 12 ore și 25 de minute; cele 25 minute se datorează timpului pe care îl petrece Luna pe orbita Pământului. Soarele are același efect mareic asupra Pământului, dar forțele sale de atracție sunt doar 40% din cele ale Lunii; combinația de forțe dată de pozițiile relative la Pământ ale Lunii și Soarelui este 10

responsabilă pentru mareele vii și mareele moarte. Dacă Pământul ar fi o planetă de apă (fără continente) ar produce o maree de doar un metru, foarte previzibilă, dar mareele oceanice sunt modificate puternic de alte efecte: cuplarea prin frecare a apei cu rotația Pământului prin intermediul fundului oceanului, inerția mișcării apei, bazinele oceanice care sunt mai puțin adânci spre țărm, trecerea apei dintr-un bazin oceanic în altul. Ca urmare, temporizarea mareelor în diferitele puncte ale Pământului este în primul rând determinat empiric și explicat teoretic. Deși gravitația produce accelerație și mișcare în cadrul oceanelor lichide de pe Pământ, cuplajul gravitațional între Lună și masa solidă a Pământului este elastic și plastic. Rezultatul este un efect mareic mai pronunțat al Lunii asupra Pământului, care produce o umflătură a porțiunii solide a Pământului aflată cel mai aproape de Lună, care acționează ca un cuplu de forțe în opoziție față de rotația Pământului.

11

4.3 Eclipsele

Eclipsele pot avea loc atunci când Soarele, Pământul și Luna sunt toate într-o linie dreaptă (așa-numita „sizigie”). Eclipsele de Soare au loc la lună nouă, când Luna este între Soare și Pământ. ( Vezi figura 4.2 )

Fig. 4.2

Eclipsele de Lună au în schimb loc la lună plină, când Pământul este între Soare și Lună. ( Vezi figura 4.3 )

Fig. 4.3

Dimensiunea aparentă a Lunii este aproximativ egală cu cea a Soarelui, ambele având o lățime de circa o jumătate de grad. Soarele este mult mai mare decât Luna, dar distanța exact de atâtea ori mai mare este cea care face să pară de aceeași dimensiune când sunt privite de pe Pământ. Variațiile de dimensiune aparentă, datorate orbitelor necirculare sunt și ele aproape la fel de mari, dar ciclurile diferă. De aceea, sunt posibile atât eclipse de Soare totale (în care Luna pare mai mare decât Soarele) cât și inelare (în care Luna pare mai mică decât Soarele). La o eclipsă totală, Luna acoperă complet discul Soarelui și coroana devine vizibilă cu ochiul liber⁠. Deoarece distanța între Lună și Pământ crește treptat în timp, diametrul unghiular aparent al Lunii este în scădere. De asemenea, în evoluția sa către faza de gigantă roșie, dimensiunea reală a Soarelui, împreună cu diametrul său aparent pe cer, cresc încet. Combinația acestor două schimbări 12

înseamnă că acum câteva sute de milioane de ani, Luna acoperea întotdeauna complet Soarele la eclipsele de Soare, și nu era posibilă nicio eclipsă inelară. La fel, peste câteva sute de milioane de ani, Luna nu va mai acoperi complet Soarele, și nu vor mai avea loc eclipse totale de Soare. Întrucât orbita Lunii în jurul Pământului este înclinată cu circa 5,145° (5° 9') față de orbita Pământului în jurul Soarelui, eclipsele nu au loc la fiecare lună plină și lună nouă. Pentru a avea loc o eclipsă, Luna trebuie să fie în apropierea intersecției celor două plane orbitale. Periodicitatea și recurența eclipselor de Soare și de Lună sunt descrise de saros, care are o perioadă de aproximativ 18 ani. Deoarece Luna ne blochează permanent vederea pe o zonă circulară de pe cer cu diametrul de o jumătate de grad, fenomenul asociat de ocultație are loc atunci când o stea strălucitoare sau o planetă trece prin spatele Lunii și nu mai este vizibilă. Astfel, o eclipsă de Soare este o ocultație a Soarelui. Deoarece Luna este comparativ mai aproape de Pământ, ocultațiile stelelor individuale nu sunt vizibile peste tot pe planetă în același timp. Din cauza precesiei orbitei Lunii, în fiecare an sunt ocultate alte stele.

13

BIBLIOGRAFIE 1. https://ro.wikipedia.org/wiki/Luna#Caracteristici_fizice 2. https://www.nytimes.com/2014/09/09/science/revisiting-themoon.html 3. https://www.lpi.usra.edu/lunar/missions/ 4. http://www.psrd.hawaii.edu/Archive/Archive-Moon.html 5. https://www.nasa.gov/moon 6. https://www.nrl.navy.mil/clementine/ 7. https://www.timeanddate.com/moon/

14