Вопрос этот принадлежит к тем, которые уясняются, если сначала их, так сказать, перевернуть. Прежде чем говорить о том, почему Луна не удерживает вокруг себя атмосферу, поставим вопрос: почему удерживается атмосфера вокруг нашей собственной планеты? Вспомним, что воздух, как и всякий газ, представляет хаос не связанных между собой молекул, стремительно движущихся в различных направлениях. Средняя их скорость при t = 0 °C – около 1/2 км в секунду (скорость ружейной пули). Почему же не разлетаются они в мировое пространство? По той же причине, по какой не улетает в мировое пространство и ружейная пуля. Истощив энергию своего движения на преодоление силы тяжести, молекулы падают обратно на Землю. Вообразите близ земной поверхности молекулу, летящую отвесно вверх со скоростью 1/2 км в секунду. Как высоко может она взлететь? Нетрудно вычислить: скорость v, высота подъема h и ускорение силы тяжести g связаны следующей формулой:

v 2 = 2gh.

Подставим вместо v его значение – 500 м/с, вместо g – 10 м/с 2 , имеем

h = 12 500 м = 12 1/2 км.

Но если молекулы воздуха не могут взлетать выше 12 1/2 км, то откуда берутся воздушные молекулы выше этой границы? Ведь кислород, входящий в состав нашей атмосферы, образовался близ земной поверхности (из углекислого газа в результате деятельности растений). Какая же сила подняла и удерживает их на высоте 500 и более километров, где безусловно установлено присутствие следов воздуха? Физика дает здесь тот же ответ, какой услышали бы мы от статистика, если бы спросили его: «Средняя продолжительность человеческой жизни 70 лет; откуда же берутся 80-летние старики?» Все дело в том, что выполненный нами расчет относится к средней, а не реальной молекуле. Средняя молекула обладает секундной скоростью в 1/2 км, но реальные молекулы движутся одни медленнее, другие быстрее средней. Правда, процент молекул, скорость которых заметно отклоняется от средней, невелик и быстро убывает с возрастанием величины этого отклонения. Из всего числа молекул, заключающихся в данном объеме кислорода при 0°, только 20 % обладают скоростью от 400 до 500 м в секунду; приблизительно столько же молекул движется со скоростью 300–400 м/с, 17 % – со скоростью 200–300 м/с, 9 % – со скоростью 600–700 м/с, 8 % – со скоростью 700–800 м/с, 1 % – со скоростью 1300–1400 м/с. Небольшая часть (меньше миллионной доли) молекул имеет скорость 3500 м/с, а эта скорость достаточна, чтобы молекулы могли взлететь даже на высоту 600 км.

Действительно, 3500 2 = 20h , откуда h=12250000/20 т. е. свыше 600 км.

Становится понятным присутствие частиц кислорода на высоте сотен километров над земной поверхностью: это вытекает из физических свойств газов. Молекулы кислорода, азота, водяного пара, углекислого газа не обладают, однако, скоростями, которые позволили бы им совсем покинуть земной шар. Для этого нужна скорость не меньше 11 км в секунду, а подобными скоростями при невысоких температурах обладают только единичные молекулы названных газов. Вот почему Земля так прочно удерживает свою атмосферную оболочку. Вычислено, что для потери половины запаса даже самого легкого из газов земной атмосферы – водорода – должно пройти число лет, выражающееся 25 цифрами. Миллионы лет не внесут никакого изменения в состав и массу земной атмосферы.

Чтобы разъяснить теперь, почему Луна не может удерживать вокруг себя подобной же атмосферы, остается досказать немного.

Напряжение силы тяжести на Луне в шесть раз слабее, чем на Земле; соответственно этому скорость, необходимая для преодоления там силы тяжести, тоже меньше и равна всего 2360 м/с. А так как скорость молекул кислорода и азота при умеренной температуре может превышать эту величину, то понятно, что Луна должна была бы непрерывно терять свою атмосферу, если бы она у нее образовывалась.

Когда улетучатся наиболее быстрые из молекул, критическую скорость приобретут другие молекулы (таково следствие закона распределения скоростей между частицами газа), и в мировое пространство должны безвозвратно ускользать все новые и новые частицы атмосферной оболочки.

По истечении достаточного промежутка времени, ничтожного в масштабе мироздания, вся атмосфера покинет поверхность столь слабо притягивающего небесного тела.

Можно доказать математически, что если средняя скорость молекул в атмосфере планеты даже втрое меньше предельной (т. е. составляет для Луны 2360: 3 = 790 м/с), то такая атмосфера должна наполовину рассеяться в течение нескольких недель. (Устойчиво сохраняться атмосфера небесного тела может лишь при условии, что средняя скорость ее молекул меньше одной пятой доли от предельной скорости.) Высказывалась мысль – вернее, мечта, – что со временем, когда земное человечество посетит и покорит Луну, оно окружит ее искусственной атмосферой и сделает таким образом пригодной для обитания. После сказанного читателю должна быть ясна несбыточность подобного предприятия.

Она просуществовала на протяжении 70 миллионов лет

Вскоре после того, как Луна сформировалась, на ней протекали вулканические процессы, благодаря которым у спутника Земли на протяжении 70 миллионов лет была сравнительно плотная атмосфера,. Об этом, ссылаясь на результаты недавнего научного исследования, заявили специалисты, представляющие американское аэрокосмическое агентство NASA.

Воспользовавшись данными, полученными в ходе миссий «Аполлон-15» и «Апполон-17», специалисты изучили базальт с лунной поверхности. В результате учёные пришли к выводу, что в первые десятки миллионов лет после формирования Луны на ней происходило множество извержений вулкана, в результате которых над поверхностью оказалось большое количество газа. Постепенно этот газ испарялся, однако до этого он окружал планету плотным слоем.

Исследователи предполагают, что именно в этот период на Луне могло накопиться большое количество воды, часть которой сейчас удаётся обнаружить в виде запасов льда. Тем не менее, во времена, когда космическое тело покрывала атмосфера, вода на ней пребывала в жидком виде и её было значительно больше - в частности, она заполняла Море Спокойствия и Море Дождей, на сегодняшний день называющиеся «морями» несколько менее заслужено. Однако впоследствии большая часть воды испарилась в космос вслед за окружавшими планету вулканическими газами.

На сегодняшний день о былой вулканической активности на Луне напоминают образованные в их результате тоннели под её поверхностью, называемые « ». По мнению некоторых учёных, в будущем они могут послужить оптимальным местом для создания лунных баз и колоний - с тех пор, как атмосфера спутника испарилась, а геологические процессы в недрах прекратились, его поверхность не защищена от космической радиации и резких перепадов температуры, и пребывание под поверхностью предположительно может хотя бы отчасти решить данную проблему.

> > > Атмосфера Луны

Есть ли прочная атмосфера на Луне? Нет. Поэтому до сих пор существует подозрение, что миссия Аполлона могла быть поддельной (флаг не мог развиваться, так как нет ветра). Но там есть очень тонкий газовый слой, который технически именуют атмосферой Луны .

В этом слое газы настолько распространены, что практически не сталкиваются. Они напоминают микроскопические пушечные ядра, путешествующие по изогнутым траекториям и отражающиеся от поверхности. Если брать по объему, то на один см 3 атмосферы приходится 100 молекул (на уровне моря Земли на см 3 выпадает 100 миллиардов миллиард молекул). Общая масса газов – 25000 кг.

В атмосфере Луны было найдено несколько элементов. Недавно Lunar Reconnaissance Orbiter наткнулся на гелий. Астронавты Аполлона оставили на поверхности детекторы, которые отыскали: аргон-40, метан, гелий-4, азот, углекислый газ и окись углерода. Наземные спектрометры также нашли натрий и калий, а Лунный Геолог (Lunar Prospector orbiter) – радиоактивные изотопы радона и полония.

Появлению атмосферы Луна обязана процессу дегазации. Это выпуск газов из пространства из-за радиоактивного распада. Подобное может возникать и во время землетрясения. Освободившись, легкие газы удаляются в пространство.

Кроме того, газы из почвы выделяются из-за постоянного влияния солнечного света и ветра, а также микрометеоритов, падающих на поверхность. Это называют распылением. Такие газы могут удалиться в космос или же путешествуют по лунной почве. Распыление способно объяснить, каким образом лед накапливается в кратерах. Кометы могли оставить на спутнике молекулы воды, которые собрались в кратерах и создали толстые ледяные слои.

Лунное сияние

Ультрафиолетовые солнечные лучи влияют на выделившиеся газы, из-за чего выталкиваются электроны. Они получают электрический заряд, который отправляет частицы высоко в небо. Ночью происходит обратный процесс, в котором электроны оседают на почву.

Этот пыльный фонтан функционирует вдоль границы между днем и ночью, создавая Свечение Лунного Горизонта. Астронавты описывали лунную пыль, как липкий песок. Это становится причиной опасности для техники. Когда команда вернулась на Землю, то их скафандры были потерты. Поэтому придется узнать как можно больше о лунных процессах, прежде чем отправлять новые человеческие миссии. А пока вы знаете, как выглядит лунная атмосфера.

Сейчас, когда человек тщательно исследовал поверхность Луны, он узнал много интересного о ней. Но факт, что на Луне нет жизни, человек знал задолго до того, как достиг Луны.

На Луне нет атмосферы. Астрономы установили это, потому что на Луне не бывает сумерек, заката. На Земле ночь наступает постепенно, потому что воздух отражает солнечные лучи даже после захода Солнца. На Луне совсем иначе: только что было светло, и в один момент наступила темнота. Отсутствие атмосферы ведет к тому, что Луна не защищена от любого солнечного излучения. Солнце излучает тепло, свет и радиоволны. Жизнь на Земле зависит от этого тепла и света.

Но Солнце излучает еще и вредную радиацию. Земная атмосфера защищает нас от нее. А на Луне отсутствует атмосфера, которая могла бы поглотить эту вредную радиацию. И все солнечные лучи, полезные и вредные, благополучно достигают поверхности Луны.

Поскольку отсутствует атмосфера, поверхность Луны или чрезмерно горячая, или чрезмерно холодная. Луна вращается, и та сторона, которая повернута к Солнцу, становится очень горячей. Температура может достигать более 150 градусов Цельсия. Это горячей кипящей воды. Жаркий лунный день длится две недели.

За ним следует ночь, которая тоже длится две недели. Ночью температура падает до 125 градусов ниже нуля. Это в два раза холодней, чем температура, которая наблюдается на Северном Полюсе.

При таких условиях не может существовать ни одна из форм жизни, известных на Земле.

Луна - естественный спутник Земли, удаленный от нее на расстояние около 384000 км (239000 миль). Луна намного легче и меньше Земли. Ей требуется 29 дней, чтобы обернуться вокруг Земли. Луна не излучает собственного света, а только отражает свет Солнца. Поскольку Луна путешествует вокруг Земли, она появляется перед нами в различной форме. Эти различные формы мы называем фазами Луны. Они получаются в результате того, что, вращаясь вокруг Солнца, Земля по-разному затеняет Луну. Луна в зависимости от этого отражает различное количество света.

К Земле повернута всегда одна и та же сторона Луны. До 1959 года, когда советский спутник «Луна-3» сфотографировал Луну с обратной стороны, мы не знали, как выглядит ее другое полушарие.

Луна состоит из твердых пород. На ее поверхности видны тысячи кратеров. Там встречаются обширные плоские равнины, покрытые пылью, и высокие горы. Возможно, что кратеры образовались из пузырей, лопавшихся в лунной коре в результате вулканической активности миллионы лет назад. На орбите вокруг Земли Луну удерживает сила земного притяжения. Сила тяжести на Луне в 6 раз меньше, чем на Земле. Время от времени вода земных океанов устремляется навстречу Луне. Это вызывает приливы.

Теперь, когда люди уже побывали на Луне, они имеют конкретное представление о спутнике Земли и, соответственно, могут планировать строительство станций па этой планете. Конечно, условия для жизни там достаточно тяжелые. Поверхность Луны буквально изрыта огромными кратерами, есть там и довольно высокие горы, обнаружены большие моря из застывшей вулканической лавы. Когда-то на Луне происходили извержения вулканов, но сегодня они уже бездействуют. Моря и внутренняя поверхность кратеров покрыты толстым слоем пыли. Там нет ни воздуха, ни воды, ни животных, ни растений. На Луне не слышно ни звука, так как звуки распространяются благодаря молекулам воздуха. Поэтому людям для передвижения на Луне нужен специальный скафандр. Жилища человека на Луне должны быть абсолютно герметичными, как батискафы для подводных исследований. Все, что необходимо для поддержания жизнедеятельности, вплоть до самого воздуха, должно доставляться с Земли.

Почему на Луне нет атмосферы?

Вопрос этот принадлежит к тем, которые уясняются, если сначала их, так сказать, перевернуть. Прежде чем говорить о том, почему Луна не удерживает вокруг себя атмосферу, поставим вопрос: почему удерживается атмосфера вокруг нашей собственной планеты? Вспомним, что воздух, как и всякий газ, представляет хаос не связанных между собой молекул, стремительно движущихся в различных направлениях. Средняя их скорость при t = 0°С - около 1/2 км в секунду (скорость ружейной пули). Почему же не разлетаются они в мировое пространство? По той же причине, по какой не улетает в мировое пространство и ружейная пуля. Истощив энергию своего движения на преодоление силы тяжести, молекулы падают обратно на Землю. Вообразите близ земной поверхности молекулу, летящую отвесно вверх со скоростью 1/2 км в секунду. Как высоко может она взлететь? Нетрудно вычислить: скорость v, высота подъема h и ускорение силы тяжести g связаны следующей формулой:

Подставим вместо v его значение - 500 м/с, вместо g - 10 м/с 2 , имеем

Но если молекулы воздуха не могут взлетать выше 12,5 км, то откуда берутся воздушные молекулы выше этой границы? Ведь кислород, входящий в состав нашей атмосферы, образовался близ земной поверхности (из углекислого газа в результате деятельности растений). Какая же сила подняла и удерживает их на высоте 500 и более километров, где безусловно установлено присутствие следов воздуха? Физика дает здесь тот же ответ, какой услышали бы мы от статистика, если бы спросили его: «Средняя продолжительность человеческой жизни 70 лет; откуда же берутся 80-летние старики?» Все дело в том, что выполненный нами расчет относится к средней, а не реальной молекуле. Средняя молекула обладает секундной скоростью в 1/2 км, но реальные молекулы движутся одни медленнее, другие быстрее средней. Правда, процент молекул, скорость которых заметно отклоняется от средней, невелик и быстро убывает с возрастанием величины этого отклонения.

Из всего числа молекул, заключающихся в данном объеме кислорода при 0°, только 20 % обладают скоростью от 400 до 500 м в секунду; приблизительно столько же молекул движется со скоростью 300- 400 м/с, 17 % - со скоростью 200-300 м/с, 9 % - со скоростью 600- 700 м/с, 8 % - со скоростью 700-800 м/с, 1 % - со скоростью 1300- 1400 м/с. Небольшая часть (меньше миллионной доли) молекул имеет скорость 3500 м/с, а эта скорость достаточна, чтобы молекулы могли взлететь даже на высоту 600 км.

Действительно, 3500 2 = 20п, откуда п = ---, т. е. свыше 600 км.

Становится понятным присутствие частиц кислорода на высоте сотен километров над земной поверхностью: это вытекает из физических свойств газов. Молекулы кислорода, азота, водяного пара, углекислого газа не обладают, однако, скоростями, которые позволили бы им совсем покинуть земной шар. Для этого нужна скорость не меньше 11 км в секунду, а подобными скоростями при невысоких температурах обладают только единичные молекулы названных газов. Вот почему Земля так прочно удерживает свою атмосферную оболочку. Вычислено, что для потери половины запаса даже самого легкого из газов земной атмосферы - водорода - должно пройти число лет, выражающееся 25 цифрами. Миллионы лет не внесут никакого изменения в состав и массу земной атмосферы.

Чтобы разъяснить теперь, почему Луна не может удерживать вокруг себя подобной же атмосферы, остается досказать немного.

Напряжение силы тяжести на Луне в шесть раз слабее, чем на Земле; соответственно этому скорость, необходимая для преодоления там силы тяжести, тоже меньше и равна всего 2360 м/с. А так как скорость молекул кислорода и азота при умеренной температуре может превышать эту величину, то понятно, что Луна должна была бы непрерывно терять свою атмосферу, если бы она у нее образовывалась.

Когда улетучатся наиболее быстрые из молекул, критическую скорость приобретут другие молекулы (таково следствие закона распределения скоростей между частицами газа), и в мировое пространство должны безвозвратно ускользать все новые и новые частицы атмосферной оболочки.

По истечении достаточного промежутка времени, ничтожного в масштабе мироздания, вся атмосфера покинет поверхность столь слабо притягивающего небесного тела.

Можно доказать математически, что если средняя скорость молекул в атмосфере планеты даже втрое меньше предельной (т. е. составляет для Луны 2360: 3 = 790 м/с), то такая атмосфера должна наполовину рассеяться в течение нескольких недель. (Устойчиво сохраняться атмосфера небесного тела может лишь при условии, что средняя скорость ее молекул меньше одной пятой доли от предельной скорости.)

Высказывалась мысль - вернее, мечта, - что со временем, когда земное человечество посетит и покорит Луну, оно окружит ее искусственной атмосферой и сделает таким образом пригодной для обитания. После сказанного читателю должна быть ясна несбыточность подобного предприятия.

Отсутствие атмосферы у нашего спутника - не случайность, не каприз природы, а закономерное следствие физических законов.

Понятно также, что причины, по которым невозможно существование атмосферы на Луне, должны обусловливать ее отсутствие вообще на всех мировых телах со слабым напряжением силы тяжести: на астероидах и на большинстве спутников планет.