KSIĘŻYC - NATURALNY SATELITA ZIEMI

Księżyc, towarzysz naszej Ziemi i najbliższe nam duże ciało niebieskie, jest dla miłośników nieba i astronomów-amatorów bardzo ciekawym obiektem do obserwacji. Księżyc nie posiada atmosfery, która zasłaniałaby jego powierzchnię, możemy ją zatem badać bardzo dokładnie. Nawet gołym okiem dostrzegamy morza księżycowe, duże, ciemne obszary o bardziej lub mniej kolistym kształcie, w których tradycja ludowa dostrzega "człowieka na Księżycu". W dawniejszych czasach obserwatorzy uważali te okrągłe, ciemne obszary za prawdziwe morza i nadali im fantazyjne łacińskie nazwy, takie jak: "Mare Nectaris" (Morze Nektaru), "Mare Tranquilitatis" (Morze Spokoju), "Mare Serenitatis" (Morze Pogody albo Morze Jasności), "Mare Imbrium" (Morze Deszczów) czy też "Oceanus Procellarum" (Ocean Burz). Obecnie wiemy, że na powierzchni Księżyca nie ma wody w stanie wolnym. Pomimo to używa się, tak jak dawniej, historycznych nazw mórz. Autorem tych nazw jest włoski astronom Giovanni Battista Riccioli (1598-1671). Morza księżycowe są ogromnymi zagłębieniami terenu, które powstały prawdopodobnie w wyniku upadku małych planetek oraz dużych okruchów materii pochodzących z początkowego okresu tworzenia się naszego Układu Planetarnego. Zagłębienia te zostały następnie wypełnione lawą. Na "gładkim" terenie mórz występuje mało kraterów, bardzo licznie występują one natomiast na wyżynach, szczególnie południowej półkuli Księżyca. Jednym z największych i najbardziej interesujących mórz księżycowych jest Mare Imbrium (Morze Deszczów). Ma ono średnicę 960 km i jest otoczone wysokimi łańcuchami górskimi, które wraz z zatokami tworzą bardzo ciekawy krajobraz. Morze Deszczów jest jednym z najchętniej oglądanych miejsc na powierzchni Księżyca. Ale nie morza, lecz kratery tworzą charakterystyczny "krajobraz księżycowy". Jest to formacja typowa także dla niektórych planet i księżyców naszego Układu Słonecznego. Kratery na Księżycu są najprawdopodobniej kraterami uderzeniowymi (a nie jak wcześniej przyjmowano, wulkanami), powstałymi wskutek upadku małych planetoid i bombardowania meteorytowego. Największe kratery - nazywane również górami pierścieniowymi lub równinami wałowymi - mają średnicę od 200 do 300 km. Wiele kraterów (z wyjątkiem najmniejszych) ma w swoim środku jedną lub kilka górek centralnych. Wał wokół krateru, który wskutek jego rozmiarów i krzywizny powierzchni Księżyca wydaje się stosunkowo płaski, opada niekiedy do wnętrza krateru stopniami i tarasami. Wnętrze krateru jest położone niżej niż jego powierzchnia zewnętrzna. Często dno i wał krateru usiane są mniejszymi kraterami. Mniejsze kratery są na ogół młodsze od większych. Istnieją bardzo stare formacje kraterowe, które są prawie zupełnie zakryte przez pył. Całkowita liczba wszystkich kraterów na widocznej stronie Księżyca szacowana jest na 33000. Około 600 z nich otrzymało nazwy pochodzące od nazwisk znanych przyrodników, astronomów i filozofów. Dlatego można Księżyc dowcipnie nazywać "cmentarzem uczonych".

* - wnętrze krateru znajduje się około 2000 m poniżej otaczającego krater terenu

Księżycowe łańcuchy górskie, wznoszące się niekiedy na bardzo duże wysokości, otrzymały w większości nazwy ziemskich pasm górskich. Dzięki temu na Księżycu są Alpy, Karpaty, Kaukaz i Pireneje. Najwyższym łańcuchem górskim są Góry Leibniza, leżące na południowo-zachodniej półkuli. Ich szczyty znacznie przekraczają wysokość 10000 m, są więc wyższe niż Mount Everest (8848 m). Gdy uzmysłowimy sobie, iż średnica Ziemi jest 3, 7 raza większa od średnicy Księżyca, to widać, że góry księżycowe są proporcjonalnie 3-4 razy wyższe od ziemskich. Ponieważ na Księżycu brak jest nizin, względem których można by dokonywać pomiarów wysokości, wyróżnia się tylko wyżynne i nizinne obszary powierzchni Księżyca.

Z niektórych kraterów, takich jak Tycho, Kopernik czy Kepler, rozchodzą się promieniście jasne smugi oraz bruzdy o długości kilkuset kilometrów. Prawdopodobnie przepływały nimi kiedyś strumienie lawy. W niektórych miejscach można zaobserwować też uskoki. Dzięki lądowaniu amerykańskich astronautów na Księżycu możliwe były dokładniejsze badania jego powierzchni. Przed laty przeważał pogląd, że powierzchnia Księżyca pokryta jest 20-metrową warstwą drobnego pyłu. Zgodnie z tą teorią, wszystkie szczegóły powierzchni widziane przez astronautów miały być "przypudrowane" delikatnym płynem oraz pokryte mniejszymi i większymi skałami. Sądzono tak, ponieważ przez miliony lat nawet najdrobniejsze meteoryty mogły uderzać bez przeszkód w powierzchnię Księżyca, jako że nie ma on atmosfery, która stanowiłaby obronną tarczę. Wśród kamieni księżycowych znajdujemy coś w rodzaju szklanych kuleczek. W wyniku uderzenia meteorytu i wyzwolonej wtedy energii, część materii księżycowej uległa odparowaniu. Pary te skrzepły następnie w postaci kuleczek (zwanych tektytami). Badania próbek kamieni przywiezionych przez astronautów z ich wypraw na Księżyc pokazują, że pod wieloma względami kamienie księżycowe przypominają ziemskie bazalty, choć ich skład chemiczny jest nieco inny. Na obszarach wyżynnych skorupa Księżyca sięga do głębokości około 100 km, zaś na obszarach mórz - do około 60 km. Pomiary wstrząsów sejsmicznych pozwoliły za zbadanie struktury wnętrza Księżyca. Pod skorupą rozciąga się płaszcz zewnętrzny, a niżej płaszcz wewnętrzny sięgający do głębokości około 480 km. Poniżej tego obszaru, na głębokości 800-1100 km, ma swoje źródło większość księżycowych wstrząsów sejsmicznych. Ten wewnętrzny obszar to jądro Księżyca, którego średnica wynosi około 1460 km, a temperatura centralna około 1500°C. W swojej centralnej części jądro może być płynne. Dotychczas nie wyjaśniono ostatecznie, czy współcześnie ma miejsce na Księżycu aktywność wulkaniczna oraz wyrzuty gazów. Obserwacje Księżyca przynoszą nieraz doniesienia o zjawiskach tego typu jak mgły, obłoki czy czerwone punkty w okolicach pewnych kraterów (Arystarch, Alphonsus). Być może jednak obserwacje te są złudzeniami optycznymi lub zjawiskami świetlnymi, które można wyjaśnić w inny sposób.

Istnieją cztery różne teorie powstania Księżyca:

• Księżyc oderwał się od Ziemi (i został od niej odrzucony)
• Ziemia i Księżyc powstały jednocześnie jako "podwójna" planeta
• Księżyc został przechwycony przez Ziemię, np. po powstaniu z tego samego obłoku gazu co Mars
• Księżyc powstał w wyniku zderzenia młodej Ziemi z inną planetą wielkości Marsa, która uległa zniszczeniu; stopiła się (lub odpaowała) znaczna część płaszcza Ziemi, która utworzyła pierścień na orbicie okołoziemskiej; następnie opary uległy schłodzeniu i uformowały się z nich krople, które stapiając się, łączyły się i utworzyły Księżyc

Kiedy Księżyc wchodzi pomiędzy Ziemię a Słońce i na pewnym obszarze Ziemi przesłania tarczę słoneczną, zachodzi zjawisko zaćmienia Słońca. Kiedy Księżyc zakrywa całkowicie tarczę Słońca, mówimy o zaćmieniu całkowitym, jeśli zaś zakrywa tylko jego część, mamy zaćmienie częściowe. Oczywiście to samo zaćmienie może być dla jednych obserwatorów zaćmieniem całkowitym, a dla innych - częściowym. Wśród zaćmień Słońca wyróżnia się zaćmienie obrączkowe, które zachodzi wtedy, kiedy średnica kątowa Księżyca jest mniejsza od średnicy kątowej Słońca, co z kolei ma miejsce, gdy Księżyc znajduje się w pobliżu apogeum. Zaćmienie Słońca może nastąpić tylko podczas nowiu (ku Ziemi Księżyc odwrócony jest stroną nieoświetloną). Zaćmienie Księżyca następuje wtedy, gdy Księżyc znajdzie się w cieniu Ziemi. Jego tarcza staje się wtedy dużo ciemniejsza. Także i w tym przypadku występują zarówno zaćmienia całkowite jak i częściowe. W czasie zaćmienia całkowitego cały Księżyc znajduje się w cieniu Ziemi, natomiast podczas zaćmienia częściowego tylko część jego tarczy znajduje się w cieniu, reszta zaś w półcieniu. Może też się zdarzyć, że Księżyc znajdzie się w półcieniu, ale nie wejdzie do cienia Ziemi: mówimy wtedy o półcieniowym zaćmieniu Księżyca. Zaćmienia Księżyca mogą występować tylko podczas pełni. Każdego roku może się zdarzyć 2 do 5 zaćmień Słońca i co najwyżej 3 zaćmienia Księżyca. Nie tylko Ziemia przyciąga Księżyc, jest także odwrotnie. Odbiciem tego są pływy, powodujące zmiany poziomu wód oceanicznych. Gdy woda opada, mówimy o odpływie, a gdy podnosi się, mamy przypływ. Pływy wywołane są przyciąganiem Księżyca. Ponieważ Księżyc silniej przyciąga tę stronę Ziemi, która jest zwrócona ku niemu, niż stronę przeciwną, powstają dwa spiętrzenia pływowe. Pomiędzy nimi znajdują się doliny odpływowe. W czasie jednego obrotu Ziemi wokół swojej osi wszystkie morza świata wchodzą w zasięg oddziaływania obu spiętrzeń pływowych. Jest to przyczyna dwukrotnego występowania przypływu i odpływu w ciągu doby. Przyciąganie Słońca także powoduje powstawanie pływów, są one jednak ponad dwukrotnie słabsze niż pływy pochodzące od oddziaływania Księżyca. Przypływy mają maksymalną amplitudę wtedy, gdy Księżyc i Słońce oddziaływują na Ziemię z tego samego kierunku, czyli zarówno podczas pełni, jak i nowiu. Ten najsilniejszy przypływ nazywany jest też przypływem syzygijnym lub wiosennym. Kiedy oddziaływania Słońca i Księżyca znoszą się częściowo, a dzieje się to wtedy, kiedy są one oddalone od siebie na niebie o mniej więcej kąt prosty, amplituda przypływu jest najmniejsza. Ma to oczywiście miejsce o okolicach pierwszej i ostatniej kwadry, z tego też względu przypływ taki nazywa się przypływem kwadrowym.

Księżyc zwraca ku Ziemi zawsze tę samą stronę, ponieważ w ciągu jednego obiegu dookoła Ziemi wykonuje jeden obrót wokół własnej osi. Doznaje on przy tym niewielkich wahań (libracji). Dzięki temu z Ziemi możliwe jest zaobserwowanie nieco ponad połowy (około 59%) jego całkowitej powierzchni. Gdy obserwujemy Księżyc na kilka dni przed nowiem lub po nowiu, dostrzegamy nie tylko cienki cienki sierp, lecz również świecącą słabym światłem pozostałą część tarczy Księżyca. Światło to nazywane jest "popielatym światłem Księżyca". Jest to światło słoneczne odbite od Ziemi ku Księżycowi. W okresie nowiu, obserwator na Księżycu widzi Ziemię, "w pełni". Ziemia w pełni widziana z Księżyca oświetla jego powierzchnię 100 razy mocniej niż Księżyc w pełni oświetla powierzchnię Ziemi. Na Księżycu nie ma atmosfery (otoczki gazowej) i nie ma wody. Uderzające meteoryty i staczające się ze stoków górskich kamienie nie powodują więc hałasu. Bez atmosfery panuje tam martwy spokój. Jaskrawe Słońce i czarny mrok nocy następują bezpośrednio po sobie. Temperatura powierzchni dnia przekracza 130°C, a w nocy spada do -150°C. Siła ciężkości (przyciąganie) Księżyca jest z powodu jego małej masy znacznie mniejsza niż na Ziemi: stosunek tych sił wynosi 1:6. Człowiek ważący na Ziemi 72 kg na Księżycu ważyłby tylko 12 kg.