Měsíc, náš nejbližší kosmický soused

Měsíc je jedinou přirozenou družicí planety Země, která odpradávna budila lidskou pozornost. Již prehistorický člověk si všiml pravidelných změn fází Měsíce a vytvořil první, tzv. lunární kalendář. V době studené války se Měsíc stal dokonce předmětem soupeření mezi tehdejšími velmocemi – Sovětským svazem a Spojenými státy. Kdo vyšle prvního člověka na Měsíc?

V tomto kosmickém soupeření vyhráli Američané. Už, už to vypadalo, že na počátku 21. století bude na měsíčním povrchu fungovat stálá základna, bohužel zájem obou velmocí o Měsíc velice rychle opadl. Program Apollo byl zkrácen a předčasně ukončen a Měsíc na poměrně dlouhou dobu osiřel. A to natolik, že dnes je, dosti paradoxně, mnohem méně prozkoumaným tělesem než mnohem vzdálenější planeta Mars.

Měsíc byl a je inspirací básníků a patronem milenců. Jeho stříbřisté světlo bylo jedinou "pochodní" před tím, než člověk ovládal oheň. Měsíc obíhá kolem Země ve střední vzdálenosti 384 400 km. Jeho dráha kolem Země je téměř kruhová, takže Měsíc mění svůj zdánlivý průměr jen nepatrně.

Čtěte také: Vznik a vývoj programu Apollo

Důsledkem silných slapových sil, kterými Země působí na Měsíc, je rotace našeho souseda vázaná. Kolem své osy se otočí za stejnou dobu, za kterou oběhne Zemi. Zemi tak ukazuje stále stejnou tvář. Ovšem díky určitým nerovnostem v jeho pohybu (libracím) můžeme ze Země přehlédnout až 59% měsíčního povrchu. Tedy občas vidíme kousek "za roh" Měsíce.

Odvrácenou stranu Měsíce, která se poměrně hodně odlišuje od strany přivrácené, známé až od roku 1959. Tehdy první snímky této strany Měsíce vyslala na Zemi automatická sonda Luna 3. Již pouhým okem rozlišujeme na povrchu Měsíce tmavé plochy – takzvaná moře, a světlé plochy – pevniny. Ve skutečnosti měsíční moře s těmi pozemskými nemají nic společného. Jedná se o tmavé a relativně rovné plochy.

Toto nepřesné pojmenování vzniklo v Galileovské době, kdy výkon dalekohledů byl nepatrný a na povrchu Měsíce nebylo možno rozlišit téměř žádné detaily. Pevniny, světlejší části měsíčního povrchu, jsou silně rozryty krátery, které vznikaly při impaktech obřích kosmických projektilů – planetesimál v prvotním stádiu a později asteroidů a meteoritů případně komet.

Na Měsíci byla dokonce pozorována vulkanická aktivita. Na konci 50. let pozoroval ruský astronom Kozyrev výrony plynů v oblasti kráteru Alphonsus a později Mare Crisium. Tato jeho pozorování však nebyla dosud potvrzena.

Vzdálenost Měsíce od Země, fyzická a zdánlivý průměr Měsíce

Měsíc je nejbližším kosmickým sousedem Země, pomineme-li ovšem občasné průlety asteroidů v těsné blízkosti Země, kterých bylo v posledních několika málo letech zaregistrováno díky neustále se zdokonalující observační technice hned několik. Střední vzdálenost od Země činí 384 400 km. Střední proto, neboť díky mírné eliptické dráze s excentricitou (výstředností) 0,0549 se mění v rozmezí od 356 400 km v perigeu do 406 700 km v apogeu.

V důsledku těchto neustálých změn okamžité vzdálenosti Měsíce od Země kolísá i zdánlivý měsíční průměr, a to v rozmezí 29,2´ až 33,3´. Vzdálenost Měsíce od Země je ale již známá velice dlouho, s vysokou přesností ji již znali Aristarchos a Hipparchos, která byla určena na základě relativní délky po sobě následujících fází měsíčního zatmění.

Dnes tuto vzdálenost, kterou světelný paprsek překoná za asi 1 1/4 sekundy, můžeme určovat s přesností lepší jak jeden metr, a to díky laserovým koutovým odrážečům, které na povrchu našeho věčného souputníka zanechaly posádky výprav Apollo a sovětské Lunochody na přelomu 60. a 70. let, kdy o něj vrcholil zájem kosmických velmocí.

Na rozdíl od zdánlivého průměru měsíčního tělesa je jeho skutečný průměr neměnný (alespoň v astronomicky krátkém čase). Jeho průměr činí 3 475,62 km, což je však pouze střední průměr, neboť Měsíc nemá tvar pravidelné koule. V prvním přiblížení bychom mohli Měsíc popsat jako trojosý elipsoid s velikostí os X(19°S, 11°E) = 3 477,34 km, Y(33°N, 87°E) = 3 475,74 km a Z(51°N, 307°E) = 3 473,78 km. To je asi 3,7 krát méně než je průměr Země.

Objem a hmotnost Měsíce, gravitační zrychlení

Objem Měsíce je 46,7 krát menší než zemský, ale hmotnost je menší asi 81 krát. Z toho nutně plyne, že hustota Měsíce musí být také mnohem nižší a činí pouhých 3,34 g × cm^-3, oproti 5,52 g × cm^-3 u Země. Povrch měří asi 37,96 miliónů čtverečních kilometrů, což představuje pouhou 1/13 zemského povrchu.

Záplavu čísel předchozích řádků doplníme ještě o několik dalších. Průměrné gravitační zrychlení na Měsíci, jak plyne z Newtonova gravitačního zákona, činí 1,62 m × s^-3, tedy asi jen 1/6 zemského, což je pro pobyt kosmonautů asi velice příjemné. Jinými slovy, pád z výšky 18 metrů na Měsíci odpovídá pádu z výšky 3 metrů na Zemi.

Díky slabší gravitaci je i úniková rychlost z povrchu Měsíce mnohem nižší než z povrchu Země, čehož v budoucnu určitě využije kosmonautika. A vraťme se ještě kousek nazpět, ke slovu "průměrné gravitační zrychlení". Průměrné proto, neboť v měsíční kůře se skrývají tzv. mascony, ale k těm se vrátíme až v následujících kapitolách.

Měsíční exosféra, teplota měsíčního povrchu

Dalším podstatným rozdílem ve srovnání se Zemí je to, že Měsíc nemá atmosféru. Na jeho povrchu činí tlak (jde vlastně o tlak slunečního záření) pouhých 1,5 × 10^-8 Pa, což představuje v pozemských podmínkách velice vysoké vakuum. A protože Měsíc nemá ani globální magnetické pole, které Zemi tak důkladně ochraňuje před slunečním zářením, tak částice tohoto záření mohou nerušeně bombardovat měsíční povrch a vytvářet zde jakousi exosféru. Tak či tak, okamžitá hmotnost měsíční "atmosféry" nepřekračuje asi 1 000 kilogramů! Nebudeme-li brát ovšem v potaz několik desítek tun plynů, které však ale velice rychle unikly do kosmického do kosmického prostoru a nebo byly pohlceny měsíčním povrchem.

V důsledku neexistence atmosféry se na Měsíci nemůže uplatnit tzv. skleníkový efekt, který má tak zásadní vliv na zemské klima, a výkyvy teplot se zde mohou nerušeně pohybovat v rozmezí od -180 °C do +120 °C na rovníku. S rostoucí selenografickou šířkou výkyvy teplot díky šikmějšímu dopadu slunečních paprsků pochopitelně klesají, až v blízkosti pólů dosahuje teplota zhruba konstantní teploty okolo -70 °C.

Fáze Měsíce

CURRENT MOON

lunar phases

Průměr Měsíce na obloze činí asi půl stupně. Jeho skutečný průměr je však 3 476 km a hmotnost dosahuje jen 1,2% hmotnosti Země. Proto vládne na Měsíci jen šestinová gravitace ve srovnání se Zemí, úniková rychlost pak 2,4 km × s^-1. Průměrná hustota Měsíce činí3 340 kg × m³. Měsíc je bez atmosféry a bez ochranné magnetosféry, takže jeho povrch je bičován slunečním větrem a kosmickým zářením. Díky neexistenci atmosféry je tepelná setrvačnost povrchu Měsíce nízká a teplotní výkyvy extrémní. Pohybují se v rozmezí od +110 °C po – 180 °C.

Povrch a jasnost Měsíce

Povrch Měsíce, jak jsem uvedl výše, je velice členitý a různorodý. Z moří je největší Mare Imbrium (Moře dešťů), které dosahuje průměru 1 100 km. Dalšími velkými moři jsou Mara Serenitatis (Moře jasu), Mare Traquillitatis (Moře klidu), Mare Foecunditatis (Moře hojnosti), Mare Crisium (Moře krizí), Mare Nubium (Moře oblaků) a některá menší jako Mare Nectaris (Moře nektaru), Mare Vaporum (Moře par), Mare Humorum (Moře vlhkosti), Mare Spumans (Zpěněné moře), Mare Undarum (Moře vln) či značně nepravidelná jako Mare Frigoris (Moře chladu) či rozsáhlý Oceanus Procellarum (Oceán bouří). Na okraji Měsíce můžeme spatřit Mare Marginis, Mare Smythii či Mare Humboldtianum. Na odvrácené straně Měsíce se pak ještě nachází Mare Moscoviense (Moskevské moře).

Nalezneme tady ale i zálivy jako Sinus Iridum (Duhový záliv), Sinus Roris (Záliv rosy), či bažiny jako Palus Somni (Bažina spánku), Palus Epidemiarum (Bažina epidemií) či Palus Putredinis (Bažina hniloby). První pozorovatelé měli bujnou fantazii a nezapomněli ani na jezera. Z těch největších jmenujme Lacus Autumnae (Podzimní jezero), Lacus Mortis (Jezero smrti), Lacus Somniorum (Jezero snů).

Světlé plochy (ale i moře) jsou pak rozryty obrovskými krátery. Těch je na Měsíci pozorováno na 30 000! Největšími krátery a valovými rovinami (krátery, jejichž dna byla zaplavena temnou lávou) jsou Clavius (230 km), Grimaldi (230 km), Ptolemaios (185 km), Plato (96 km), Gassendi, Koperník (90 km), Theophillus, Tycho (87 km), Aristoteles (82 km), Archimedes (80 km), narušená valová rovina Fracastorius a řada dalších.

Na Měsíci nalezneme ale i hory. Zdejší horská pásma si svou výškou nezadají s těmi pozemskými, Leibnitzovo a Doerfellovo pohoří v blízkosti jižního pólu dosahují výšky 8 000 m! Z dalších pohoří si zmínku zaslouží Apeniny dosahující výšky pozemských Alp či Montes Caucassus, Montes Alpes, Montes Riphaeus a řada dalších. Opakem pohoří jsou hluboké údolí brázdy, jako Vallis Alpes, Rima Aridaeus či Rima Hyginus. Měsíční povrch je skutečně velice různorodý a byl zkoumán řadou kosmických sond.

Jasnost Měsíce v úplňku je -12,7 magnitudy, což je asi 120 000 krát více než jasnost Vegy, nejjasnější hvězdy v souhvězdí Lyry. Ta má jasnost právě 0 magnitud. Jasnost vesmírných objektů, jen tak pro pořádek, vyjadřujeme v magnitudách. Nultá magnituda je základní a dosahuje ji právě Vega. Hvězda s jasností -1^m je 2,5× jasnější než hvězda nulté magnitudy, a naopak hvězda +1^m je asi 2,5× slabší než hvězda nulté magnitudy. Při rozdílu 5 magnitud tak poměr jasů bude činit 1:100.

Albedo a barevnost měsíčního povrchu

Albedo Měsíce dosahuje v průměru 0,07, to znamená, že jeho povrch odráží pouze 7% dopadajícího slunečního záření. To zhruba odpovídá odrazivosti nejtmavších pozemských hornin - láv a čedičů, tak dobře známých např. z Havajských ostrovů. Jen pro srovnání - průměrné albedo Země činí 0,37, což je asi 5× více! Při zběžném pohledu se zdá, že povrch Měsíce je černobílý, ale ve skutečnosti tomu tak docela není. Ale na měsíčním povrchu se můžeme setkat i s jinými barvami.

Tak např. kráter Clavius je slabě narůžovělý, na jeho západním svahu jsou skořicové skvrny na modrém podkladu. Na jižním svahu kráteru Maginus je jasně zelená skvrna na svazích kráteru Aristarchus můžeme pozorovat žluté skvrny. Mare Serenitatis je skořicově hnědé s úzkým olivově zeleným pásem na jihozápadě, stejné zabarvení vykazuje i Mare Imbrium a část pohoří Caucasus. A výčet není zdaleka u konce. Okolí kráteru Aristarchus je oranžové až zelenavěžluté. Lacus Somniorum a plato na západ od kráteru Triesnecker jsou zřetelně namodralé…

Měsíc a magnetické pole

Měsíc nemá globální magnetické pole. To ovšem neznamená, že nemá vůbec žádné magnetické pole. Posádky expedic Apolla naměřila na některých místech značně intenzívní lokální magnetická pole. Tak například v oblasti Apolla 17 zaregistrovali magnetické pole o intenzitě 320 × 10^-9 T, přestože průměrně dosahuje intenzita magnetického pole okolo 20 × 10^-9 T.

Měsíc, fyzické charakteristiky