Около луны нет атмосферы и водяных паров. 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 °C - около "А 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 А 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, имеем 250 000 = 20h,
откуда
h = 12 500 м = 12/км.
С запуском в Советском Союзе 4 октября 1957 г. первого искусственного спутника Земли в этом можно было легко убедиться. (Прим. ред.)

Но если молекулы воздуха не могут взлетать выше 12"А 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 "А 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, 35002 = 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.
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.

Еще по теме Почему на Луне нет атмосферы?:

1. V. Атмосфера. Влияние деятельности человека на атмосферу и климат
2. Таблица 1. Перечень пусков носителей 8К78 к Луне, Венере, Марсу и со спутниками связи «Молния#x2011;1» за период с 1960 по 1966 год

Предмет: Астрономия.

Класс: 10 -11

Учитель: Елакова Галина Владимировна.

Место работы: Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №7» г Канаш Чувашской Республики

Проверочная работа по теме «Система Земля – Луна. Природа Луны».

Проверка и оценка знаний – обязательное условие результативности учебного процесса. Тестовый тематический контроль может проводиться письменно или по группам с разным уровнем подготовки. Подобная проверка достаточно объективна, экономна по времени, обеспечивает индивидуальный подход. Кроме того, учащиеся могут использовать тесты для подготовки к зачетам и ВПР. Использование предлагаемой работы не исключает применения и других форм и методов проверки знаний и умений учащихся, как устный опрос, подготовка проектных работ, рефератов, эссе и т.д.

Вариант I :

1.Чем объясняется отсутствие атмосферы у Луны?

А. В 6 раз меньшим, чем на Земле, ускорением свободного падения.

Б. В 6 раз большим, чем на Земле, ускорением свободного падения.

В. В 1,6 раз меньшим, чем на Земле, ускорением свободного падения.

2. Каковы структура и физические свойства верхнего слоя лунной поверхности?

А. Пористая структура.

Б. Структура пористая, прочность малая, в вакууме частицы, составляющие верхний слой, слипаются.

В. Поверхность материкового типа.

3. Можно ли наблюдать на Луне метеоры?

А. Да, вследствие отсутствия атмосферы.

Б. Нет, вследствие отсутствия атмосферы.

В. Да, это явление наблюдается на всех телах Солнечной системы.

4. Чем отличается по форме утренний серп Луны от вечернего?

А. Утренний серп Луны имеет выпуклость влево (напоминает букву «С»). Луна находится на расстоянии в 20 – 50 о к западу (вправо) от Солнца. Вечерний серп Луны имеет выпуклость вправо. Луна находится на расстоянии в 20 – 50 о восточнее (левее) Солнца.

Б. Утренний серп Луны имеет выпуклость влево (напоминает букву «Р»). Луна находится на расстоянии в 20 – 50 о к западу (вправо) от Солнца. Вечерний серп Луны имеет выпуклость вправо. Луна находится на расстоянии в 20 – 50 о восточнее (левее) Солнца.

В. Утренний серп Луны имеет выпуклость влево (напоминает букву «С»). Луна находится на расстоянии в 20 – 50 о к западу (влево) от Солнца. Вечерний серп Луны имеет выпуклость влево. Луна находится на расстоянии в 20 – 50 о восточнее (правее) Солнца.

5. Во сколько раз Луна быстрее Солнца перемещается по небу?

А. Солнце и Луна движутся по небу в направлении, противоположном суточному вращению неба. За сутки Солнце проходит приблизительно 1 о, а Луна – 13 о. Следовательно, Луна перемещается по небу в 13 раз быстрее Солнца.

Б. Солнце и Луна движутся по небу в направлении, противоположном суточному вращению неба. За сутки Солнце проходит приблизительно 13 о, а Луна – 1 о. Следовательно, Луна перемещается по небу в 13 раз медленнее Солнца.

В. Солнце и Луна движутся по небу в направлении, соонапрвленному суточному вращению неба. За сутки Солнце проходит приблизительно 1 о, а Луна – 13 о. Следовательно, Луна перемещается по небу в 13 раз медленнее Солнца.

6. Какие два основных фактора, постоянно изменяющие форму земных гор, не принимают участия в формировании лунных гор?

А. Атмосфера и температура.

Б. Вода и температура.

В. Атмосфера и вода.

7. При нынешнем положении Луны океанские приливы и отливы чередуются приблизительно через каждые 6 часов и имеют вдали от берега высоту около 50 км. А что было бы, будь Луна вдвое дальше от Земли?

А. При удалении Луны вдвое приливная сила уменьшится в 8 раз и в 8 же раз уменьшится и высота морских приливов, пропорциональная приливной силе.

Б. При удалении Луны вдвое приливная сила уменьшится в 6 раз и в 6 же раз уменьшится и высота морских приливов, пропорциональная приливной силе.

В. При удалении Луны вдвое приливная сила уменьшится в 2 раза и в 2 же раза уменьшится и высота морских приливов, пропорциональная приливной силе.

8. Чем отличается вид неба, движение Солнца и звезд для наблюдателей, находящихся на Луне и Земле?

А. Суточное движение Солнца и звезд более быстрое, и они могут быть видны одновременно вследствие отсутствия атмосферы.

Б. Суточное движение Солнца и звезд более медленное, и они могут быть видны одновременно вследствие отсутствия атмосферы.

В. Суточное движение звезд более медленное, и звезды не могут быть видны одновременно вследствие отсутствия атмосферы.

9. Угловой диаметр кратера Коперник на Луне равен 40". Расстояние до Луны 3,8·10 5 км. Каков линейный диаметр этого кратера?

А. Примерно 670 км

Б. Примерно 97 км

В. Примерно 76 км.

10. Каков наименьший линейный размер образований на Луне, которые можно различить невооруженным глазом?

А. Наименьший линейный размер образований на Луне, различимых невооруженным глазом, составляет 150 км.

Б. Наименьший линейный размер образований на Луне, различимых невооруженным глазом, составляет 120 км.

Вариант II :

1.Чем объясняются значительные перепады температуры на лунной поверхности ото дня к ночи?

А. Отсутствием атмосферы, а также большой пористостью и малой теплопроводностью верхнего слоя Луны.

Б. Отсутствием атмосферы.

В. Большой пористостью и малой теплопроводностью верхнего слоя Луны.

2. Каким образом можно судить о различии возраста кратеров, наблюдаемых на Луне?

А. Из-за породы базальтового типа.

Б. По химическому составу породы.

В. По степени разрушенности и последовательности формирования.

3. Что представляют собой моря, образующие своими очертаниями «лунное лицо»?

А. Ледяные глыбы.

Б. Твердое тело, содержащее 90% железа.

В. Застывшие лавовые излияния.

4. Кеплер в книге «Лунная астрономия» писал: «Левания (Луна) состоит из двух полушарий: одно обращено к Земле, другое – в противоположную сторону. С первого всегда видна Земля, со второго Землю увидеть невозможно … В Левании, как и у нас, происходит смена дней и ночей … Кажется, что Земля неподвижна». Верны ли сведения о Луне, приведенные Кеплером? Чему равны сутки на Луне?

А. Сведения, приведенные Кеплером, практически верны. На лунном небе Земля почти неподвижна. Для космонавта на большей части лунной поверхности она не восходит и не заходит. Солнечные сутки на Луне равны 29,5 земных суток, а звездные – 27,3 суток.

Б. Сведения, приведенные Кеплером, не верны. Для космонавта на большей части лунной поверхности она не восходит и не заходит. Солнечные сутки на Луне равны 29,5 земных суток, а звездные – 27,3 суток.

В. Сведения, приведенные Кеплером, практически верны. На лунном небе Земля почти неподвижна. Для космонавта на большей части лунной поверхности она не восходит и не заходит. Солнечные сутки на Луне равны 27,5 земных суток, а звездные – 29,3 суток.

5. Чему равны сутки на Луне, как видна Земля для космонавта на Луне и существуют ли области на Луне, где Земля восходит и заходит?

А. Солнечные сутки на Луне равны 29,5 земных суток. Земля на Луне практически неподвижно висит на небе и не совершает таких движений, как Луна на небе Земли. Это следствие того, что Луна всегда обращена к Земле одной своей стороной. Но благодаря физическим либрациям (покачиваниям) Луны, из областей около края лунного диска можно наблюдать регулярные восходы и заходы Земли. Земля восходит и заходит (приподнимается над горизонтом и опускается за горизонт) с периодом около 27,3 земных суток.

Б. Солнечные сутки на Луне равны 27,3 земных суток. Земля на Луне практически неподвижно висит на небе и не совершает таких движений, как Луна на небе Земли. Это следствие того, что Луна всегда обращена к Земле одной своей стороной. Но благодаря физическим либрациям (покачиваниям) Луны, из областей около края лунного диска можно наблюдать регулярные восходы и заходы Земли. Земля восходит и заходит (приподнимается над горизонтом и опускается за горизонт) с периодом около 29,5 земных суток.

В. Солнечные сутки на Луне равны 29,5 земных суток. Земля на Луне практически неподвижно висит на небе и не совершает таких движений, как Луна на небе Земли. Но благодаря физическим либрациям (покачиваниям) Луны, из областей около края лунного диска можно наблюдать регулярные восходы и заходы Земли. Земля восходит и заходит (приподнимается над горизонтом и опускается за горизонт) с периодом около 29,3 земных суток.

6. Чем отличается история лунной геологической активности от земной?

А. Через 1 млрд. лет после своего образования Луна стала геологически мертвым небесным телом, а на Земле действуют вулканы, происходят горообразование и дрейф континентов.

Б. Через 2 млрд. лет после своего образования Луна стала геологически мертвым небесным телом, а на Земле действуют вулканы, происходят горообразование и дрейф континентов.

В. Через 2 млрд. лет после своего образования Луна стала геологически мертвым небесным телом, а на Земле действуют вулканы.

7. На Земле наблюдается частное солнечное затмение. Момент его наибольшей фазы наступил во время T , сама же наибольшая фаза наблюдается в пункте A . На какой высоте над горизонтом находится Солнце в этом пункте в это время? Как относительно диска Солнца располагается диск Луны?

А. Диск Луны будет находиться точно над диском Солнца, частично затмевая его сверху.

Б. Диск Солнца будет находиться точно над диском Луны, частично затмевая его сверху.

В. Наибольшая фаза затмения будет наблюдаться в точке Земли, глубже всего вошедшей в лунную полутень. Солнце и Луна в этой точке Земли будут находиться на горизонте, диск Луны будет находиться точно над диском Солнца, частично затмевая его сверху.

8. Угловой диметр лунного кратера при наблюдениях его с Земли (расстояние

3,8 · 10 5 км) равен 30". На каком расстоянии от Луны должен пролететь космический корабль, чтобы космонавт, находящийся на его борту, увидел этот кратер невооруженным глазом, разрешающая способность которого 2"?

А. 9,8 ·10 5 км.

Б. 9,5 ·10 4 км.

В. 3,8 ·10 5 км.

В. Наименьший линейный размер образований на Луне, различимых невооруженным глазом, составляет 180 км.

9. Почему солнечные затмения, которые случаются чаще, чем лунные, видны реже?

А. Потому что солнечные затмения можно наблюдать на территории того полушария Земли, где Луна находится над горизонтом, а лунные – только в узкой полосе, по которой проходит тень Солнца.

Б. Потому что лунные затмения можно наблюдать только на экваторе, где Луна находится над горизонтом, а солнечное – только в узкой полосе, по которой проходит тень Луны.

В. Потому что лунные затмения можно наблюдать на территории того полушария Земли, где Луна находится над горизонтом, а солнечное – только в узкой полосе, по которой проходит тень Луны.

10. Каково должно было бы быть расстояние до Луны, чтобы на ее орбите в Солнечной системе имелись точки перегиба? Считать, что Луна движется строго в плоскости эклиптики, а ее орбита относительно Земли - круговая.

А. Примерно 260 тысяч км.

Б. Примерно 7260 тысяч км.

В. Примерно 26 тысяч км.

Ответы:

Вариант I : 1 – А; 2 – Б; 3 - Б; 4 – А; 5 - А; 6 – В; 7 – А; 8 – Б; 9 - В; 10 – Б.

Вариант II : 1 – А; 2 – В; 3 – В; 4 – А; 5 – А; 6 – Б; 7 – В; 8 – Б; 9 - В; 10 – А.

Решения.

Вариант I :

Задание №7: Приливная сила пропорциональна разности гравитационных воздействий Луны на переднюю и заднюю точки Земли. Нетрудно показать, что она обратно пропорциональна кубу расстояния от Земли до Луны. Поэтому при удалении Луны вдвое приливная сила уменьшится в 8 раз. В 8 же раз уменьшится и высота морских приливов, пропорциональная приливной силе.

Задание №9: r = D p / 206265" = 3,8 ·10 5 км · 40"/ (2·10 5 )" = 76 км.

Задание №10: Расстояние от Земли до Луны равно примерно 400000 км, а разрешение глаза радиана. Поэтому наименьший линейный размер образований на Луне, различимых невооруженным глазом, составляет км. Наибольшие кратеры имеют чуть больший размер и близки к пределу разрешения. В бинокль с шестикратным увеличением кратеры уже хорошо видны.

Вариант II :

Задание №7: Так как затмение частное, то линия, соединяющая центры Солнца и Луны, не попадает на Землю. В этом случае наибольшая фаза затмения будет наблюдаться в точке Земли, глубже всего вошедшей в лунную полутень. Если смотреть со стороны Луны, то эта точка будет находиться на краю диска Земли (ближайшему к центру тени и полутени). Это означает, что Солнце и Луна в этой точке Земли будут находиться на горизонте. Несложные геометрические рассуждения приводят к тому, что диск Луны будет находиться точно над диском Солнца, частично затмевая его сверху.

Задание №8: Так как p 1 / p 2 = D 2 / D 1 ; D 1 = 3,8 ·10 5 км · 30"/2·60" = 9,5 · 10 4 км.

Задание №10: Поскольку в условии задачи употреблено сослагательное наклонение, это означает, что на самом деле путь Луны относительно Солнца, т.е. ее орбита в Солнечной системе, точек перегиба не имеет и везде обращена выпуклостью от Солнца. Этот факт мало кто знает, и он кажется неожиданным. Понятно, что кривизна траектории Луны в Солнечной системе меняется с синодическим периодом, являясь наибольшей в полнолунии и наименьшей в новолунии. Чтобы выпуклость даже в новолунии была обращена от Солнца, надо, чтобы равнодействующая сил притяжения Луны к Солнцу и к Земле была бы направлена к Солнцу. Иначе говоря, сила притяжения Луны к Солнцу должна быть больше, чем сила ее притяжения к Земле . Мы имеем:

Отсюда

так что Луна притягивается к Солнцу примерно вдвое сильнее, чем к Земле . Чтобы на лунной орбите в Солнечной системе были бы точки перегиба, в новолунии должно быть , так что расстояние до Луны должно было бы быть тыс. км (множитель здесь не точный, он взят из полученной выше оценки значения в "реальной" Солнечной системе).

Литература.

1. И. М. Малахова, Е.К. Страут: Дидактический материал по астрономии: Пособие для учителя, м.: Просвещение, 1989.

2. В.Ф. Орлов «300 вопросов по астрономии», издательство «Просвещение», Москва, 1967.

3. Д. Моше: Астрономия: Кн. для учащихся. Пер. с англ. / Под ред. А.А. Гурштейна. – М.: Просвещение, 1985.

4. Г. И. Малахова, Е.К. Страут, пособие для учителя «Дидактический материал по астрономии», М.; «Просвещение», 1989г.

5. Б.А. Воронцов-Вильяминов, Е.К. Страут; «Астрономия», Издательство «Дрофа».

6. Левитан Е.П., «Астрономия», М.: «Просвещение»,1994.

7. Перельман Я. И. «Занимательная астрономия», - Д.: ВАП, 1994.

8. Шеффер О.Р., Шахматова В.В., «Методика изучения астрономии в курсе физики основной и средней (полной) школе»; Челябинск, Издательство: ИИУМЦ «Образование», 2010

9. Зигель Ф. Ю.: Астрономия в ее развитии: Кн. для учащихся 8-10 кл. сред. шк. – М.: Просвещение, 1988. – 159 с.

Мы привыкли наблюдать Луну на вечернем и ночном небе. Даже невооруженным глазом можно увидеть кратеры и возвышенности на ее поверхности. Люди давно задавались вопросами: «Сколько лет нашему спутнику?», «На Земле есть атмосфера, а существует ли она на Луне?», «Может на ее поверхности быть кислород, вода, и обитаема ли она?».

Современные ученые точно могут ответить на эти вопросы.

Основные сведения, которые нужно знать

Расстояние до Луны составляет 384 401 километр. Она одного возраста с Землей и остальной Солнечной системой, то есть появилась около 4,5 миллиарда лет назад и сформирована из камней и льда.

Наш спутник всегда показывает нам одну сторону. Это происходит потому, что у Земли и Луны одинаковый период вращения вокруг своей оси — 27,3 дня. Тень, которую отбрасывает планета, заставляет уменьшаться либо увеличиваться яркий диск на небе.

На Луне очень большие перепады температур. На солнечной стороне от +130 °С и -170 °С на темной.

Есть ли на

Как мы знаем, атмосфера Земли состоит из газа и образует оболочку, называемую воздухом. Ее удерживает гравитация, не давая газовым молекулам улететь в космос.

Поскольку у Луны очень маленькое притяжение, оно не может удержать достаточное количество газов для создания полноценной атмосферы. Несмотря на это, на нашем спутнике все-таки есть разряженная газовая оболочка, которая состоит из гелия, водорода, неона и аргона.

Однако вряд ли тот факт, что на Луне есть атмосфера, имеет для нас какое-то значение, потому что человек не сможет дышать там без скафандра.

Еще на Луне не слышно звуков и не бывает ветра. Лучи Солнца не рассеиваются в воздухе, поэтому небо там всегда черное, и даже днем над светлой стороной видны звезды.

и еще некоторые сведения о Луне

Раз на Луне присутствует атмосфера, есть ли там вода?

Вода представлена на спутнике в виде льда. Если на Луне нет погоды или атмосферы, то откуда он там взялся?

Ученые полагают, что на Земле вода, вероятно, появилась из комет, которые состоят изо льда, смешанного с камнями. Они врезались в поверхность, когда планета была еще очень-очень молодой. Лед на Луне мог появиться таким же образом. Большая часть воды на Луне испарилась давным-давно, но на Южном полюсе еще осталась, потому что он находится в темной области, где никогда не бывает солнца.

Сразу возникает еще один вопрос: присутствует ли на Луне кислород, если мы выяснили, что у нее есть атмосфера и даже вода? Кислород в свободном состоянии не выявлен, однако на поверхности при помощи телескопа «Хаблл» найдены большие территории ильменита — минерала, кристаллическая решетка которого содержит огромное количество кислорода. Так что, и на этот вопрос можно ответить утвердительно.

Итак, теперь мы знаем, что условные атмосфера, вода и кислород на Луне есть, хотя и вряд ли люди смогут их использовать для проживания.

Грустно, но с каждым годом спутник отдаляется от Земли на несколько сантиметров. Однажды наступит тот момент, когда он преодолеет силу земной гравитации. Тогда Луна улетит от нас и будет путешествовать, пока ее не притянет к себе следующее, более тяжелое космическое тело.

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.

Гостевая статья.

Луна - единственный естественный спутник Земли. От нашей планеты её отделяет чуть меньше 400 000 км. По космическим меркам - всего ничего. Тем не менее, поверхность Луны очень отличается от земной. На Луне нет ни растений, ни животных. И, скорее всего, никогда не будет. Почему? Попробуем разобраться вместе.

Воздушный скафандр

Космос - удивительное, но очень опасное место. Низкое давление, минусовая температура и радиоактивное излучение создают серьёзные помехи для возникновения жизни. Чтобы на планете появились даже самые простые живые организмы, необходимо обеспечить им комфортные условия для развития и размножения. И защитить их от негативного влияния открытого космического пространства.

Земле очень повезло: у неё для этого есть атмосфера. И состоит она не из углекислого газа, как на Венере, и не из водорода и гелия, как на Юпитере или Сатурне. Земная атмосфера - смесь азота и кислорода. Это сочетание - одно из самых выигрышных в космической лотерее Вселенной. Сбалансированный состав воздушной оболочки помогает задерживать большую часть вредного электромагнитного излучения, испускаемого Солнцем. При этом свет и тепло достигают поверхности планеты и поддерживают оптимальную животных и растений температуру.

Что случилось с атмосферой Луны?

Атмосфера - космический скафандр, благодаря которому миллиарды лет назад на Земле начался процесс абиогенеза, то есть превращения неживой природы в живую. У нашего спутника такого скафандра, к сожалению, нет. Атмосфера Луны настолько разрежена, что ей можно пренебречь. И это - одна из главных причин отсутствия на ней жизни.

Из-за низкой плотности атмосферы на Луне температура за сутки может подниматься до +127 °C и падать до -173 °C. В таких условиях грунт не успевает прогреваться: на глубине 1 м царит вечная мерзлота. Кроме того, поверхность спутника постоянно бомбардируется метеоритами, дробящими скалистую лунную породу в песок.

Учёные считают, что 3,5 миллиарда лет назад атмосфера Луны была плотнее. Но из-за теплового движения молекул и недостаточной силы притяжения остывающего ядра газовая оболочка постепенно рассеялась. И вместе с ней - последний шанс на возникновение жизни.

Человек и Луна

Единственный способ заселить Луну - строительство научно-исследовательских баз с искусственной гравитацией. Своеобразный «город под куполом». Внутри такого сооружения люди смогут жить в привычных для себя условиях, выращивать домашних животных, сажать растения и т. д. Да, это звучит фантастически, но при сохранении современных темпов развития космических технологий - вполне возможно.

Разработкой проектов таких станций сейчас занимаются многие зарубежные компании. Правда, многим учёным кажется, что Марс больше подходит на роль второго дома для колонистов с Земли. Но Луна намного ближе красной планеты. И, к тому же, на её поверхность уже садились космические корабли. Поэтому и строить жилые объекты и исследовательские сооружения будет намного проще. Ведь люди уже знают, чего ожидать от спутника и к чему готовиться.

Без возведения закрытых построек с искусственной гравитацией сделать Луну обитаемой не получится. Этому мешают космический вакуум и полное отсутствие магнитного поля. Радиоактивные солнечные ветры, не удерживаемые атмосферой, способны уничтожить любое живое существо. Постоянные перепады температуры и низкое давление не позволят выжить на поверхности Луны ни человеку, ни бактериям. Если, конечно, они не будут защищены мощным куполом, отражающим ионизирующие электромагнитные волны и метеоритные дожди.