Σελήνη

   Η Σελήνη είναι ο μόνος φυσικός δορυφόρος της Γης:

        τροχιά:    384 400 km από τη Γη
        διάμετρος: 3476 km
        μάζα:      7.35e22 kg

   Βεβαίως η Σελήνη, το φεγγάρι, είναι γνωστή από τις προϊστορικές εποχές. Είναι το δεύτερο λαμπρότερο αντικείμενο στον ουρανό, μετά τον Ήλιο. Καθώς το φεγγάρι περιφέρεται γύρω από τη Γη μια φορά το μήνα, η γωνία Γης – Σελήνης – Ήλιου μεταβάλλεται κι αυτό το βλέπουμε στον κύκλο των φάσεων της Σελήνης. Το χρονικό διάστημα μεταξύ δύο διαδοχικών φάσεων Νέας Σελήνης ισούται με 29,5 μέρες (709 ώρες), κάπως μεγαλύτερο από την τροχιακή της περίοδο (που μετριέται σε σχέση με τους απλανείς αστέρες), αφού σ’ αυτό το διάστημα η Γη έχει καλύψει μια σημαντική απόσταση στην τροχιά της περί τον Ήλιο.

   Λόγω του μεγέθους και της σύστασής της, η Σελήνη κάποιες φορές εντάσσεται στην κατηγορία των γήινων "πλανητών", μαζί με τον Ερμή, την Αφροδίτη, τη Γη και τον Άρη.

   Η πρώτη επίσκεψη στη Σελήνη έγινε από το σοβιετικό διαστημόπλοιο Luna 2 το 1959. Είναι το μόνο εξωγήινο σώμα που έχει επισκεφτεί ο άνθρωπος. Η πρώτη προσελήνωση ανθρώπου έγινε στις 20 Ιουλίου 1969, ενώ η τελευταία έγινε τον Δεκέμβριο του 1972. Η Σελήνη είναι επίσης το μόνο ουράνιο σώμα από το οποίο δείγματα εδάφους έχουν μεταφερθεί στη Γη. Το καλοκαίρι του 1994 έγινε εκτενής χαρτογράφηση της Σελήνης από το μικρό διαστημόπλοιο Clementine. Μια ακόμη χαρτογράφηση έγινε το 1999 από το διαστημόπλοιο Lunar Prospector.

   Οι βαρυτικές δυνάμεις μεταξύ της Γης και της Σελήνης προκαλούν ενδιαφέροντα αποτελέσματα. Τα πιο εμφανή είναι οι παλίρροιες. Η βαρυτική έλξη είναι ισχυρότερη στην πλευρά της Γης που είναι πιο κοντά στη Σελήνη. Επειδή η Γη, ιδιαίτερα στους ωκεανούς, δεν είναι τελείως άκαμπτη, εξογκώνεται κατά τη διεύθυνση του άξονα Γης – Σελήνης. Έτσι, στην επιφάνεια της Γης παρατηρούνται δύο μικρές εξογκώσεις, μια προς την κατεύθυνση της Σελήνης και μια προς την αντίθετη κατεύθυνση. Το φαινόμενο είναι πιο έντονο στις θάλασσες παρά στην ξηρά. Και επειδή η Γη περιστρέφεται πολύ πιο γρήγορα από ό,τι περιφέρεται η Σελήνη γύρω από τη Γη, αυτές οι εξογκώσεις κινούνται στην επιφάνεια της Γης κάνοντας ένα κύκλο την ημέρα, δίνοντας έτσι δύο πλημμυρίδες ημερησίως. (Αυτή η περιγραφή είναι αρκετά απλουστευμένη, διότι το φαινόμενο της παλίρροιας είναι περίπλοκο, ιδιαίτερα στα παράκτια ύδατα.)
   Η Γη όμως δεν είναι εντελώς ρευστή. Με την περιστροφή της, αυτές οι εξογκώσεις είναι κάπως πιο μπροστά από το σημείο που βρίσκεται ακριβώς κάτω από τη Σελήνη. Αυτό σημαίνει ότι η έλξη μεταξύ Γης – Σελήνης δεν εξασκείται ακριβώς επάνω στην ευθεία που συνδέει τα κέντρα τους, προκαλώντας έτσι μια μεταφορά κινητικής ενέργειας από τη Γη προς τη Σελήνη που εκδηλώνεται ως επιβράδυνση της περιστροφής της Γης και επιτάχυνση της κίνησης της Σελήνης. Η επιβράδυνση της περιστροφής της Γης είναι της τάξης του 1,5 χιλιοστού του δευτερολέπτου ανά αιώνα. Η επιτάχυνση της κίνησης της Σελήνης την κάνει να απομακρύνεται από τη Γη κατά 3,8 εκατοστόμετρα ανά έτος. (Το αντίθετο συμβαίνει με δορυφόρους που έχουν ακανόνιστες τροχιές, όπως ο Φόβος και ο Τρίτων).
   Αυτή η ασύμμετρη βαρυτική αλληλεπίδραση είναι υπεύθυνη και για το γεγονός ότι η Σελήνη περιστρέφεται σύγχρονα, δηλαδή η περίοδος περιστροφής γύρω από τον άξονά της είναι ίση με την περίοδο περιφοράς της γύρω από τη Γη, με αποτέλεσμα να έχει συνεχώς το ίδιο ημισφαίριο στραμμένο προς τη μεριά της Γης. Όπως τώρα η περιστροφή της Γης επιβραδύνεται, το ίδιο συνέβη και στη Σελήνη κατά το απώτατο παρελθόν, μόνο που η επίδραση ήταν πιο ισχυρή. Όταν η περίοδος περιστροφής επιβραδύνθηκε αρκετά ώστε εξισώθηκε με την περίοδο περιφοράς, έπαψαν πια να υφίστανται οι ασύμμετρες δυνάμεις και η κατάσταση σταθεροποιήθηκε. Το ίδιο συνέβη στους περισσότερους δορυφόρους του ηλιακού συστήματος. Τελικά και η περίοδος περιστροφής της Γης θα επιβραδυνθεί τόσο ώστε να εξισωθεί με την περίοδο περιφοράς της Σελήνης (τότε η ημέρα θα διαρκεί όσο 50 σημερινές ημέρες και η Σελήνη θα φαίνεται ακίνητη στον ουρανό, ενώ θα απέχει τριπλάσια απόσταση), όπως έχει ήδη συμβεί στην περίπτωση Πλούτωνα – Χάρωνα.

   Στην πραγματικότητα, η Σελήνη λικνίζεται κάπως (εξαιτίας της ελαφρώς μη κυκλικής τροχιάς της), με αποτέλεσμα πότε πότε να γίνονται ορατές λίγες μοίρες της αθέατης πλευράς της. Όμως το σύνολο της αθέατης πλευράς της ήταν τελείως άγνωστο μέχρι το 1959 που φωτογραφήθηκε από το σοβιετικό διαστημόπλοιο Luna 3. (Σημείωση: ο όρος "σκοτεινή πλευρά" είναι αδόκιμος, εκτός κι αν χρησιμοποιείται για να εκφράσει την έννοια του αγνώστου, δεδομένου ότι ο Ήλιος φωτίζει όλες τις πλευρές της Σελήνης, εκτός ίσως από κάποιους βαθιούς κρατήρες στους πόλους.)

   Το φεγγάρι δεν έχει ατμόσφαιρα. Όμως κάποια δεδομένα από το διαστημόπλοιο Clementine συνηγορούν στο ότι υπάρχει παγωμένο νερό σε μερικούς βαθιούς κρατήρες του νοτίου πόλου που βρίσκονται μονίμως στη σκιά. Αυτό επιβεβαιώνεται και από δεδομένα του διαστημοπλοίου Lunar Prospector. Προφανώς το ίδιο θα ισχύει και για τον βόρειο πόλο της Σελήνης.

   Ο σεληνιακός φλοιός έχει μέσο πάχος 68 km και ποικίλει από σχεδόν 0 κάτω από τη Θάλασσα της Κρίσης (Mare Crisium) έως 107 km βόρεια του κρατήρα Korolev στην αθέατη πλευρά. Κάτω από τον φλοιό υπάρχει ο μανδύας και ίσως ένας μικρός πυρήνας (με ακτίνα 340 km περίπου και 2% της σεληνιακής μάζας). Αντίθετα με ό,τι συμβαίνει στη Γη, το εσωτερικό της Σελήνης δεν είναι πια ενεργό. Περιέργως, το κέντρο μάζας της Σελήνης αποκλίνει από το γεωμετρικό της κέντρο κατά 2 km προς την κατεύθυνση της Γης. Επίσης, ο φλοιός είναι λεπτότερος στην ορατή πλευρά.

   Στη Σελήνη υπάρχουν δύο κύριοι τύποι εδάφους: τα παλαιά και γεμάτα κρατήρες υψίπεδα (highlands) και οι πιο ομαλές και νεότερες "θάλασσες" (mare-maria). Οι θάλασσες (καλύπτουν το 16% της σεληνιακής επιφάνειας) είναι τεράστιοι κρατήρες πρόσκρουσης (μετεωριτικοί κρατήρες) που καλύφτηκαν αργότερα από λάβα. Το μεγαλύτερο μέρος της επιφάνειας καλύπτεται από ρηγόλιθο (regolith), ένα μείγμα από λεπτή σκόνη και συντρίμμια από τις μετεωριτικές προσκρούσεις. Για άγνωστο λόγο, οι θάλασσες είναι συγκεντρωμένες στην ορατή πλευρά της Σελήνης.

   Οι περισσότεροι από τους κρατήρες της ορατής πλευράς έχουν πάρει ονόματα διάσημων ιστορικών προσώπων από το χώρο της επιστήμης, όπως ο Τύχων, ο Κοπέρνικος και ο Πτολεμαίος. Στην αθέατη πλευρά έχουν δοθεί πιο σύγχρονα ονόματα, όπως Apollo, Gagarin και Korolev (τα περισσότερα είναι ρωσικά, αφού οι πρώτες φωτογραφίες τραβήχτηκαν από το ρωσικό σκάφος Luna 3).
Εκτός από τους γνωστούς σχηματισμούς της ορατής πλευράς, στη Σελήνη υπάρχουν και δυο τεράστιοι κρατήρες: ο Aitken νοτίου πόλου στην αθέατη πλευρά με διάμετρο 2250 km και βάθος 12 km που είναι η μεγαλύτερη λεκάνη πρόσκρουσης στο ηλιακό σύστημα, και η θάλασσα Orientale στο δυτικό άκρο (κέντρο εικόνας αριστερά) που είναι ένα έξοχο παράδειγμα κρατήρα με δακτυλίους.

   Συνολικά έχουν μεταφερθεί στη Γη 382 kg σεληνιακών πετρωμάτων από τα διαστημόπλοια των προγραμμάτων Απόλλων (Apollo) και Luna. Από αυτά τα δείγματα αντλούνται πολύτιμες πληροφορίες για τη Σελήνη, αφού επίσης μπορούν να χρονολογηθούν. Ακόμα και σήμερα, πάνω από 30 χρόνια μετά την τελευταία προσελήνωση, οι επιστήμονες τα μελετούν.

   Τα περισσότερα πετρώματα της σεληνιακής επιφάνειας φαίνεται να είναι ηλικίας 3 έως 4,6 δισεκατομμυρίων ετών. Το κατώτερο όριο ηλικίας των 3 δισεκατομμυρίων ετών για τα σεληνιακά πετρώματα συμπίπτει τυχαία με το ανώτερο όριο ηλικίας για τα γήινα πετρώματα. Έτσι στη Σελήνη βρίσκουμε στοιχεία για την πρώιμη ιστορία του ηλιακού μας συστήματος, που δεν υπάρχουν στη Γη.

   Πριν από την μελέτη των παραπάνω σεληνιακών δειγμάτων, δεν υπήρχε μια γενικά αποδεκτή θεωρία για την προέλευση της Σελήνης. Υπήρχαν τρεις κύριες θεωρίες: της προσαύξησης (co-accretion) που υποστήριζε ότι η Σελήνη σχηματατίστηκε ταυτόχρονα με τη Γη από το ηλιακό νεφέλωμα, της απόσχισης (fission) που υποστήριζε ότι η Σελήνη αποσπάστηκε από τη Γη και της σύλληψης (capture) που υποστήριζε ότι η Σελήνη σχηματίστηκε κάπου αλλού και αιχμαλωτίστηκε αργότερα από τη Γη. Οι θεωρίες αυτές παρουσιάζουν μεγάλα κενά. Οι πληροφορίες που αντλήθηκαν από τα σεληνιακά δείγματα εδάφους οδήγησαν στη σημερινή ευρέως αποδεκτή θεωρία της πρόσκρουσης (impact) σύμφωνα με την οποία η Γη συγκρούστηκε με ένα μεγάλο αντικείμενο (με μέγεθος τουλάχιστον όσο του Άρη) και η Σελήνη σχηματίστηκε από τα υλικά που εκσφεντονίστηκαν. Αυτή η θεωρία παρουσιάζει λιγότερα κενά.

   Η Σελήνη δεν διαθέτει ένα συνολικό μαγνητικό πεδίο. Όμως μερικά επιφανειακά πετρώματα παρουσιάζουν ίχνη μαγνητισμού υποδεικνύοντας ότι στα πρώτα στάδια της ιστορίας της Σελήνης υπήρχε ένα γενικό μαγνητικό πεδίο.

   Δίχως ατμόσφαιρα και μαγνητικό πεδίο, η σεληνιακή επιφάνεια εκτείθεται απευθείας στον ηλιακό άνεμο. Στα 4 δισεκατομμύρια έτη ύπαρξης της Σελήνης, μια σημαντική ποσότητα ιόντων υδρογόνου από τον ηλιακό άνεμο έχει εισχωρήσει στα επιφανειακά της πετρώματα. Έτσι τα δείγματα που μεταφέρθηκαν στη Γη με τις αποστολές του Απόλλωνα αποδείχτηκαν πολύτιμα στη μελέτη του ηλιακού ανέμου. Επιπλέον, αυτό το σεληνιακό υδρογόνο μπορεί μια μέρα να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο πυραύλων.

Γη

The Full Moon Atlas
Apollo Image Atlas
The SELenological and ENgineering Explorer "KAGUYA"(SELENE) (JAXA)
NASA Eclipse Web Site