Mond

  Der Mond, wie er von einem Beobachter von der Erde aus gesehen wird

Orbitale Eigenschaften
Große Halbachse 384.399 km
(AU0.00257)
Perigäum 363.104 km
(0,0024 AE)
Höhepunkt 405.696 km
(0,0027 AE)
Umlaufbahnumfang 2.413.402 km
(0,016 AE)
Exzentrizität 0,0549
Revolutionszeit
(Sternperiode)
27.321582 d
(27 Tage 7 Stunden 43,1 Minuten)
Synodische Periode 29.530588 d
(29 T 12 Std. 44,0 Min.)
Durchschn. Umlaufgeschwindigkeit 1.022 km/s
max. Umlaufgeschwindigkeit 1.082 km/s
Mindest. Umlaufgeschwindigkeit 0,968 km/s
Neigung zwischen 18,29° und 28,58°
zur Äquatorebene der Erde;
5,145° zur Ekliptik
Längengrad der
aufsteigender Knoten
rückläufig,
1 Umdrehung in 18,6 Jahren
Argument des Perigäums fortschreitend,
1 Umdrehung in 8,85 Jahren
Satellit von Erde
Physikalische Eigenschaften
Mittlerer Durchmesser
Mittlerer Radius
3.474,13 km (0,273 Erden)
1.737,06 km (0,273 Erden)
Äquatorialer Durchmesser
Äquatorialradius
3.476,28 km (0,273 Erden)
1.738,14 km (0,273 Erden)
Poldurchmesser
Polarradius
3.471,94 km (0,273 Erden)
1.735,97 km (0,273 Erden)
Oblate 0,00125
Oberfläche 3.793 × 10 7 km²
(0,074 Erden)
Volumen 2,1958 × 10 10 km³
(0,020 Erden)
Masse 7,3477 × 10 22 kg
(0,0123 Erden)
Mittlere Dichte 3.346,4 kg/m 3
Äquatorial Schwere 1,622 m/s zwei
(0,1654 g)
Fluchtgeschwindigkeit 2,38 km/s
Rotationszeitraum 27.321582 d
(synchron)
Rotationsgeschwindigkeit 16.655 km/h
(am Äquator)
Axiale Neigung 6.688° zur Umlaufebene
1.543° zur Ekliptik
Albedo 0,12
Größe -12.74
Winkelgröße von 29′ bis 33′
Oberflächentemp.
Mindest bedeuten max
40K 250K 396K
Bulk-Silikat-Zusammensetzung (geschätzte Gew.-%)
Es ist nicht zwei 44,4 %
Zum zwei Ö 3 6,14 %
Hässlich 10,9 %
MgO 32,7 %
Hoch 4,6 %
Schon zwei Ö 0,092 %
K zwei Ö 0,01 %
Kr zwei Ö 3 0,61 %
MnO 0,15 %
TiO zwei 0,31 %
Atmosphärische Eigenschaften
Atmosphärische Dichte 10 7 Partikel cm -3 (Tag)
10 5 Partikel cm -3 (Nacht)

Das Mond ist Erde 's einziger natürlicher Satellit. Es hat keine formale Englisch anderen Namen als 'der Mond', obwohl er gelegentlich genannt wird Mond ( Latein: Mond ), oder Selene (Griechisch: Mond ), um ihn vom Oberbegriff 'Mond' (der sich auf einen der verschiedenen natürlichen Satelliten anderer Planeten bezieht) zu unterscheiden. Sein Symbol ist ein Halbmond (☽). Das verwandte Adjektiv für den Mond ist Mond- (wieder von der lateinischen Wurzel), aber dies wird nicht in Kombination mit den Formen gefunden seleno-/-selen (wieder aus dem Griechischen) und -cynthion (von der Mondgottheit Cynthia).

Die durchschnittliche Entfernung von der Erde zum Mond beträgt 384.399 km (238.854 mi), was etwa dem 30-fachen des Durchmessers des Mondes entspricht Erde . Bei dieser Entfernung benötigt das von der Mondoberfläche reflektierte Sonnenlicht ungefähr 1,3 Sekunden, um die Erde zu erreichen. Der Durchmesser des Mondes beträgt 3.474 Kilometer (2.159 Meilen) und ist damit etwa 3,7-mal kleiner als die Erde Sonnensystem 's fünftgrößter Mond, sowohl nach Durchmesser als auch nach Masse, hinter Ganymed, Titan, Callisto und Io.



Das Sovietunion 's (UdSSR) Luna-Programm war das erste, mit dem der Mond erreicht wurde unbemannt Fahrzeuge oder Raumsonden: Das erste von Menschenhand geschaffene Objekt, das der Schwerkraft der Erde entging und in der Nähe des Mondes vorbeiflog, war Luna 1 im Jahr 1959. Das erste von Menschenhand geschaffene Objekt, das auf der Mondoberfläche aufschlug, war Luna 2, ebenfalls im Jahr 1959. Die ersten Fotos von Die normalerweise verdeckte andere Seite des Mondes wurde im selben Jahr von Luna 3 gemacht. Das erste Raumschiff, das eine erfolgreiche weiche Landung auf dem Mond durchführte, war Luna 9 im Jahr 1966. Das erste (unbemannte) Fahrzeug, das den Mond umkreiste, war Luna 10 im Jahr 1966.

Das Vereinigte Staaten ' Das Apollo-Programm erreichte das erste (und einzige) besetzt Missionen zum Mond: Die erste bemannte Mission, die den Mond umkreiste, war Apoll 8 1968, und die ersten Menschen, die auf dem Mond landeten und ihn betraten, kamen an Bord Apollo 11 im Jahr 1969. Das erfolglose sowjetische bemannte Mondprojekt wurde 1974 eingestellt. Der Mond ist neben der Erde der einzige Himmelskörper, den Menschen betreten haben.

Die zwei Seiten des Mondes

Der Mond befindet sich in einer synchronen Rotation, was bedeutet, dass er zu jeder Zeit fast dieselbe Seite zur Erde zeigt. Kleine Variationen, die sich aus der endlichen Exzentrizität der Mondumlaufbahn ergeben, die als optische Librationen bezeichnet werden, ermöglichen, dass bis zu etwa 59 % der Mondoberfläche von der Erde aus sichtbar sind. Die der Erde zugewandte Seite des Mondes wird als nahe Seite bezeichnet, die gegenüberliegende Seite als ferne Seite. Die ferne Seite sollte nicht mit der dunklen Seite verwechselt werden, da die unbeleuchtete Halbkugel nur bei Vollmond der fernen Seite entspricht. Raumfahrzeuge sind von der direkten Funkkommunikation mit der Erde abgeschnitten, wenn sie sich hinter dem Mond befinden, da sich elektromagnetische Wellen in geraden Linien ausbreiten (siehe Sichtlinienausbreitung).

Die Rückseite des Mondes wurde erstmals 1959 von der sowjetischen Sonde Luna 3 fotografiert. Ein Unterscheidungsmerkmal der Rückseite ist das fast vollständige Fehlen von Mond Maria (Singular: groß ), bei denen es sich um die Dark-Albedo-Merkmale handelt. Nur etwa 2 % der Oberfläche der fernen Seite sind von Maria bedeckt, verglichen mit etwa 31 % auf der nahen Seite. Die wahrscheinlichste Erklärung für diesen Unterschied hängt mit einer höheren Konzentration wärmeerzeugender Elemente auf der nahen Hemisphäre zusammen, wie durch geochemische Karten gezeigt wurde, die mit dem Gammastrahlenspektrometer Lunar Prospector erstellt wurden.

90 ° W Nahe Seite
  PIA00305   PIA00302
  PIA00303   PIA00304
90° E Andere Seite

Umlaufbahn und Beziehung zur Erde

Der Mond macht in Bezug auf die Fixsterne (seine Sternenperiode) ungefähr alle 27,3 Tage eine vollständige Umlaufbahn um die Erde. Da sich die Erde jedoch zur gleichen Zeit auf ihrer Umlaufbahn um die Sonne bewegt, dauert es etwas länger, bis der Mond der Erde seine gleiche Phase zeigt, nämlich etwa 29,5 Tage (seine synodische Periode). Im Gegensatz zu den meisten Satelliten anderer Planeten umkreist der Mond nahe der Ekliptik und nicht der Äquatorebene der Erde.

Die Erde und der Mond haben viele physikalische Wirkungen aufeinander, einschließlich der Gezeiten . Die meisten der auf der Erde beobachteten Gezeiteneffekte werden durch die Anziehungskraft des Mondes verursacht Sonne nur einen kleinen Beitrag leisten. Gezeiteneffekte führen über lange Zeiträume zu einer Zunahme des mittleren Erde-Mond-Abstands von etwa 4 Metern pro Jahrhundert. Als Folge der Drehimpulserhaltung wird die zunehmende große Halbachse des Mondes von einer allmählichen Verlangsamung der Erdrotation begleitet.

Das Erde-Mond-System kann eher als Doppelplanet denn als Planet-Mond-System betrachtet werden. Dies liegt an der außergewöhnlich großen Größe des Mondes im Verhältnis zu seinem Wirtsplaneten; Der Mond hat ein Viertel des Durchmessers der Erde und 1/81 der Masse. Da sich das Baryzentrum jedoch innerhalb der Erde befindet, erfüllt das Erde-Mond-System nicht die offizielle IAU-Definition eines Doppelplaneten. Die Oberfläche des Mondes beträgt weniger als 1/10 der Erdoberfläche und nur etwa ein Viertel der Landfläche der Erde (etwa so groß wie Russland , Kanada , und die Vereinigte Staaten kombiniert).

Im Jahr 1997 wurde festgestellt, dass der Asteroid 3753 Cruithne eine ungewöhnliche erdgebundene Hufeisenbahn hat und von einigen als zweiter Mond der Erde bezeichnet wurde. Er wird von Astronomen jedoch nicht als Mond angesehen, und seine Umlaufbahn ist nicht langfristig stabil. Drei weitere erdnahe Asteroiden (NEAs), (54509) 2000 PH5, (85770) 1998 UP1 und 2002 AA29, die in ähnlichen Umlaufbahnen wie Cruithne existieren, wurden inzwischen entdeckt.

  Die Erde und der Mond im Maßstab.   Vergrößern Die Erde und der Mond im Maßstab.

Ursprung und geologische Entwicklung

Frühe Spekulationen besagten, dass der Mond aufgrund von Zentrifugalkräften von der Erdkruste abbrach und ein Ozeanbecken (vermutlich der Pazifische Ozean) als Narbe zurückließ. Dies Fission Konzept erfordert eine zu große anfängliche Drehung der Erde, und außerdem ist die Annahme eines pazifischen Ursprungs nicht mit dem relativ jungen Alter der ozeanischen Kruste an diesem Ort vereinbar. Andere spekulierten, dass der Mond an anderer Stelle entstand und in die Umlaufbahn der Erde eingefangen wurde. Allerdings sind die Voraussetzungen hierfür erforderlich Erfassung Wirkmechanismen (wie eine ausgedehnte Erdatmosphäre zur Energiedissipation) sind nicht allzu wahrscheinlich. Das Koformation Die Hypothese besagt, dass sich Erde und Mond gleichzeitig aus der Ur-Akkretionsscheibe gebildet haben. In dieser Theorie bildet sich der Mond aus Material, das die Proto-Erde umgibt, ähnlich wie sich die Planeten um die Sonne gebildet haben. Einige vermuten, dass diese Hypothese die Erschöpfung des metallischen Eisens im Mond nicht angemessen erklärt. Ein großer Mangel all dieser Hypothesen besteht darin, dass sie den hohen Drehimpuls des Erde-Mond-Systems nicht ohne weiteres erklären können.

Heute, den Giant-Impact-Hypothese zur Bildung des Erde-Mond-Systems wird von der wissenschaftlichen Gemeinschaft weitgehend akzeptiert. In dieser Theorie wird postuliert, dass der Einschlag eines marsgroßen Körpers (der als Theia oder Orpheus bezeichnet wurde) in die Proto-Erde genügend Material in die Umlaufbahn der Erde gebracht hat, um den Mond zu bilden. Angesichts der Tatsache, dass Planetenkörper vermutlich durch die hierarchische Anhäufung von kleineren zu größeren Körpern entstanden sind, wird jetzt anerkannt, dass bei einigen Planeten mit riesigen Einschlagsereignissen wie diesem gerechnet werden sollte. Computersimulationen, die diesen Aufprall modellieren, können den Drehimpuls des Erde-Mond-Systems sowie die geringe Größe des Mondkerns berücksichtigen. Ungelöste Fragen bezüglich dieser Theorie sind (1) die relativen Größen der Proto-Erde und des Impaktors und (2) ob das Material, aus dem der Mond besteht, hauptsächlich von der Proto-Erde oder dem Impaktor stammt.

Es wird angenommen, dass die Entstehung des Mondes vor 4,527 ± 0,01 Milliarden Jahren stattgefunden hat, was bedeuten würde, dass er sich nur 30 bis 50 Millionen Jahre nach der Entstehung des Sonnensystems gebildet hat. Die anschließende geologische Entwicklung des Mondes wurde hauptsächlich von Impaktkraterbildung, aber auch von Mare-Vulkanismus dominiert. Die geologische Zeitskala des Mondes ist zeitlich unterteilt, basierend auf einigen prominenten Einschlagsereignissen wie Nectaris, Imbrium, Eratosthenes und Copernicus. Obwohl nicht alle diese Auswirkungen definitiv datiert wurden (und einige Altersgruppen noch diskutiert werden), sind sie nützlich, um relative Altersgruppen basierend auf stratigraphischen Gründen zuzuordnen.

Die meisten Stutenbasalte des Mondes brachen während der Imbrian-Periode vor etwa 3 bis 3,5 Milliarden Jahren aus. Dennoch sind einige datierte Proben bis zu 4,2 Milliarden Jahre alt, und es wird angenommen, dass die jüngsten Eruptionen, basierend auf der Methode der Kraterzählung, erst vor 1,2 Milliarden Jahren stattgefunden haben. Kürzlich wurde vermutet, dass eine Region der Mondoberfläche mit einem Durchmesser von etwa 3 km vor etwa einer Million Jahren durch eine Gasfreisetzung verändert wurde.

Physikalische Eigenschaften

Struktur

  Schematische Darstellung des inneren Aufbaus des Mondes.   Vergrößern Schematische Darstellung des inneren Aufbaus des Mondes.

Der Mond ist ein differenzierter Körper, der aus einem geochemisch unterschiedlichen besteht Kruste , Mantel und Kern. Es wird angenommen, dass diese Struktur und die aus dem Orbit und zwischen den Proben beobachteten Zusammensetzungsvariationen aus der fraktionierten Kristallisation eines Magmaozeans vor etwa 4,5 Milliarden Jahren resultierten.

Eine große Energiemenge wäre sowohl während des gigantischen Aufprallereignisses, das das Erde-Mond-System formte, als auch während der Reakkretion von Material in der Erdumlaufbahn freigesetzt worden. Es wird allgemein angenommen, dass diese Energie ausgereicht hätte, um einen großen Teil des äußeren Teils des Mondes zu schmelzen, wobei die Tiefen dieses Magmaozeans auf etwa 500 km bis zum gesamten Mondradius geschätzt werden. Eine fraktionierte Kristallisation dieses Magmas hätte zu einem Mantel geführt, der größtenteils aus den Mineralien Olivin, Klinopyroxen und Orthopyroxen bestand, und nachdem etwa drei Viertel der Kristallisation abgeschlossen waren, wäre das Mineral Anorthosit ausgefällt und wegen seiner geringen Dichte an die Oberfläche geschwommen . Schätzungen für die durchschnittliche Dicke der Kruste liegen bei etwa 50 km, und sowohl Mondproben als auch geochemische Kartierungen aus dem Orbit stimmen mit der überwiegend anorthositischen Zusammensetzung der Kruste überein Kruste und Mantel und hätte eine große Fülle unverträglicher und wärmeerzeugender Elemente enthalten. Diese geochemische Komponente wird mit dem Akronym KREEP für Kalium (K), Seltenerdelemente (REE) und Phosphor (P) bezeichnet. KREEP scheint im Procellarum KREEP Terrane konzentriert zu sein, einer kleinen geologischen Provinz, die den größten Teil von Oceanus Procellarum und Mare Imbrium auf der nahen Seite des Mondes umfasst.

In Bezug auf die Elemente besteht die Mondkruste hauptsächlich aus Sauerstoff , Silizium , Magnesium , Eisen , Kalzium , und Aluminium . Wichtige Neben- und Spurenelemente umfassen Titan , Uran , Thorium , Kalium , und Wasserstoff . Eine vollständige globale Kartierung des Mondes für die Häufigkeit der Haupt- und Nebenelemente wurde noch nicht durchgeführt. Einige Raumfahrzeuge haben dies jedoch für Teile des Mondes oder für bestimmte Elemente getan. Insbesondere hat ein Gammastrahlen-Spektrometer an Bord der Raumsonde Lunar Prospector nahezu weltweite Vorkommen bestimmt Eisen , Kalzium , Aluminium , Magnesium , Titan , Kalium , Thorium , Uran , und Wasserstoff . Die Raumsonde Clementine hat eine nahezu globale Häufigkeit für erreicht Eisen und Titan , aber mit einer viel höheren räumlichen Auflösung.

Der Mond hat eine mittlere Dichte von 3.346,4 kg/m³ und ist damit nach Io der zweitdichteste Mond im Sonnensystem. Nichtsdestotrotz deuten mehrere Indizien (darunter die mittlere Dichte, das Trägheitsmoment, die Rotation und die magnetische Induktion des Mondes) darauf hin, dass der Mondkern klein ist und einen Radius von etwa 350 km hat. Der Radius des Mondkerns beträgt nur etwa 20 % seines Oberflächenradius, im Gegensatz zu den meisten anderen Erdkörpern, die einen Kernradius von fast 50 % ihrer Größe haben. Die Zusammensetzung des Mondkerns ist nicht genau festgelegt, aber die meisten glauben, dass er aus metallischem Eisen mit einer geringen Menge an besteht Schwefel , obwohl auch ein dichtes titanreiches Silikatmagma zulässig ist.

Landschaft

  Mondkrater Daedalus.   Vergrößern Mondkrater Daedalus.  Der Copernicus-Einschlagskrater.   Vergrößern Der Copernicus-Einschlagskrater.

Bei der Beobachtung mit erdgestützten Teleskopen kann man sehen, dass der Mond etwa 30.000 Krater mit einem Durchmesser von mindestens 1 km aufweist, aber eine Nahaufnahme aus der Mondumlaufbahn zeigt eine Vielzahl immer kleinerer Krater. Die meisten sind Hunderte Millionen oder Milliarden Jahre alt, und das Fehlen von Atmosphäre, Wetter und jüngsten geologischen Prozessen sorgt dafür, dass viele von ihnen im Vergleich zu ihren irdischen Gegenstücken relativ gut erhalten geblieben sind. An vielen Stellen ist es tatsächlich unmöglich, einen Krater zu bilden, ohne Teile eines anderen auszulöschen. Der größte Krater auf dem Mond, der auch den Ruf hat, der größte bekannte Krater der Welt zu sein Sonnensystem , ist das Südpol-Aitken-Becken. Dieses Einschlagbecken befindet sich auf der anderen Seite zwischen Südpol und Äquator und hat einen Durchmesser von etwa 2.240 Kilometern und eine Tiefe von 13 Kilometern.

Die dunklen und relativ strukturlosen Mondebenen werden genannt Maria , lateinisch für Meere, da alte Astronomen glaubten, sie seien mit Wasser gefüllt. Tatsächlich handelt es sich um riesige alte basaltische Lavaströme, von denen viele die topografischen Vertiefungen füllten, die mit großen Einschlagsbecken verbunden sind (Oceanus Procellarum ist eine große Ausnahme, da es keinem bekannten Einschlagsbecken entspricht). Die helleren Hochländer werden genannt der Erde . Maria sind fast ausschließlich auf der Mondvorderseite zu finden, wobei die Mondrückseite nur wenige verstreute Flecken aufweist (siehe Mondstute für eine Diskussion der Verteilung von Stutenbasalten).

Auf der Mondkruste liegt eine stark zerkleinerte und „aufprallbearbeitete“ Oberflächenschicht namens Regolith. Da sich der Regolith durch Impaktprozesse bildet, ist der Regolith älterer Oberflächen im Allgemeinen dicker als bei jüngeren Oberflächen. Insbesondere wurde geschätzt, dass der Regolith in der Mächtigkeit von etwa 3 bis 5 Metern (10 bis 16 Fuß) in der Maria bis zu etwa 10 bis 20 Metern (33 bis 66 Fuß) im Hochland variiert. Unter der fein zerkleinerten Regolithschicht befindet sich das, was allgemein als 'Megaregolith' bezeichnet wird. Diese Schicht ist viel dicker (in der Größenordnung von mehreren zehn Kilometern) und besteht aus stark zerklüftetem Grundgestein.

Unter Verwendung von Bildern, die von der Clementine-Mission aufgenommen wurden, scheint es, dass vier Bergregionen am Rand des 73 km breiten Peary-Kraters am Nordpol des Mondes den ganzen Mondtag lang beleuchtet bleiben. Diese unbenannten Berge ewigen Lichts sind möglich aufgrund der extrem geringen axialen Neigung des Mondes zur Ekliptikebene. Da Clementines Bilder während der Sommersaison der nördlichen Mondhemisphäre aufgenommen wurden, bleibt unbekannt, ob diese Berge zu irgendeinem Zeitpunkt während ihrer lokalen Wintersaison beschattet sind. Am Südpol gibt es keine ähnlichen Regionen des ewigen Lichts, obwohl der Rand von Shackleton-Krater ist für 80 % des Mondtages beleuchtet. Eine weitere Folge der geringen axialen Neigung des Mondes ist, dass es viele Regionen gibt, die am Grund vieler Polarkrater im permanenten Schatten bleiben.

Topographie

  Topographie des Mondes, bezogen auf das Mondgeoid.   Vergrößern Topographie des Mondes, bezogen auf das Mondgeoid.

Die Topographie des Mondes wurde mit den Methoden der Laseraltimetrie und der Stereobildanalyse vermessen, zuletzt während der Clementine-Mission. Das sichtbarste Merkmal ist das riesige Südpol-Aitken-Becken auf der anderen Seite, das die niedrigsten Erhebungen des Mondes besitzt. Die höchsten Erhebungen befinden sich direkt nordöstlich dieses Beckens, und es wurde vermutet, dass dieses Gebiet dicke Auswurfablagerungen darstellen könnte, die während eines schiefen Einschlagsereignisses zwischen Südpol und Aitken-Becken eingelagert wurden. Andere große Einschlagsbecken wie Imbrium, Serenitatis, Crisium, Smythii und Orientale besitzen ebenfalls regional niedrige Erhebungen und erhöhte Ränder.

Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal der Mondform ist, dass die Erhebungen auf der anderen Seite im Durchschnitt 1,9 km höher sind als auf der nahen Seite. Geht man davon aus, dass sich die Kruste im isostatischen Gleichgewicht befindet und die Dichte der Kruste überall gleich ist, dann würden die höheren Erhebungen mit einer dickeren Kruste einhergehen. Unter Verwendung von Gravitations-, Topographie- und seismischen Daten wird angenommen, dass die Kruste im Durchschnitt etwa 50 ± 15 km dick ist, wobei die Kruste auf der anderen Seite im Durchschnitt etwa 15 km dicker ist als die auf der nahen Seite. .

Schwerkraftfeld

  Radiale Gravitationsanomalie auf der Mondoberfläche.   Vergrößern Radiale Gravitationsanomalie auf der Mondoberfläche.

Das Gravitationsfeld des Mondes wurde durch die Verfolgung von Funksignalen bestimmt, die von umlaufenden Raumfahrzeugen ausgesandt wurden. Das verwendete Prinzip basiert auf dem des Dopplereffekts, wodurch die Beschleunigung des Raumfahrzeugs in Sichtverbindung durch kleine Frequenzverschiebungen des Funksignals sowie durch Messung der Entfernung zum Raumfahrzeug aus der Laufzeit des Raumfahrzeugs gemessen werden kann Signal zwischen dem Raumschiff und einer Station auf der Erde. Da das Gravitationsfeld des Körpers die Umlaufbahn des Raumfahrzeugs beeinflusst, ist es möglich, diese Tracking-Daten zu verwenden, um Gravitationsanomalien zu invertieren. Aufgrund der synchronen Rotation des Mondes ist es jedoch nicht möglich, Raumfahrzeuge weit über die Ränder des Mondes zu verfolgen. Dennoch ist es möglich, Rückschlüsse auf das Gravitationsfeld auf der anderen Seite zu ziehen (wenn auch mit geringerer Genauigkeit), da ihre Existenz die Umlaufbahn des Raumfahrzeugs beeinflusst.

Das Hauptmerkmal des Gravitationsfeldes des Mondes ist das Vorhandensein von Mascons, bei denen es sich um große positive Gravitationsanomalien handelt, die mit einigen der riesigen Einschlagsbecken in Verbindung gebracht werden. Diese Anomalien haben einen großen Einfluss auf die Umlaufbahn von Raumfahrzeugen um den Mond, und ein genaues Gravitationsmodell ist bei der Planung sowohl bemannter als auch unbemannter Missionen erforderlich. Sie wurden ursprünglich durch die Analyse von Lunar Orbiter-Tracking-Daten entdeckt, da bei Navigationstests vor Apollo Landepositionsfehler auftraten, die viel größer waren als die Missionsspezifikationen.

Der Ursprung der Mascons ist teilweise auf das Vorhandensein dichter basaltischer Lavaströme zurückzuführen, die einige der Einschlagsbecken füllen. Lavaströme allein können jedoch nicht die Gravitationssignatur vollständig erklären, und eine Anhebung der Kruste-Mantel-Grenzfläche ist ebenfalls erforderlich. Basierend auf den Gravitationsmodellen von Lunar Prospector wurde vermutet, dass es einige Maskonen gibt, die keine Beweise für mare basaltischen Vulkanismus aufweisen. Es sollte beachtet werden, dass die riesige Ausdehnung des Mare-Basaltvulkanismus, der mit Oceanus Procellarum in Verbindung steht, keine positive Gravitationsanomalie besitzt.

Magnetfeld

  Gesamte magnetische Feldstärke an der Oberfläche des Mondes, abgeleitet aus dem Elektronenreflektometer-Experiment Lunar Prospector.   Vergrößern Gesamte magnetische Feldstärke an der Oberfläche des Mondes, abgeleitet aus dem Elektronenreflektometer-Experiment Lunar Prospector.

Der Mond hat im Vergleich zur Erde nur ein sehr schwaches äußeres Magnetfeld. Andere große Unterschiede sind, dass der Mond derzeit kein dipolares Magnetfeld hat (wie es von einem Geodynamo in seinem Kern erzeugt würde) und die vorhandenen Magnetisierungen fast ausschließlich krustalen Ursprungs sind. Eine Hypothese besagt, dass die Krustenmagnetisierungen früh in der Mondgeschichte erfasst wurden, als noch ein Geodynamo in Betrieb war. Die geringe Größe des Mondkerns ist jedoch ein potenzielles Hindernis für diese Theorie. Alternativ ist es möglich, dass auf einem luftleeren Körper wie dem Mond bei großen Aufprallereignissen transiente Magnetfelder erzeugt werden. Um dies zu unterstützen, wurde festgestellt, dass sich die größten Krustenmagnetisierungen anscheinend in der Nähe der Antipoden der riesigen Einschlagsbecken befinden. Es wurde vorgeschlagen, dass ein solches Phänomen aus der freien Ausdehnung einer durch einen Aufprall erzeugten Plasmawolke um den Mond in Gegenwart eines umgebenden Magnetfelds resultieren könnte.

Vorhandensein von Wasser

Im Laufe der Zeit bombardieren Kometen und Meteoroiden kontinuierlich den Mond, von denen einige einen erheblichen Wasseranteil enthalten. Die Energie des Sonnenlichts spaltet normalerweise einen Großteil dieses Wassers in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff, die beide im Allgemeinen in den Weltraum entweichen. Als Beweis für die Trockenheit des Mondgesteins wird angemerkt, dass die von Apollo-Astronauten in der Nähe des Äquators gesammelten Proben nur Spuren von Wasser enthielten. Aufgrund der sehr geringen axialen Neigung der Rotationsachse des Mondes zur Ekliptikebene (nur 1,5°) erhalten jedoch einige tiefe Krater in Polnähe nie Licht von der Sonne und sind permanent abgeschattet. Daher könnten alle Wassermoleküle, die schließlich in diesen Kratern landeten, über lange Zeiträume stabil sein.

Clementine hat Krater am Südpol des Mondes kartiert, die auf diese Weise abgeschattet sind, und Computersimulationen deuten auf bis zu 14.000 km hin zwei könnte im Dauerschatten sein. Die Ergebnisse des bistatischen Radarexperiments der Clementine-Mission stimmen mit kleinen, gefrorenen Wassertaschen nahe der Oberfläche überein, und Daten des Neutronenspektrometers Lunar Prospector weisen darauf hin, dass im oberen Meter des Regoliths in der Nähe der Polarregionen ungewöhnlich hohe Wasserstoffkonzentrationen vorhanden sind . Schätzungen für die Gesamtmenge an Wassereis liegen bei fast einem Kubikkilometer. Kürzlich zeigten Radarbeobachtungen mit dem Planetenradar von Arecibo, dass einige der nahen polaren Clementine-Radarsignale stattdessen mit Steinen in Verbindung gebracht werden könnten, die aus jungen Kratern ausgeworfen wurden. Wenn dies zutrifft, würde dies darauf hindeuten, dass die Neutronenergebnisse hauptsächlich von Wasserstoff in anderen Formen als Eis stammen, wie z. B. eingefangenen Wasserstoffmolekülen oder organischen Stoffen. Dennoch ist die Interpretation dieser Daten nicht eindeutig (Eis oder Oberflächenrauheit könnten zu der beobachteten Signatur führen), und es scheint, dass diese Ergebnisse die Möglichkeit von Wassereis in dauerhaft beschatteten Kratern nicht ausschließen.

Wassereis kann abgebaut und dann durch mit Sonnenkollektoren ausgestattete Kraftwerke oder einen Kerngenerator in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten werden. Das Vorhandensein nutzbarer Wassermengen auf dem Mond ist ein wichtiger Faktor, um die Mondbesiedlung kostengünstig zu machen, da der Transport von Wasser (oder Wasserstoff und Sauerstoff) von der Erde unerschwinglich teuer wäre.

Atmosphäre

Der Mond hat eine relativ unbedeutende und schwache Atmosphäre. Eine Quelle dieser Atmosphäre ist das Ausgasen – die Freisetzung von Gasen wie z Radon die durch radioaktive Zerfallsprozesse innerhalb der Kruste und des Mantels entstehen. Eine weitere wichtige Quelle wird durch den Prozess des Sputterns erzeugt, bei dem Mikrometeoriten, Sonnenwindionen, Elektronen und Sonnenlicht beschossen werden. Gase, die durch Sputtern freigesetzt werden, können sich entweder als Ursache der Schwerkraft des Mondes wieder in den Regolith einpflanzen oder entweder durch den Sonnenstrahlungsdruck oder durch das Wegfegen durch das Magnetfeld des Sonnenwinds in den Weltraum verloren gehen, wenn sie ionisiert sind. Die Elemente Natrium (Das) und Kalium (K) wurden mit erdgestützten spektroskopischen Methoden nachgewiesen, während das Element Radon aus Daten des Alpha-Partikelspektrometers Lunar Prospector abgeleitet wurde.

Finsternisse

  Die französische Sonnenfinsternis 1999   Vergrößern Das Französisch 1999 Sonnenfinsternis

Finsternisse finden nur statt, wenn Sonne, Erde und Mond alle auf einer geraden Linie stehen. Sonnenfinsternisse kann nur in der Nähe von a auftreten Neumond , wohingegen Mondfinsternisse kann nur in der Nähe von a auftreten Vollmond . Die von der Erde aus gesehenen Winkeldurchmesser von Mond und Sonne überschneiden sich in ihrer Variation, sodass sowohl totale als auch ringförmige Sonnenfinsternisse möglich sind. Bei einer totalen Sonnenfinsternis bedeckt der Mond die Sonnenscheibe vollständig und die Sonnenkorona wird mit bloßem Auge sichtbar.

Da der Abstand zwischen Mond und Erde im Laufe der Zeit sehr leicht zunimmt, nimmt der Winkeldurchmesser des Mondes ab. Das bedeutet, dass vor Hunderten von Millionen Jahren der Mond bei Sonnenfinsternissen die Sonne immer komplett verdecken konnte, sodass keine ringförmigen Finsternisse möglich waren. Ebenso wird der Mond in etwa 600 Millionen Jahren (unter der Annahme, dass sich der Winkeldurchmesser der Sonne nicht ändert) die Sonne nicht mehr vollständig bedecken und es wird keine totalen Finsternisse geben.

Ein Phänomen, das mit der Sonnenfinsternis zusammenhängt, ist die Bedeckung. Der Mond blockiert ständig unsere Sicht auf den Himmel durch eine 1/2 Grad breite kreisförmige Fläche. Wenn ein heller Stern oder Planet geht hinterher der Mond ist es verdeckt oder unsichtbar gemacht. Eine Sonnenfinsternis ist eine Bedeckung der Sonne. Aufgrund der Erdnähe des Mondes sind Bedeckungen einzelner Sterne nicht überall und auch nicht gleichzeitig sichtbar. Aufgrund der Präzession der Mondumlaufbahn werden jedes Jahr andere Sterne verdeckt.

Beobachtung des Mondes

  Der Mond, wie er von Earthshine beleuchtet wird. Der hellste Halbmond befindet sich im direkten Sonnenlicht; der obere Teil wird durch Licht beleuchtet, das von der Erde reflektiert wird.   Vergrößern Der Mond, wie er von Earthshine beleuchtet wird. Der hellste Halbmond befindet sich im direkten Sonnenlicht; der obere Teil wird durch Licht beleuchtet, das von der Erde reflektiert wird.  Halo um den Mond   Vergrößern Halo um den Mond

Während der hellsten Vollmonde kann der Mond eine scheinbare Helligkeit von etwa –12,6 haben. Zum Vergleich: Die Sonne hat eine scheinbare Helligkeit von –26,8. Wenn sich der Mond in einer Viertelphase befindet, beträgt seine Helligkeit nicht die Hälfte eines Vollmonds, sondern nur etwa 1/10. Dies liegt daran, dass die Mondoberfläche kein perfekter Lambertscher Reflektor ist und dass auf die Oberfläche projizierte Schatten auch die Menge des reflektierten Lichts verringern.

Der Mond erscheint größer, wenn er sich nahe am Horizont befindet. Dies ist ein rein psychologischer Effekt (siehe Mondillusion). Der Winkeldurchmesser des Mondes von der Erde beträgt etwa ein halbes Grad und ist tatsächlich etwa 1,5 % kleiner, wenn sich der Mond in Horizontnähe befindet, als wenn er hoch am Himmel steht (weil er um bis zu 1 Erdradius weiter entfernt ist). ).

Eine weitere Eigenart des visuellen Systems führt dazu, dass wir den Mond fast reinweiß sehen, obwohl er tatsächlich nur etwa 7 % des auf ihn fallenden Lichts reflektiert (etwa so dunkel wie ein Stück Kohle). Es hat eine sehr niedrige Albedo. Farbkonstanz im visuellen System rekalibriert die Beziehungen zwischen den Farben eines Objekts und seiner Umgebung; Allerdings gibt es nichts neben dem Mond, um das auf den Mond fallende Licht zu reflektieren, daher wird er als das hellste sichtbare Objekt wahrgenommen. Wir haben keinen Vergleichsmaßstab. Ein Beispiel dafür ist, dass ein Stück Kohle in einem dunklen Raum mit einem schmalen Lichtstrahl weiß aussehen würde. Wenn Sie dann den Strahl der Lichtquelle verbreitern, um die Umgebung zu beleuchten, würde er wieder schwarz werden.

Die höchste Höhe des Mondes an einem Tag variiert und hat fast die gleichen Grenzen wie die Sonne. Es hängt auch von der Jahreszeit und der Mondphase ab, wobei der Vollmond im Winter am höchsten ist. Die Ausrichtung der Mondsichel hängt auch vom Breitengrad des Beobachtungsortes ab. In der Nähe des Äquators kann ein Beobachter a sehen Boot Mond.

Wie die Sonne kann auch der Mond atmosphärische Effekte hervorrufen, einschließlich eines 22-Grad-Halo-Rings und der kleineren koronalen Ringe, die häufiger durch dünne Wolken zu sehen sind. Weitere Informationen darüber, wie der Mond am Himmel der Erde erscheint, finden Sie unter Mondphase.

Erforschung des Mondes

  Apollo 17-Astronaut Harrison Schmitt steht während der dritten EVA (Extravehicular Activity) neben einem Felsbrocken bei Taurus-Littrow. NASA-Foto.   Vergrößern Apoll 17 Astronaut Harrison Schmitt steht während der dritten EVA (Extravehicular Activity) neben einem Felsbrocken bei Taurus-Littrow. NASA-Foto.   Das erste Mal ein"Earth-rise" was seen from the moon.   Vergrößern Das erste Mal, dass ein „Erdaufgang“ vom Mond aus gesehen wurde.

Der erste Sprung in der Mondbeobachtung wurde durch die Erfindung des Teleskops verursacht. Galileo Galilei nutzten dieses neue Instrument besonders gut und beobachteten Berge und Krater auf der Mondoberfläche.

Das vom Kalten Krieg inspirierte Weltraumrennen zwischen den Sovietunion und die vereinigte Staaten von Amerika führte zu einer Beschleunigung des Interesses am Mond. Unbemannte Sonden, sowohl Vorbeiflug- als auch Aufprall-/Lander-Missionen, wurden fast so schnell gesendet, wie es die Trägerraketenkapazitäten zuließen. Was der nächste große Schritt war, hängt von der politischen Sichtweise ab: In den USA (und im Westen allgemein) gilt die Landung der ersten Menschen auf dem Mond im Jahr 1969 als Höhepunkt des Weltraumrennens. Neil Armstrong als Kommandant der amerikanischen Mission als erster Mensch den Mond betrat Apollo 11 indem er am 21. Juli 1969 um 02:56 UTC zum ersten Mal den Mond betrat. Die letzte Person (Stand 2006), die auf dem Mond stand, war Eugene Cernan, der als Teil der Mission Apoll 17 betrat den Mond im Dezember 1972. Die Mondlandung und -rückkehr der USA wurde durch mehrere Technologien ermöglicht, bei denen die USA die Russen übertrafen; Beispielsweise erzielten die USA in den frühen 1960er Jahren beträchtliche Fortschritte in der Ablationschemie und der Technologie des Wiedereintritts in die Atmosphäre. Andererseits wurden viele wissenschaftlich wichtige Schritte, wie die ersten Fotografien der bis dahin unsichtbaren Rückseite des Mondes im Jahr 1959, erst von der Sowjetunion erreicht. Mondproben wurden von drei Luna-Missionen ( Mond 16 , zwanzig , und 24 ) und die Apollo Missionen elf durch 17 (ausgenommen von Apoll 13 , die ihre geplante Mondlandung abbrach).

  Astronaut Alan Shepard hisst die Flagge der Vereinigten Staaten auf der Mondoberfläche.   Vergrößern Astronaut Alan Shepard hisst die Flagge der Vereinigten Staaten auf der Mondoberfläche.

Während der gesamten Zeit wurden wissenschaftliche Instrumentenpakete auf der Mondoberfläche installiert Apollo Missionen. Langlebige ALSEP-Stationen (Apollo Lunar Surface Experiment Package) wurden an den Landeplätzen von Apollo 12, 14, 15, 16 und 17 installiert, während eine temporäre Station namens EASEP (Early Apollo Scientific Experiments Package) während des Apollo installiert wurde 11 Mission. Die ALSEP-Stationen enthielten unter anderem Wärmeflusssonden, Seismometer, Magnetometer und Corner-Cube-Retroreflektoren. Die Datenübertragung zur Erde wurde aus Haushaltsgründen am 30. September 1977 eingestellt. Da die Corner-Cube-Arrays des Lunar Laser Ranging (LLR) passive Instrumente sind, werden sie bis heute verwendet. Die Entfernung zu den LLR-Stationen wird routinemäßig von erdgestützten Stationen mit einer Genauigkeit von wenigen Zentimetern durchgeführt, und die Daten aus diesem Experiment werden verwendet, um die Größe des Mondkerns einzuschränken.

Von Mitte der 1960er bis Mitte der 1970er Jahre gab es insgesamt 65 Mondlandungen (sowohl bemannt als auch mit Robotern, davon allein 10 im Jahr 1971), aber nach Luna 24 im Jahr 1976 hörten sie auf. Die Sowjetunion begann sich darauf zu konzentrieren Venus und Raumstationen und die USA weiter Mars und darüber hinaus. In 1990 Japan umkreiste den Mond mit der Die Hitze Raumschiff und ist damit das dritte Land, das ein Raumschiff in die Mondumlaufbahn bringt. Das Raumschiff setzte eine kleinere Sonde frei, Hagorm , in der Mondumlaufbahn, aber der Sender versagte, was die Mission wissenschaftlich nutzlos machte.

1994 kehrten die USA endlich zum Mond zurück, zumindest robotisch, und schickten das Joint Defense Department/NASA-Raumschiff Clementine. Diese Mission lieferte die erste nahezu globale topografische Karte des Mondes sowie die ersten globalen multispektralen Bilder der Mondoberfläche. Es folgte die Mondsucher Mission im Jahr 1998. Die Neutron Spektrometer an Mondsucher deutete auf das Vorhandensein von überschüssigem Wasserstoff an den Mondpolen hin, was wahrscheinlich auf das Vorhandensein von Wassereis in den oberen paar Metern des Regoliths in dauerhaft beschatteten Kratern zurückzuführen ist. Das europäische Raumschiff Klug 1 wurde am 27. September 2003 gestartet und befand sich vom 15. November 2004 bis zum 3. September 2006 in der Mondumlaufbahn.

Am 14. Januar 2004 forderte US-Präsident George W. Bush einen Plan zur Rückkehr bemannter Missionen zum Mond bis 2020. Die Volksrepublik China hat ehrgeizige Pläne für die Erforschung des Mondes geäußert und das Chang'e-Programm zur Erforschung des Mondes gestartet. Japan hat zwei geplante Mondmissionen, MOND-A und Selene . Indien soll eine unbemannte Mission starten Chandrayaan-1 im Februar 2008. Die USA werden den Lunar Reconnaissance Orbiter im Jahr 2008 starten.

Menschliches Verständnis des Mondes

  Mondkarte von Johannes Hevelius (1647).   Vergrößern Mondkarte von Johannes Hevelius (1647).

Der Mond war Gegenstand vieler Kunstwerke und Literatur und die Inspiration für unzählige andere. Es ist ein Motiv in der bildenden Kunst, der darstellenden Kunst, der Dichtung, der Prosa und der Musik. Eine 5.000 Jahre alte Felszeichnung in Knowth, Irland könnte den Mond darstellen, was die früheste entdeckte Darstellung wäre. In vielen prähistorischen und alten Kulturen wurde der Mond für eine Gottheit oder ein anderes übernatürliches Phänomen gehalten, und bis heute werden astrologische Ansichten des Mondes propagiert. Für weitere Einzelheiten siehe Der Mond in der Mythologie.

  Mond über rotem und blauem Dunst   Vergrößern Mond über rotem und blauem Dunst

Unter den ersten in der westlichen Welt, die eine wissenschaftliche Erklärung für den Mond anboten, war die griechisch Philosoph Anaxagoras, der argumentierte, dass die Sonne und der Mond beide riesige kugelförmige Felsen seien und dass letztere das Licht der ersteren reflektierten. Seine atheistische Sicht des Himmels war ein Grund für seine Inhaftierung und schließlich sein Exil. Bis zum Mittelalter , vor der Erfindung des Teleskop begannen immer mehr Menschen den Mond als einen zu erkennen Kugel , obwohl sie glaubten, dass es 'perfekt glatt' sei. 1609, Galileo Galilei zeichnete in seinem Buch eine der ersten Teleskopzeichnungen des Mondes Ein sternenklarer Bote und bemerkte, dass es nicht glatt war, sondern Berge und Krater hatte. Später im 17. Jahrhundert zeichneten Giovanni Battista Riccioli und Francesco Maria Grimaldi eine Karte des Mondes und gaben vielen Kratern die Namen, die sie noch heute haben.

  Standbild aus Stummfilm"Le voyage dans la lune" (1902) by Georges Méliès.   Vergrößern Standbild aus dem Stummfilm „Le voyage dans la lune“ (1902) von Georges Méliès.

Auf Karten wurden die dunklen Teile der Mondoberfläche genannt Maria (Singular groß ) oder Meere, und die hellen Teile wurden genannt der Erde oder Kontinente. Die Möglichkeit, dass der Mond Vegetation enthalten und von Seleniten bewohnt sein könnte, wurde von einigen großen Astronomen sogar in den ersten Jahrzehnten des 19. Jahrhunderts ernsthaft in Betracht gezogen. Der Kontrast zwischen dem helleren Hochland und dem dunkleren Maria erzeugt die Muster, die von verschiedenen Kulturen wie dem Mann im Mond, dem Hasen und dem Büffel unter anderem gesehen werden.

Im Jahr 1835 täuschte der Great Moon Hoax einige Menschen vor, es gäbe exotische Tiere auf dem Mond. Fast zeitgleich (zwischen 1834 und 1836) veröffentlichten jedoch Wilhelm Beer und Johann Heinrich Mädler ihren vierbändigen Band Selenographische Karte und das Buch Der Mond im Jahr 1837, die die Schlussfolgerung festlegte, dass der Mond weder Wasser noch eine nennenswerte Atmosphäre hat.

Es blieb eine Kontroverse darüber, ob Merkmale auf dem Mond Veränderungen erfahren könnten. Einige Beobachter behaupteten, dass einige kleine Krater erschienen oder verschwunden seien oder dass andere Formen vorübergehender Phänomene aufgetreten seien. Viele dieser Behauptungen gelten heute als illusorisch, da sie auf Beobachtungen unter unterschiedlichen Lichtverhältnissen, schlechtes astronomisches Sehen oder die Unzulänglichkeit früherer Zeichnungen zurückzuführen sind. Es ist jedoch bekannt, dass das Phänomen des Ausgasens gelegentlich auftritt, und diese könnten für einen geringen Prozentsatz der berichteten vorübergehenden Mondphänomene verantwortlich sein.

Die andere Seite des Mondes blieb bis zum Start der Sonde Luna 3 im Jahr 1959 völlig unbekannt und wurde in den 1960er Jahren vom Lunar Orbiter-Programm umfassend kartiert.

Rechtsstellung

Obwohl mehrere Flaggen der Sowjetunion und der Vereinigten Staaten symbolisch auf dem Mond gepflanzt wurden, erheben die russische und die US-Regierung keinen Anspruch auf irgendeinen Teil der Mondoberfläche. Russland und die USA sind Vertragsparteien des Weltraumvertrags, der den Mond unter die gleiche Gerichtsbarkeit wie internationale Gewässer (res communis) stellt. Dieser Vertrag beschränkt auch die Nutzung des Mondes auf friedliche Zwecke und verbietet ausdrücklich Massenvernichtungswaffen (einschließlich Atomwaffen ) und militärische Einrichtungen jeglicher Art. Ein zweiter Vertrag, der Mondvertrag, wurde vorgeschlagen, um die Ausbeutung der Ressourcen des Mondes durch eine einzelne Nation einzuschränken, aber er wurde von keiner der Raumfahrtnationen unterzeichnet. Mehrere Personen haben ganz oder teilweise Ansprüche auf den Mond erhoben, obwohl keine dieser Behauptungen allgemein als glaubwürdig angesehen wird (siehe Außerirdische Immobilien).