Księżyc skrywa jeszcze wiele sekretów. Jak dobrze go znacie?

Księżyc to najbliższe nam duże ciało niebieskie. Obiekt fascynacji kulturowej, społecznej i ekonomicznej. Wiemy o nim dużo, ale nawet proste fakty potrafią zaskakiwać i prowokować do dyskusji. Poznajmy niektóre z nich.

Ludzkość nie może istnieć bez Księżyca, o czym ostatnio pisaliśmy. Jakby jednak nie podchodzić do tematu eksploracji naszego naturalnego satelity, trzeba zacząć od kwestii przeżycia. A tu istotna jest woda.

Średnica Księżyca wynosi 3474 km i jest 3,7 raza mniejsza od ziemskiej. Księżyc obiega Ziemię średnio w odległości 380 tysięcy kilometrów z prędkością około 1 km/s. W środku podobnie jak Ziemia ma jądro ciekłe i stałe, ale waży 83 razy mniej. Księżyc prawdopodobnie powstał w wyniku zderzenia Ziemi z ciałem niebieskim wielkości Marsa.

Być może widzieliście film "Ciche morze", w którym księżycowa woda odgrywa ważną rolę. Sam film to bardzo naciągana wizja, ale temat wody nie jest bzdurą. Ona tam jest i to w ogromnych ilościach.

Księżycowa woda nie jest tylko zasobem zgromadzonym w postaci lodu w pogrążonych w wiecznym cieniu rejonach kraterów w pobliżu księżycowych biegunów, co jest jednym z powodów wyboru tych miejsc na lądowanie misji Artemis. Woda na Księżycu jest wszędzie, bo można ją wydobywać, przetwarzając glebę księżycową. Technologia, która z kolei pozwala wydobyć z gleby sam tlen, przeszła właśnie pomyślnie testy.

Księżyc ma nawet atmosferę. Bardzo rzadką, więc jej wpływ jest minimalny, a pozostawione przez człowieka ślady mogą tam pozostać niezmienione przez miliony lat. Z kolei temperatury sięgają od minus 250 stopni C w zacienionych kraterach w pobliżu biegunów do nawet 130 stopni na oświetlonej Słońcem części na równiku.

Zastanawialiście się jaki zapach ma księżycowy regolit (warstwa luźniej skały pokrywającej powierzchnię)? Na filmach zarejestrowanych w trakcie misji Apollo, wznosi się jak pył. Lepiej nie wdychać go, bo ma on szorstką strukturę i uszkadza drogi oddechowe.

Astronauci misji Apollo po powrocie ze spaceru po powierzchni mieli okazję go poczuć. Charles Duke Jr., z misji Apollo 16 twierdzi, że ma zapach podobny do zużytego prochu strzelniczego.

Skoro już mowa o misji Apollo, warto zwrócić uwagę, że spiskowe teorie to często wynik niezrozumienia faktów. Pierwsze kroki Neila Armstronga w misji Apollo 11 na powierzchni Księżyca faktycznie były nagrywane w studiu. Była to rejestracja transmisji z Księżyca, którą wyświetlano na ekranie. W tamtych czasach nie dało się zrealizować przekazu bezpośrednio.

Powiecie, że jest jasny, bo jest oświetlony w całości. I to jest dobra odpowiedź, ale gdy padnie pytanie, dlaczego Księżyc niespełna 3 dni przed pełnią, gdy widać go w 95%, jest już dwa razy ciemniejszy niż w pełni, pojawią się wątpliwości.

Wysoka jasność Księżyca w pełni to konsekwencja optyki i geometrii. Wtedy światło słoneczne pada na jego powierzchnię prostopadle, nie powstają cienie, z wyjątkiem okolic biegunów, i dlatego Księżyc jest tak jasny. Dlatego, gdy zechcecie obserwować księżycowe kratery, lepiej robić to poza pełnią.

Fakt, że rozmiar Księżyca na niebie jest zbliżony do rozmiaru Słońca, to z kolei zbieg okoliczności, który pozwala obserwować efektowne zaćmienia Słońca. Co ciekawe są one częstsze niż zaćmienia Księżyca, ale obejmują mały fragment Ziemi, dlatego trzeba mieć szczęście, by być w miejscu, gdzie wystąpią.

Okazuje się, że trzeba byłoby prawie 400 tysięcy Księżyców, by stało się tak jasno jak w słoneczny dzień. A ponieważ połowa sfery niebieskiej, którą widzimy z dowolnego miejsca na Ziemi, ma powierzchnię około 100 tysięcy Księżyców w pełni, nawet wytapetowanie nimi nieba nie uczyniłoby z nocy dnia.

Księżyc to mimo wszystko jasne źródło światła, choć odbija jedynie światło słoneczne. Co ciekawe, nawet gdy Słońce oświetla tylko niewielki sierp, można zobaczyć poświatę nieoświetlonej bezpośrednio, a zwróconej do Ziemi części. Oświetla ją światło słoneczne odbite od Ziemi. To zjawisko zwane jest earthshine.

Sama powierzchnia Księżyca jest ciemna i choć widziany gołym okiem wydaje się jasnoszary, to w praktyce jest ciemny jak asfalt. W pełni wydaje się biały, bo odbija światło słoneczne. W danej chwili zawsze oświetlona jest połowa Księżyca, ale my obserwujemy fazy, bo Księżyc zmienia swoją pozycję względem Ziemi i Słońca.

Rozpoznać fazy Księżyca pomaga prosta zasada. Gdy jego kształt zmienia się z litery D do O, to mamy czas od nowiu do pełni. Gdy z litery O zmienia się w literkę C to mamy czas od pełni do nowiu.

Księżyc zmienia szybko swoją pozycję na niebie. Zmiana wysokości Słońca nad horyzontem w momencie górowania zachodzi powoli z okresem roku. Za to Księżyc już po tygodniu może górować na kompletnie innej wysokości. Dla obserwatora z Polski, tak małej jak 10 stopni nad horyzontem, ale też tak dużej jak 70 stopni. Każdego dnia wschodzi też prawie dwie godziny później.

Powiedzenie, że Księżyc jest stale zwrócony jedną stroną do Ziemi to prawda, ale tylko prawie. Ma bowiem kształt kulisty, a to oznacza, że w pełni widać z Ziemi niespełna 50% jego powierzchni. Jednocześnie Księżyc nie obiega Ziemi po idealnie kołowej orbicie, a oś obrotu nie jest prostopadła do jej płaszczyzny. W efekcie na filmie ze zdjęć Księżyca wykonanych przy kolejnych pełniach, będzie on zdawał się kołysać. To tak zwane libracje, które sprawiają, że w ciągu sześciu lat jesteśmy w stanie dojrzeć 59 proc. powierzchni Księżyca.

Na filmie widać zmiany pozycji Księżyca względem obserwatora w całym 2015 roku.

Pozostałe 41 proc. to część niewidoczna z Ziemi, ale już obserwowana przez satelity, ludzi z misji Apollo, eksplorowana przez chińskie łaziki. Nie jest ciemna i ponura, jak to można odczuć, słuchając albumu Pink Floyd, zatytułowanego "The Dark Side of the Moon". Gdy Słońce oświetla ją w całości, dla obserwatora z Ziemi mamy nów.

Czy Księżyc będzie taki sam za tysiąc, albo za milion lat? Będzie trochę odleglejszy, bo stale się oddala od Ziemi, ale jego powierzchnia nie zmieni się znacząco. Każdego dnia spadają na jego powierzchnię tysiące meteoroidów, ale dużych jest już niewiele. Szczęściarze takie zderzenie mogą zaobserwować nawet przez lornetkę jako krótki błysk na nieoświetlonej bezpośrednio części Księżyca. Spróbujcie, może i wam się uda.