A Holdról

HoldA Hold a Föld bolygó egyetlen kísérőjének (holdjának) neve. A Földtől való átlagos távolsága 384 402 km, nagyjából a Föld átmérőjének 30-szorosa. Átmérője 3476 km, hozzávetőleg a Földének negyede.

A felszíni nehézségi gyorsulás (és így a testek súlya) körülbelül hatoda a földinek, így a rajta járó űrhajósok a 80–90 kg-os űrruhában is könnyedén tudtak mozogni, ugrálni. A légkör hiánya miatt az égboltja teljesen fekete nappal is. Kötött keringése miatt mindig ugyanaz az oldala fordul a Föld felé, és az innenső oldalán álló holdi megfigyelő (például az Apollo űrhajósai) számára a Föld mindig ugyanott látszik állni az égen (persze bolygónk ugyanúgy fázisokat mutatva elfogy és megtelik, ahogy az a földi égen is látható a Hold esetében). A Holdról azonban a Földnek nem mindig ugyanaz az oldala látszik.

Keletkezése

A ma elfogadott és bizonyított keletkezés-történeti elképzelés szerint, valamikor a Naprendszer kialakulását követő 30-50 millió (de legkésőbb 100 millió) éven belül egy hatalmas bolygóközi ütközés történt. Ebben a formálódó ős-Föld és egy Mars méretű bolygócsíra (Theia) összeütközött, és az ütközés által kilökődött anyag állt össze előbb gyűrűvé, majd egy gömb alakú bolygótestté. Eszerint a Hold anyaga a Földből származik, ám jelentős mennyiségben lehet benne a becsapódó másik test anyagából is.

Keringése

A Hold a Föld–Hold rendszer tömegközéppontja körül kering. Egy Föld körüli keringést a háttérben levő csillagokhoz viszonyítva 27,3 nap alatt tesz meg, ezt nevezzük sziderikus keringési időnek. Mivel azonban mindeközben a Nap körül is kering a Hold, ezért egy kissé tovább tart, hogy ugyanabba a fényfázisba térjen vissza. Ez az idő 29,53 napig tart, ezt nevezzük szinodikus keringési időnek.

Napjaink elfogadott tudományos vélekedése, hogy a Hold hatalmas szerepet játszott az élet kialakulásában. Az általa keltett apály és dagály a tengerpartok mentén ugyanis elősegítette a vízből kijutó szárazföldi életformák megjelenését.

Árapályjelenség

A Hold gravitációs vonzásának hatására, a földfelszín Hold felé mutató részei kissé megemelkednek (a tengervíz a leginkább, mivel a folyékony testek könnyebben változtatnak alakot erőhatásra), hullámhegyet alkotnak, az előtte és mögötte 90°-ra fekvő területek pedig kissé lesüllyednek. A hullámhegyet hívjuk dagálynak, a hullámvölgyet apálynak. A jelenségben még a Nap vonzása is szerepet játszik, ám annak hatása csak mintegy 1/3-a a Holdéhoz képest. Az árapály a földfelszínre gyakorolt hatása mellett visszahat az egész Föld–Hold rendszerre is. A Föld forgása lassul tőle, számítások szerint 100 évente 2,9 másodperccel, amely addig fog folytatódni, amíg a Föld forgási és a Hold keringési ideje ki nem egyenlítődik. 1,6 milliárd év múlva egy nap 55 nap hosszú lesz és a Hold is ennyi idő alatt kerüli meg a Földet. Ekkor a Hold a Földnek csak egy oldaláról lesz látható és adott helyen mindig ugyanott lesz megfigyelhető az égbolton. A Föld lassuló tengelyforgása mellett az árapály hatására a Hold folyamatosan távolodik a Földtől, évente 3,8 centiméteres sebességgel.

Libráció

Köztudatban az van, hogy a Holdnak mindig ugyanaz az oldala fordul a Föld felé. Ez azonban csak közelítőleg igaz. Az ettől való eltérést, azaz a Hold keringése során megfigyelhető billegését librációnak nevezzük. A libráció miatt a Hold felszínének kb. 59%-a bukkan elő valamikor a keringési periódus során, azaz csak 41% van mindig a túloldalon. A Holdnál egyszerre figyelhető meg optikai (azon belül a mozgás irányát tekintve hosszúsági és szélességi), illetve fizikai libráció.

Felszíne, domborzata

A Hold domborzatának teljes körű vizsgálatát a NASA Clementine szondája végezte Hold körüli pályán keringve. Ezen megfigyelések részét képezte a felszín lézer magasságmérővel történő letapogatása, amelynek révén ma a teljes holdgömbről rendelkezünk egy részletes topográfiai térképpel (40 m-es felbontással).

A Hold felszínét kráterek borítják. Ezeknek a krátereknek nagy része meteoritbecsapódások során jött létre, valószínűleg a Naprendszer korai időszakában, de a mai napig folytatódik a kráterképződés. Kráterszámlálások szerint a felénk néző oldalon mintegy 30 000 darab 1 km-nél nagyobb átmérőjű kráter van. A kisebb kráterek az 1 km alatt akár a centiméteres méretig terjednek, hisz számottevő légkör hiányában a legkisebb kozmikus test is képes lejutni a felszínre és krátert vájni.

A Hold teljes felszínét – a krátereket, a hegyeket, síkságokat – regolit borítja néhány centiméter vastag rétegben. A regolit nem más, mint púder finomságúra őrlődött holdpor, a felszín kőzeteinek a mikroszkopikus becsapódások által porrá őrölt felső rétege. A regolitképződés egy speciális eróziós folyamat, amely a holdi időjárás hatására jön létre. Az éjszakai –180 °C és a nappali +140 °C között ingadozó hőmérséklet komoly hőterhelést jelent a kőzeteknek, segítve a mállást. Emellett folyamatosan záporozik a kozmikus por a felszínre, amely akár 20–30 km/másodperces mikrobecsapódásokat jelent, valamint a napszél (folyamatos, nagy sebességgel áramló részecskebombázás) is éri a Nap felé forduló felszínt. A több milliárd év alatt ezek együttes hatása púderfinomságúvá őrölte a felszín felső néhány centiméterét.

A Földről megfigyelve két markánsan elkülöníthető felszíni forma bontakozik ki. A sötét foltokat alkotó területek és a többségben levő világosabb vidékek. Az előző korokban (amikor a technikai lehetőségek korlátossága miatt nehézségekbe ütközött a valódi felszíni formák meghatározása) a sötét területeket tengernek – latinul: mare –, a világosakat pedig szárazföldnek – terra – nevezték el.

Medencék

A Hold felénk forduló oldalán több sötétebb tónusú , nagyjából kör alakú síkságot figyelhetünk meg. Ezeket nevezzük medencéknek. A mare területek általában hatalmas, becsapódások által vájt medencék, amelyek 3-4 milliárd évvel ezelőtt keletkeztek és amelyeket a mélyből feltörő bazaltláva töltött fel (a bazalt sötétebb színű). A medencék, melyeknek fényvisszaverő képessége különbözik a kontinensekétől, ezért látszanak sötétebbnek.

A puszta szemmel látható tengerek:

  • Mare Tranquillitatis (Nyugalom tengere),
  • Mare Serenitatis (Derültség tengere),
  • Mare Fecunditatis (Termékenység tengere),
  • Mare Vaporum (Párák tengere),
  • Mare Humorum (Nedvesség tengere),
  • Mare Imbrium (Esők tengere),
  • Mare Nectaris (Nektár tengere),
  • Mare Crisium (Veszélyek tengere),
  • Mare Nubium (Felhők tengere),
  • Mare Frigoris (Hidegség tengere),
  • Oceanus Procellarum (Viharok óceánja).

Érdekes, hogy holdtengerek szinte kizárólag a Föld felé néző oldalon helyezkednek el, a túloldalon egyedül a Ciolkovszkij-kráter tekinthető mare területnek, ám az is csak jelentéktelen kis kráter az innenső oldal hatalmas holdtengereihez képest.

Kontinensek

A világosabb területek az ősi holdkérget képviselik, amely a bolygótest lehűlése során szilárdult kéreggé. Ez a felszíni forma még akkor jött létre, amikor a bolygótest olvadt volt és a nehezebb anyagok lesüllyedtek, hátrahagyva a könnyű elemekben gazdagabb anyagokat, amelyek megszilárdulva világosabb színű kőzeteket adnak. A Hold felszínének mintegy kétharmadát teszik ki a kontinensek. A kontinensek fényvisszaverő képessége nagyobb mint a medencéké, ezért ezeket világosabbaknak látjuk.

Kráterek

A legjelentősebb felszínformáló erő a becsapódásos kráterképződés. A legnagyobb kráterek hatalmas medencéket alkotnak. A mérések szerint a Hold (és egyben az egész Naprendszer) legnagyobb azonosítható becsapódásnyoma a Déli-Sark-Aitken medence. Ez a Hold túloldalán helyezkedik el a déli sark és az egyenlítő között, 2240 km-es átmérővel. A legnagyobb, más becsapódások által még nem erodált kráter a Bailly, amelynek átmérője 295 km, mélysége 3960 m.

A kráterek a legkülönbözőbb átmérőjűek lehetnek, a 800-1000 kilométeresektől (amilyen például a Mare Orientale) a néhány arasz átmérőjű gödröcskékig. A csillagászok többsége úgy véli, hogy a gödrök és lyukak akkor keletkeztek, amikor meteoritok csapódtak be a Hold felszínére. A krátereket tudósokról nevezték el (Eratosztenész, Kepler, Bolyai, Eötvös, Kopernikusz). Az egészen kicsi krátereknek nincsen nevük.

A kráterek a Hold felszínének minden részén megtalálhatók, de különösen nagy számban fordulnak elő a kontinenseken. A legnagyobb kráterek a Hold túlsó oldalán találhatók. A kráterek különböző korúak. Az idősebb kráterek már részben lekoptak, és csak részben őrizték meg eredeti jellemzőiket.A fiatal kráterek még eredeti formájukban figyelhetők meg és a következő tulajdonságokkal rendelkeznek:

  • a kráter alja mindig mélyebben fekszik a krátert környező területeknél,
  • a kráter széleit alkotó gyűrű alakú kiemelkedés térfogata megegyezik a kráter belsejéből hiányzó anyag térfogatával,
  • a kráter középpontjában egy kiemelkedés figyelhető meg,
  •  az egészen fiatal krátereket (pl. a Tychot) sugárirányban vonalrendszer veszi körül.
Hegyláncok

A hatalmas becsapódások erejétől az ősi holdfelszín több helyen hegységekké gyűrődött fel, általánosak a nagy medencék partján körbefutó hegyláncok. A legmagasabb hegységek a déli sark közelében vannak, magasságuk eléri a 6100 métert.

A medencék peremén ív alakú hegyvonulatokat figyelhetünk meg, amelyek valamikor részei lehettek a medencéket körülvevő gyűrű alakú hegységeknek. Ezek a hegyláncok nem kéregmozgásból származnak, hanem régi hatalmas kráterek fennmaradt falai. A hegyek magasságai gyakran elérik a 7-8 ezer métert (a környező medencék szintjéhez viszonyítva). A legmagasabb a Leibnitz-hegy, melynek magassága eléri a 9000 métert. A holdi hegyeket általában földi hegységekről nevezték el, így vannak Appenninek, Kárpátok stb.

Szakadékok

A Holdon többfelé megfigyelhetők egy-két kilométer széles, de több száz kilométer hosszú szakadékok, vagy más néven rianások, hasadékvölgyek. Ezek feltehetően holdrengések alkalmával keletkeztek.

Keletkezésük többféle lehet:

  • Sinus-rianások: az ilyen hasadékok általában a Földön is megfigyelhető lávacsatornák, amelyek teteje később beomlott. fő jellegzetességük, hogy kacskaringósan húzódnak keresztül egy-egy sík lávaterületen (legszebb példa rá a látható oldal északnyugati részén lévő Schröter-völgy).
  • Radiális hasadékok: ezek általában a láva lehűlésekor keletkeznek, amikor a megszilárduló kőzet összehúzódik és meghasad (Vallis Alpes – Alpesi völgy).
  • Vetődések:a belső erők által létrehozott süllyedések, amelyek nem teknőszerűek, hanem csak az egyik oldalon magasodik több száz méter magas sziklafal (Rupes Recta)
Dómok

Általában néhány száz méter magas, akár 10–15 km átmérőjű, kerek „dombok”, soknak a tetején akár 1000 méter átmérőjű bemélyedések láthatóak. Általános vélekedés szerint ezek a holdi vulkanizmus megnyilvánulásai, a voltaképpeni kialudt holdi vulkáni kúpok.

Holdkőzetek

Összetételüket tekintve a holdkőzetek nagyjából a földi kőzetekre hasonlítanak, a legnagyobb különbség viszont az, hogy a holdkőzetek gazdagabbak nehezen olvadó alkotórészekben, tehát olyan magas forráspontú anyagokban, mint amilyen például a titán, és igen szegények illékony (alacsony forráspontú) anyagokban. Különleges vonásuk, hogy vizet vagy hidratált anyagokat egyáltalán nem tartalmaznak.

A kőzetminták két nagy csoportra oszthatók:

Mare bazaltok

A Mare bazalt sötét, vasban dús nehéz bazalt. Ilyeneket találtak a medencék felszínén.  Az Apollo és a Luna programokban gyűjtött kőzetminták tanúsága szerint a tengerek bazaltjainak kora 3,1 – 3,8 milliárd év.

Anortositok

Az anortositok a kontinenseket fedik. Világos színűek és fő alkotórészeik a szilícium, az alumínium és a kalcium oxidok. Az anortositok annyira egységesek, hogy feltehetően ugyanabból a hatalmas olvadékból keletkeztek, koruk 3,8 – 4,5 milliárd évre tehető, amely meghaladja bármely földi kőzetminta korát.

Felépítése

A Hold a Földhöz hasonlóan differenciálódott égitest, szerkezetében geokémiailag elkülöníthető kéreg, köpeny és mag létezését figyelték meg kutatók.

A vastag szilárd kéreg, valamint a köpeny konvekciós mozgásának korlátozott volta miatt a Holdon nincsenek tektonikus rétegmozgások. Szórványos gázkitörésektől és meteorit-becsapódásoktól eltekintve a Hold világa halott és változatlan.

Kéreg 

A Hold kérgében az északi pólus krátereiben, ellentétben az égitest többi részével találtak vizet (pontosabban amerikai gyártmányú spektrográfja a hidrogén- és oxigénatomok közti kémiai kötést azonosította). A víz eredete egyelőre nem tisztázott. A víz összmennyiségét mintegy 600 millió köbméterre becsülik.

Köpeny

A köpeny is két részre osztható, felső köpenyre és alsó köpenyre. A felső köpeny szilárd, az alsó pedig részlegesen olvadt. A köpeny összesen kb. 1200 km vastag, ennek hozzávetőleg a fele teszik ki az olvadt részt. A felső köpeny legalsó részén pattannak ki a Hold saját rengései (havi átlagban 100 alkalommal). Azaz összességében a Hold geológiailag holt égitest. A köpeny anyaga főként oxigént, szilikátokat, magnéziumot, vasat, kalciumot és alumíniumot tartalmaz. Emellett nyomokban titán, urán, tórium, kálium és hidrogén is található a köpenyben.

Mag

Az égitest magja meglehetősen kicsi. A szeizmológiai mérések maximum 450–500 km-es átmérőjű mag létezését mutatták ki. A mag a köpenyhez hasonlóan szintén két részből áll: a belső mag úgy 150–160 km-es lehet és szilárd, míg a külső mag maximum 300–350 km-es vastag, olvadt kőzetből álló rész. A mag főként vasból és kénből épül fel. A mag mérete meglehetősen kicsi, a bolygótest átmérőjének hozzávetőleg negyede, míg ugyanez az érték a Föld esetében 54%.

A Hold átlagos sűrűsége 3346,4 kg/m³. A kőzeteinek összetétele alapvetően megegyezik a Földével, kivéve a víz hiányát és a relatíve kevés vas jelenlétét.

Rétegei

A Hold idealizált rétegtani piramisa. A rétegtani egységek föntről lefelé:

  • Kopernikuszi (fiatal, sugársávos kráterek),
  • Eratoszthenészi (fiatal, de sugársáv nélküli kráterek),
  • Imbriumi (az Imbrium-medence kialakulásától: kidobott takarók, mare elöntések),
  • Nektári (a Nektár-medence kialakulásától: medencék, márék),
  • Prenektári (minden korábbi kőzettest).

Gravitációs mezeje

Kísérő égitestünk gravitációs mezejének fő sajátosságait az ún. masconok jelentik, azaz a Hold gravitációs mezeje nem homogén. A mérések tömegkoncentrációkat, „csomókat” jelöltek a Hold testében, ami miatt a gravitációs mezőben is anomáliák figyelhetők meg. Ez főként a Hold körüli pályán keringő űrhajók keringésében doppler mérésekkel észlelt rendellenességekből vezethető le. Nagyobb masconok a Hold innenső oldalán találhatóak, főként a nagy becsapódások, holdtengerek közelében, a túloldalon csak elszórtan és kisebb masconok vannak.

Mágneses mezeje

A Földéhez hasonló mágneses mező létéről nem beszélhetünk, azonban gyenge, helyi jellegű mágneses terek megtalálhatók voltak a helyszíni vizsgálatok során. A Hold mágneses mezejének legfőbb jellemzője, hogy nem dipól jellegű (nincs globális északi és déli mágneses irány). Ez azt mutatja, hogy az olvadt kőzetet keringető mag kicsi és nem alakult ki vagy leállt benne a mágneses mezőt gerjesztő dinamó. A helyi mezők eredete ezért kérdéses.

Légköre

A közhiedelemben úgy él, hogy a Holdnak nincs légköre. Földi értelemben ez valóban igaz, ám némi kigázolgásból származó rendkívül ritka légkör megfigyelhető a felszíne felett. A Holdnak mégis van néhány nehezebb elemből álló, alig mérhető atmoszférája. A gázanyagok forrásául két fő jelenség szolgál. Az egyik a kéreg és a köpeny anyagában végbemenő radioaktív bomlási folyamatok nyomán létrejövő radon kigázolgása. A másik pedig a folyamatos bombázás miatt a felszín kőzeteiben levő gázanyag kiszabadulása. Az Apollo-program ALSEP műszerállomásainak mérései alapján köbcentiméterenként 200 000 molekula sűrűségű légkört mutattak ki a kutatók. Földi megfigyelésekkel sikerült kimutatni a légkörben káliumot és nátriumot. A több – sokszor véletlenszerű – forrás miatt a légkör összetétele nem állandó. Ez egyrészt a bolygó felszínéig akadálytalanul eljutó, Napból származó ultraibolya sugárzás miatt van, mivel a sugárzás lassan ionizálja a légkör atomjait, majd a napszél ezeket az ionokat is magával sodorja. Másrészt pedig a becsapódások nyomán hol ilyen, hol olyan gázok szabadulnak fel és töltik fel a ritka légkört. A légkört az Apollo mérések összesen, átlagosan 10 000 kg-ra teszik.

A légkör „hiányának” érdekes következménye, hogy a Hold felszínén álló megfigyelő szórt fény hiányában teljesen sötétnek látja az eget, a csillagokat nappal is tündöklőnek látja, és még a napkorong közvetlen közelében is megfigyelheti. Az égitesten az árnyékok élesek és feketék, mivel nincs a földihez hasonló kék égbolt, amely megvilágítaná azokat.

A lassú tengelyforgás és a légkör hiánya azt eredményezi, hogy a nappalok és az éjszakák váltakozásával a talaj hőmérséklete szélsőségesen ingadozik. A Hold felszíne egészen áttüzesedhet azon a tájon, ahol a Nap a zenitben tartózkodik, hőmérséklete akár a 100 Celsius fokot is meghaladhatja. A hosszú holdi éjszakák alatt azután, amelyek több mint 14 földi napig tartanak, teljesen kihűl a vidék, a hőmérséklet eléri a – 150 Celsius fokot is. Minthogy a Holdnak nincs észrevehető légköre, és nincsenek felhői, a holdi égbolt teljesen feketének látszik.

Az Apollo-űrhajók utasai által az égitest felszínén hagyott szeizmométerek elvégezték a Hold belső felépítését feltáró kísérleteket. A mérésekből többek között az is kiderült, hogy a Hold túlsó oldalán a kéreg körülbelül 15 km-rel vastagabb. A Holdnak valószínűleg részben megolvadt övezettel körülvett kisméretű (750 km) vasban gazdag magja van. Szilárd köpenyének vastagsága mintegy 1000 km, a kéreg vastagsága pedig 60 – 75 km között változik. A mélységi holdrengések a köpeny alsó részében zajlanak. A felszíni medencéket kitöltő láva több száz kilométeres mélységből tör fel.

A Hold és a Nap tömegvonzása (az előbbié nagyobb) apályt és dagályt kelt, amelyek az óceánok és tengerek vízfelszínének süllyedésében és emelkedésében vehetők észre. A Hold úgy “vonszolja” maga után a Föld dagályövét bolygónk felszínén, hogy az épp ennek forgásával ellentétes irányban haladjon. Emiatt a földi napok évszázadonként 0,02 másodperccel hosszabbodnak meg. Ez az érték elhanyagolhatónak tűnhet, de hosszú évszázadok alatt annyira felszaporodik, hogy könnyen kimutathatóvá válik.

A Hold kutatása

Korábban csak a szabd szemes és távcsöves megfigyelések voltak lehetségesek, amelyet Galileo Galilei kezdett meg 1610-ben. Az űrkorszak beköszöntével egyre bonyolultabb automata szondákkal történt a felderítés (Luna, Pioneer, Ranger, Surveyor, Lunar Orbiter stb.).

Ezután következhettek az emberes küldetések az Apollo-programban, az egyik legnagyobb űrkutatási programban. John F. Kennedy amerikai elnök 1961-ben hirdette meg a programot, főként politikai megfontolásokból és azzal a céllal, hogy az évtized végéig az USA embert juttasson a Holdra és biztonságban vissza is térjen onnan. 1969. július 21-én Neil Armstrong és Edwin Aldrin lettek az első emberek, akik a Hold felszínére léphettek.

A holdexpedíciókban összesen 27 amerikai űrhajós járt a Hold térségében, közülük 12 ember járt a holdfelszínen. Összesen 12 és fél napot töltöttek az égitesten, ezalatt 14 alkalommal hagyták el a leszállóegységeket 80 óra 26 perc időtartamra. 379,5 kg kőzetmintát hoztak a Földre, és közel 100 kilométert jártak be a Hold felszínén.

Újabb automata szondák: 1990-ben a japán Hiten, 1994-ben a Clementine, 1998-ban pedig a Lunar Prospector látogatta meg az égitestet. Az első európai szondára, a SMART-1-re 2003-ig kellett várni.

 

 A Hold adatai

 

Forrás: Wikipédia, Sulinet