О давнем спутнике Земли

Знаменитый ученый и популяризатор астрономии Франсуа Араго в прошлом веке писал: «Ни один вопрос не был столь живо и разносторонне оспариваем, как вопрос о лунной атмосфере. Решение его должно было показать, может ли быть обитаем наш спутник живыми существами с организацией, подобной организации людей и животных, населяющих Землю».

Что только ни предпринимали энтузиасты обитаемости Луны! Они пытались заметить на фоне лунного рельефа следы лунных облаков. Некоторым казалось, что рога лунного месяца, как у Венеры, простираются чуть больше, чем на половину окружности. При покрытии звезд Луной тщетно старались заметить преломление звездных лучей в лунной атмосфере. Любые новые инструменты типа поляриметров сразу привлекались для поисков воздушной оболочки Луны.

Но все было напрасно. Никаких следов мало-мальски, как пишет Арато, «чувствительной» атмосферы не оказалось. Сегодня каждому известно, что атмосферы на Луне нет. Насколько строго, однако, это общепринятое утверждение? Неужели у поверхности Луны, в ближайшем к ней окололунном пространстве нет никаких молекул газов?

Средствами космонавтики удалось весьма детально изучить этот вопрос. Оказалось, что, строго говоря, разреженная атмосфера у Луны все-таки есть. Ни о какой сплошной газовой оболочке типа земного воздуха говорить, конечно, не приходится. Но отдельные ионы водорода, гелия, неона и аргона вблизи поверхности Луны все же имеются.

На ночном, темном, полушарии Луны эта своеобразная лунная атмосфера достигает наибольшей плотности. У самой поверхности Луны плотность составляет примерно 200000 ионов в одном кубическом сантиметре. С наступлением дня лунная атмосфера разогревается, ионы начинают двигаться быстрее, некоторые из них и вовсе улетают от Луны, и тогда лунная атмосфера становится в десять раз разреженнее. Заметим, что в такие моменты концентрация молекул вблизи поверхности Луны составляет лишь 10-13 концентрации вокруг Земли. Несмотря на такую разреженность, лунная атмосфера остается все же в тысячи раз плотнее потоков солнечного ветра. Именно этот факт и позволяет говорить о реальности лунной атмосферы.

В нижних слоях земной атмосферы плотность газов настолько велика, что частые столкновения молекул воздуха совершенно неизбежны. Образно говоря, в воздухе, которым мы дышим, неимоверная толчея молекул происходит постоянно. Расчеты показывают, что в лунной атмосфере составляющие ее частицы должны пробежать расстояние, в десятки раз большее лунного радиуса, прежде чем они наткнутся на другую такую же частицу. Иначе говоря, столкновений частиц в лунной атмосфере практически вовсе не бывает. Каждая из частиц имеет траекторию, определенную начальной скоростью её отлета с поверхности Луны. Подобно микроскопически маленьким космическим кораблям, частицы лунной атмосферы движутся по эллипсам, в одном из фокусов которого находится центр Луны. Это «кеплеровское» движение ничем не нарушается до тех пор, пока частица снова не встретится с лунной поверхностью.

Для Луны «скорость убегания» или, как принято говорить, вторая космическая скорость равна 2,38 км/с. Превысив ее, любое тело (и частица лунной атмосферы) навсегда покидает Луну и улетает в межпланетное пространство. На ночном полушарии Луны даже молекулы водорода (а их значительно больше, чем атомов) неспособны приобрести скорость, достаточную для отлета с Луны. Двигаясь по эллипсу, они снова возвращаются к лунной поверхности и, приобретя здесь тепловой импульс, отправляются опять в полет по кеплеровскому эллипсу.

На стороне Луны, освещенной Солнцем, ситуация иная. Здесь многие из частиц лунной атмосферы, получив энергию от Солнца, навсегда покидают Луну, и потому рассеяние в пространство лунной атмосферы совершается достаточно интенсивно. Но если лунная атмосфера непрерывно улетучивается в межпланетное пространство, то должны существовать и постоянно действующие источники её пополнения. Считается, что ими могут быть солнечный ветер, постоянно «обдувающий» Луну, и дегазация лунных недр. В последнем случае можно говорить о ряде фактов, когда наблюдатели регистрировали выход газов из недр Луны. Классический пример - наблюдение Н.А.Козыревым в 1958г. извержения газов из центральной горки лунного кратера Альфонс. Спектральные исследования показали, что главной составляющей изверженных газов были молекулы углерода.

Лунная атмосфера, разумеется, никак не защищает Луну от бомбардировок метеоритами всевозможных размеров. Даже мельчайшие из них беспрепятственно достигают лунной поверхности и, ударяясь о нее с космической скоростью, дробят эту поверхность. Крупные метеориты поднимают при этом над лунной поверхностью облака пыли. Все эти процессы продолжаются уже по меньшей мере сотни миллионов лет.

Еще приборы советского «Лунохода-2» зарегистрировали необычный, повышенный фон яркости неба на Луне. Весьма вероятно, что это явление вызвано существованием особой пылевой оболочки вокруг Луны, её разреженной пылевой атмосферы. Расчеты показали, что толщина этого пылевого одеяла (около 1000 км), окутывающего Луну, сравнима с величиной лунного радиуса, а концентрация пылевых частиц в десятки тысяч раз превосходит концентрацию твердой пыли в межпланетном пространстве. Правда, в абсолютной мере эта величина очень мала: например, одна пылевая частица поперечником 70 мкм встречается в объеме 70000 кубических метров!

Методы и приборы исследования стали настолько чувствительны, что им удалось зарегистрировать у нашего естественного спутника не одну, а даже две атмосферы - газовую и пылевую.