W czasie licznych podróży sond kosmicznych, a także statków załogowych na Księżyc zebrano pokaźne ilości próbek, które dokładnie przeanalizowano i zbadano. Okazało się, że skład chemiczny tych próbek, w pewnych aspektach jest podobny do składu chemicznego skał ziemskich (min. podobny jest stosunek stałych izotopów różnych pierwiastków), ale też w innych różni się znacząco. Średnia gęstość Księżyca jest mniejsza niż w przypadku, wiąże się to z tym, że Księżyc jest mniej zasobny w żelazo od Ziemi. W odróżnieniu także od naszej planety, powierzchnia Księżyca, pokryta jest warstwą regolitu o grubości ok. 6 - 9 km. Dodatkowo skorupa Księżyca zawiera mniej materiałów lekkich i lotnych, ale za to pokaźne ilości substancji "przetopionych" w wyniku działania wysokiej temperatury. Natomiast podobnie jak Ziemia, Księżyc pokryty jest licznymi pęknięciami, dolinami, rowami, co wskazuje na istnienie w przeszłości pewnej aktywności sejsmicznej w nim. Od dawna astronomowie zastanawiali się w wyniku jakiego zdarzenia powstał nasz sztuczny satelita. Obecnie przyjmuje się teorię taką, że powstał on w początkach formowania się naszego Układu Słonecznego, czyli ok. 4,4 mld lat temu i uważa się, że powstał w wyniku zderzenia dwóch protoplanet. Co więcej przeprowadzono różne symulacje na modelach, także komputerowe, które dość dobrze opisują takie zderzenie. Otóż mogło to wyglądać w ten sposób, że dwie bryły materii, charakteryzujące się podobnym składem chemicznym (składające się w 32% z żelaznego jądra, które to okalał granitowy płaszcz), jednak różniły się od siebie masami. Jedna z nich miała masę zbliżoną do Ziemi, natomiast druga podobną do Marsa. Zderzenie odbyło się przy ich względnej prędkości wynoszącej ok. 14 m/s. W momencie zderzenia nastąpiło odrzucenie części skalistego płaszcza. W wyniku wydzielenia ogromnych ilości ciepła przy takich zderzeniu, zostały wyzwolone lotne elementy głównie z mniejszej bryły - protoksiężyca. Natomiast całe żelazne jądro protoksiężyca wnikło do wnętrza drugiej większej bryły - protoziemi i tam już pozostało. Następnie po czasie wynoszącym ok. kilkunastu minut, protoksiężyc oderwał się od protoziemi i stał się jej satelitą, krążąc wokół niej po orbicie w odległości 5 promieni Ziemi i z czasem obiegu ok. 5 godzin. Protoksiężyc w następnych godzinach formował się pod wpływem grawitacji i już po ok. 24 godzinach nabrał kulistego kształtu. Przez następne miliony lata, Księżyc był nieustannie bombardowany pozostałościami po zderzeniu, wskutek czego jego powierzchnia usłana ogromną ilością kraterów. Od tamtego momentu Księżyc stał się naturalnym satelitą Ziemi, który ciągle krąży wokół niej.

Najważniejsze pojęcia

Albedo - jest to wielkość, która określa zdolność danej powierzchni do odbijania światła. W przypadku Księżyca, jego powierzchnia posiada albedo wynoszące 0,07.

Anortozyt - jest to rodzaj skały głębinowej lub metamorficznej, w której skład wchodzi głównie bogaty w wapń plagioklaz. Ma zazwyczaj barwę szarą, ciemną, chociaż czasami zdarzają się wyjątki i może przybrać wiele odcieni, które układają się w piękne, błękitno - zielono - fiołkowe wzory. Najczęściej można go spotkać w utworach prekambryjskich, w których to tworzy pokaźne intruzje.

Ekliptyka - jest to linia na niebie, wzdłuż której pozornie porusza się Słońce. Pozorny ruch Słońca wynika z ruchu Ziemi wokół niego. Ruch ten nie jest jednostajny, ponieważ Ziemia nie ma idealnie kołowej orbity, przez co też zmienia się jej prędkość w ruchu wokół Słońca.

Synchroniczny obrót Księżyca - jest to obrót, który charakteryzuje się tym, okres obiegu Księżyca wokół Ziemi jest taki sam jak okres obrotu Księżyca wokół własnej osi.

Pływy morskie - są to okresowe zjawiska zachodzące na powierzchni Ziemi w jej hydrosferze, ale także w atmosferze i jej skorupie. Powstają w wyniku zmiennego przyciągania grawitacyjnego, jakie istnieje pomiędzy Ziemią, a Księżycem. Księżyc nie obraca się dokładnie wokół środka Ziemi, a wokół środka masy układu Ziemia - Księżyc, tak samo obraca się Ziemia (tylko, że punkt środka masy układu Ziemia - Księżyc, leży w pobliżu środka masy Ziemii). W związku z tym, cały czas na cząstkę wody działają dwie siły: siła przyciągania grawitacyjnego, oraz siła odśrodkowa związana z ruchem obrotowym. W wyniku tego, możemy obserwować okresowe powstawanie przypływów i odpływów morskich, co ok. 6 -12 godzin. W podobny sposób oddziałuje Słońce, lecz na znacznie mniejszą skalę.

Selenografia - jest to dział astronomii, który zajmuje się opisem i badaniem powierzchni Księżyca.

Jak już wcześniej wspomnieliśmy, w wyniku licznych misji kosmicznych uzyskano dużą liczbę próbek powierzchni Księżyca. W wyniku zanalizowania ich składu, naukowcy doszli do następujących wniosków:

- w księżycowych skałach występują następujące związki: tlen - 40%, krzem - 20%, żelazo - 15%, wapń - 10%, oprócz tego występuje jeszcze glin, magnes, tytan i niewielkie ilości innych pierwiastków.

- na podstawie badań wieków tych skał, ocenia się, że Księżyc musi mieć przynajmniej 3 - 4 miliardy lat

- zebrane próbki nie zawierały jakichkolwiek ilości wody, w związku z czym przyjmuje się, że prawdopodobnie nigdy jej na Księżycu nie było.

Księżyc jest ciałem niebieskim pozbawionym atmosfery. Nad jego powierzchnią unosi się jedynie śladowa powłoka gazowa, w skład której wchodzą głównie cząstki pyłu i gazu międzyplanetarnego. Cząsteczki te nie pozostają przy powierzchni Księżyca z racji jego małego przyciągania grawitacyjnego i są rozpraszane w przestrzeń kosmiczną. Brak atmosfery powoduje istnienie na Księżycu dwóch skrajnych temperatur. Na oświetlonej części Księżyca, mamy do czynienia z temperaturą ok. 370C, natomiast na części nie oświetlonej przez Słońce, temperatura osiąga -1730C. Poza tym, nie ma żadnej powłoki ochronnej, która osłaniałaby powierzchnię Księżyca przed wiatrem słonecznym, czy też meteorytami. Dokładne badania Księżyca przeprowadzono w czasie szeregu misji Apollo, w czasie których miało miejsce lądowanie po raz pierwszy człowieka na powierzchni srebrnego globu. W czasie tych misji, oprócz badań powierzchni przeprowadzono także badania sejsmiczne, mające na celu poznanie wnętrza Księżyca. W wyniku tych badań stwierdzono, że wnętrze Księżyca stanowi niewielkie żelazne jądro, którego średnica wynosi ok. 1400 km, a nad którym znajduje się warstwa stopionych skał, której grubość wynosi ok. 400 km. Z kolei nad tą warstwą znajduje się płaszcz o grubości ok. 500 km, który okryty jest twardą skorupą. Żelazne jądro nie leży dokładnie w środku geometrycznym Księżyca, ale jest przesunięte w kierunku Ziemi. Również od strony naszej planety, skorupa Księżyca jest cieńsza, niż w pozostałych miejscach. Skorupa Księżyca nie jest jednolita, bowiem znajdują się w jej wnętrzu meteoryty, jakie uderzały w Księżyc w czasie procesu jego tworzenia się. Meteoryty te powodują istnienie pewnych nieregularności pola grawitacyjnego Księżyca.

Księżyc od dawna fascynował ludzi, jednak dokładniej mu się przyjrzał jako pierwszy Galileusz, za pomocą skonstruowanej przez siebie lunety, a miało to miejsce w 1609 roku. W wyniku przeprowadzonych przez siebie obserwacji tworów powierzchni Księżyca, Galileusz nadał im nazwy porównując je do gór, mórz, czy oceanów. W dobie dokładnych zdjęć satelitarnych powierzchni Księżyca, wiemy, że księżycowe morza niewiele mają wspólnego z ziemskimi, gdyż są to rozległe równiny wypełnione zastygłą lawą. Morza te na półkuli która jest zwrócona w stronę Ziemi, zajmują ok. 30 % powierzchni, natomiast na drugiej półkuli Księżyca, której nie jesteśmy w stanie zobaczyć z powierzchni naszej planety, zajmują one jedynie ok. 3%. Oprócz "mórz" na Księżycu występują liczne pasma górskie, których wysokość mierzona od powierzchni mórz księżycowych wynosi nawet 9 km. W krajobrazie powierzchni Księżyca niewątpliwie przeważają różnych rozmiarów kratery. Są one porozrzucane po całej powierzchni Księżyca w sposób nierównomierny, a czasem we wnętrzu jednych znajdują się inne mniejsze. Najwięsze kratery srebrnego globu to Grimaldi i Clavius, których średnica wynosi ok. 230 km., natomiast głębokość ok. 3 km. Na jasnej stronie Księżyca, którą możemy obserwować z powierzchni Ziemi, możemy obserwować tysiące kraterów, których średnica jest większa, niż 1 kilometr. Jednak i tak na półkuli przez nas nie widocznej - tzw. ciemnej stronie Księżyca, takich kraterów jest znacznie więcej. Powierzchnia Księżyca pokryta jest drobnym pyłem, którego głównym składnikiem jest dwutlenek krzemu.

Gdy spoglądamy na Księżyc nieuzbrojonym okiem, możemy dostrzec na jego powierzchni ciemne i jasne plamy. Te ciemniejsze fragmenty powierzchni zwane są morzami, chociaż analogia z morzami ziemskimi jest tu mylna. Morza te, to tak naprawdę rozległe równiny pokryte zastygłą lawą, i nie ma tam żadnej wody. Lawa ta powstała na skutek uderzeń meteorytów, oraz w wynik licznych erupcji wulkanów i łatwo rozpłynęła się na ogromne obszary. Obserwujemy je jako ciemne plamy, ponieważ charakteryzują się mniejszą zdolnością do odbijania światła niż "sucha" powierzchnia Księżyca. Oprócz tego możemy zauważyć inne charakterystyczne twory powierzchni srebrnego globu, takie jak kratery. Największe z nich mają średnicę wynoszącą ponad 200 km. Powstały one w pierwszych fazach formowania się Księżyca, czyli ok. 4 mld lat temu i są pozostałościami po licznych zderzeniach z meteorytami. Nasz naturalny satelita przez niektórych astronomów określany jest mianem martwej planety. Nazwa ta wynika z tego, że aktywność sejsmiczna Księżyca, w odróżnieniu od ziemskiej całkowicie zanikła, a także z tego, że jego powierzchnia ma monotonną szarą barwę. Ale większość księżyców znajdujących się w naszym Układzie Słonecznym nie charakteryzuje się żadną aktywnością wulkaniczną. Góry księżycowe, także raczej nie przypominają gór, jakie widzimy na naszej planecie, ponieważ ich powstanie jest wynikiem wypiętrzenia się powierzchni na skutek upadku ogromnych odłamków skalnych. Pył, który pokrywa całą powierzchnią Księżyca pochodzi z uderzeń meteorytów i erupcji wulkanów. Z racji tego, że przyciąganie na Księżycu jest znacznie mniejsze niż np. na Ziemi, wyrzucany pył nie osiadał wokół miejsca kolizji, ale był unoszony na znaczne odległości.

Zaćmienie Księżyca

Płaszczyzny orbity Księżyca i Ziemi są prawie równoległe do siebie, prawie, bowiem płaszczyzna orbity Księżyca jest nachylona do płaszczyzny orbity naszej planety pod kątem ok. 5 stopni. Dlatego też Księżyca w czasie swoje wędrówki, wzdłuż ekliptyki może na niebie zająć pozycję w pobliżu innych ciał niebieskich, tworząc czasami dosyć ciekawe konfiguracje. Najbardziej efektywne są takie zjawiska, w czasie których Księżyc, Słońce i Ziemia ustawiają się wzdłuż jednej linii. Wówczas to znajdując się na określonych obszarach naszej planety można obserwować zjawisko zaćmienia Słońca, lub Księżyca. Zaćmienie Słońca wbrew powszechnemu poglądowi, zdarza się dosyć często, bo ok. 5 razy w ciągu roku, jednak można je obserwować w tylko niektórych miejscach, czasem ciężko dostępnych dla człowieka. Zaćmienie Księżyca natomiast ma miejsce ok. 3 razy w ciągu roku. Zaćmienie Słońca w 1919 roku posłużyło naukowcom do udowodnienia Ogólnej Teorii Względności postulowanej przez Einsteina, a która głosiła, że grawitacja to tak naprawdę zakrzywiona przez masywne ciało czasoprzestrzeń. Aby to sprawdzić naukowcy wybrali się do Afryki, gdyż tam można było obserwować całkowite zaćmienie Słońca, i w czasie jego trwania wykonali odpowiednie zdjęcia. Podczas analizy tych zdjęć zauważono, że gwiazdy znajdujące się w pobliżu korony słonecznej są odchylone o pewien kąt w stosunku do ich normalnego położenia. A to znaczyło, że kierunek, wzdłuż którego rozchodziło się światło od takiej gwiazdy uległ zakrzywieniu. Ogólna Teoria Względności została potwierdzona.

Księżycowe fazy

Pod określeniem fazy Księżyca rozumiemy jego położenie na orbicie okołoziemskiej charakteryzujące się tym, które powoduje, że na Ziemi obserwujemy tylko pewną oświetloną część powierzchni srebrnego globu. W czasie swojego obiegu Księżyc jest w różnym stopniu oświetlany przez Słońce, a to w połączeniu z tym, że jego tarcza jest zwrócona w stronę Ziemi zawsze tą samą stroną, powoduje powstanie złudzenia, iż Księżyc zmienia kształt. Istnieją 4 fazy Księżyca: ostatnia kwadra, pełnia, pierwsza kwadra, nów.

Jaki wpływ wywiera Księżyc na Ziemię.

Z prawa powszechnego ciążenia, wiemy, że każde ciała, które obdarzone są masą, przyciągają się do siebie. Siła takiego przyciągania zależy od iloczynu i mas, oraz od odwrotności kwadratu odległości pomiędzy nimi. Nie inaczej jest w przypadku Ziemi i Księżyca, one także przyciągają się wzajemnie. Przyciąganie to działa w obie strony, Ziemia nie pozwala uciec Księżycowi, oraz Księżyc przyciąga Ziemię. Przyciąganie ze strony Księżyca na Ziemię jako ciało sztywne nie powoduje większych efektów, inaczej jest w przypadku wód ziemskich. Grawitacja Księżyca, oraz ruch obrotowy Ziemi wokół środka masy układu Księżyc - Ziemia, powodują, spiętrzanie się wody po stronie skierowanej w stronę Księżyca, oraz po stronie przeciwnej. Spiętrzenia te znamy jako pływy morskie, które to występują w danym miejscu Ziemi dwa razy na dzień.

Na powstawanie pływów oprócz Księżyca, ma także wpływ Słońce, jednak w znacznie mniejszym stopniu, ponieważ Słońce znajduje się w odległości 150 milionów km. od Ziemi.

Misje na Księżyc

Księżyc był pierwszym obiektem badań kosmicznych. Od 1959 roku wysłano na niego ogromną liczbę sond zautomatyzowanych. Pierwsze z tych sond działały dosyć prosto ponieważ ich zadaniem było robienie zdjęć powierzchni srebrnego globu do momentu rozbicia się o niego. Dopiero następna generacja sond potrafiła miękko wylądować na Księżycu i zbadać jego powierzchnię. Do roku 1969 wysłano mnóstwo sond, które albo badały Księżyc z jego orbity, albo też z jego powierzchni, część z nich powróciła z powrotem na Ziemię dostarczając naukowcom cennych próbek skalnych. W 1969 roku na Księżycu wylądowali pierwsi ludzie - Neil Armstrong i Edwin Aldrin, dotarli oni do powierzchni Księżyca na pokładzie statku Apollo 11. W czasie swojej wyprawy zrobili oni setki zdjęć krajobrazu księżycowego, pobrali mnóstwo próbek, dokonali wielu pomiarów, po czym szczęśliwie wrócili na Ziemię.

Jak na razie Księżyc jest jedynym ciałem niebieskim na którym postawił swoją stopę.