Kuu

Kuu. Pildi autor: Margus Kehi

Kuu on meile lähim taevakeha. Ta asub nii lähedal, keskmiselt vaid 384 400 km kaugusel, et iga inimene võib sealt palja silmaga näha sama palju detaile kui astronoom maapealse teleskoobiga Marsil. Kuna Kuu orbiit on küllalt piklik, siis muutub tema kaugus Maast piirides 356 410 km kuni 406 700 km. Sellega kaasnevat Kuu näiva suuruse muutumist oleks isegi silmaga märgata, kui saaks Kuud neis asendites korraga taevas näha.

Ühe tiiru tegemiseks ümber Maa kulub Kuul loomulikult (vähemalt eesti keeles) üks kuu, täpsemalt 27 päeva ja 8 tundi. Nagu kõik arvatavasti on märganud, paistab Kuu selle aja jooksul väga erinevalt ja pole teatava ajavahemiku vältel üldse näha. Seda faasi nimetatakse noorkuuks ja Kuu on sel ajal Päikese ja Maa vahel. Mõne päeva pärast ilmub ta kitsa sirbina õhtutaevasse ja tema kumerus on suunatud paremale. Valgustatud (seal on Kuul päev) ja valgustamata (seal on öö) osade piirjoonel (nn. terminaatoril) tõuseb Päike — sinna saabub Kuul hommik. Iga päevaga muutub valgustatud osa suuremaks ja Kuu loojub üha hiljem. Täiskuu ajal paistab kettakujuline Kuu kogu öö. Edaspidi hakkab valgustatud osa vähenema ja ta tõuseb üha hiljem pärast päikese loojumist, olles viimasest veerandist alates nähtav vaid pärast keskööd. Seda aega kutsutakse vanakuuks. Nüüd on valgustatud Kuu vasakpoolne osa ja terminaatoril Päike loojub, st. Kuul on õhtu. Faasid korduvad iga 29 ja poole päeva järel.

Kui kuusirp on väike, siis võib Kuu valgustamata osal märgata nõrka helendust. Seda nimetatakse tuhkvalguseks ja selle põhjuseks on Maalt Kuule peegeldunud valgus. Nähtus on analoogiline kuuvalgetele öödele Maal. Võiks öelda, et Kuul on parasjagu “maavalge öö”. Kuna Maa on Kuust suurem ja parem peegeldaja, siis on Kuul “maavalgel ööl” tunduvalt valgem kui kuuvalgel ööl Maal. Tuhkvalgusega osa tundub olevat väiksema läbimõõduga kui sirp. Siin on tegemist puhtalt nägemise iseärasusega: tugevamini valgustatud ese näib suuremana sama suurest, kuid nõrgemini valgustatud esemest. Kuuga on seotud ka varjutused.

Kuu on väike. Tema läbimõõt 3476 km on ligi 4 korda ja mass koguni 81 korda väiksem kui Maal. Raskusjõud on Kuu pinnal kuus korda maisest väiksem, st. iga asi kaalub Kuul kuus korda vähem kui Maal. Kui aga Kuud võrrelda teiste Päikesesüsteemi planeetide kaaslastega, siis näeb ta suhteliselt soliidne välja, olles oma emaplaneediga võrreldes kõige suurem. (Charoni suhe oma emaplaneeti Pluutosse on küll veelgi suurem, kuid see-eest on Pluuto ise poolteist korda Kuust väiksem ja õigupoolest planeedi nime ei vääri). Oma väiksuse tõttu ei ole Kuul märkimisväärset atmosfääri, sest ta ei suuda seda kinni hoida. Sõna märkimisväärne on siin oluline, sest mingi atmosfääri moodustab Kuu ümber päikesetuul. See on aga nii hõre, et maistes laborites taolist vaakumit saada ei õnnestu: ta on 10000 miljardit korda hõredam õhust merepinnal.

Palja silmaga on Kuul näha tumedaid laike. Astronoomid kutsuvad neid meredeks, kõige suuremat, täiskuu ajal selle vasakul poolel olevat laiku koguni (Tormide) ookeaniks. Heledaid alasid seevastu nimetatakse mandriteks. Vett ega mingit muud vedelikku Kuu meredes muidugi ei leidu, oma nime on nad saanud 17. sajandil sarnasuse põhjal. Eks märg pinnas ole ju tumedam kui kuiv. Fantaasiarikkad nimed andis meredele itaalia astronoom Francesco Grimaldi ja esmakordselt avaldas need tema kaasmaalane Joannes Riccioli 1651. aastal. Neist nimedest õigustavad ennast ehk vaid Selguse ja Vaikuse meri, eriti kohatult mõjuvad aga Niiskuse, Aurude ja teised veega seotud nimed. Kuu 22 merest on suurim Tormide ookean pindalaga 2,1 miljonit ruutkilomeetrit, seega veidi väiksem Gröönimaast. Võrdluseks võib lisada, et Kuu kogupindala 38 miljonit ruutkilomeetrit on veidi väiksem kui Ameerika mandril.

Meresid pikema aja jooksul jälgides selgub, et oma asukohta nad ei muuda. Seega on Kuu alati pööratud Maa poole ühe ja sama küljega, seejuures vastaskülg jääb nähtamatuks (nn. Kuu nähtamatu e. tagakülg). See ei tähenda, nagu Kuu ei pöörleks ümber oma telje. Nagu kerge veenduda, näeksime siis kuu aja jooksul Kuud kõigist külgedest. Sellise olukorra põhjustab hoopis asjaolu, et Kuu teeb täispöörde ümber oma telje sama ajaga, mis kulub tal ühe tiiru tegemiseks ümber Maa. See pole Päikesesüsteemis mingi erandnähtus, seda esineb ka teiste planeetide kaaslastega.

Kuna Kuu ei liigu ümber Maa ühtlase kiirusega, siis on võimalik natuke “nurga taha” piiluda. See libratsiooni nime all tuntud efekt võimaldab näha 59% kogu Kuu pinnast. Terves ulatuses nägid inimesed Kuu tagakülge aga alles 1959. aastal, kui nõukogude automaatjaam “Luna 3” edastas sellest pärast möödalendu esimesed, paraku küll üsna udused fotod. Kuu esi- ja tagakülg on väga erineva välimusega. Esikülg on mereline, need hõlmavad selle pindalast tervelt 40 protsenti. Kuu tagakülg on see-eest mandriline ja sellel on vaid kaks väheldast merd, mis hõlmavad kokku vaid 3% pindalast.

Kraatrid

Juba väikese teleskoobiga vaadates avaneb Kuul hoopis mitmekesisem vaatepilt: näha on mäeahelikke, lõhesid, orge ja muidugi tema kuulsaid kraatreid, mille poolest Kuu nii tuntud on. Esimesena nägi neid pinnamoodustisi Galileo Galilei, kui ta 1609. aastal pikksilma Kuule suunas. Kraatrite ja mäeahelike nimed ei ole nii fantaasiarikkad kui merede omad. Alates Jan Heveliuse 1647. aastal ilmunud Kuu kaardist kannavad mäeahelikud oma maiste analoogide nimesid nagu Alpid, Karpaadid, Juura, Kaukasus, Apenniinid jt. Apenniinides asub meie kaaslase kõrgeim mägi Bradley, mis tõuseb 8800 meetrit üle Kuu keskmise pinna (merepinna analoog Kuul). Kraatritele on aga pandud tuntud isikute nimed, eelkõige teadlaste omad, kuid leidub ka riigi- ja usutegelaste, kirjanike, kosmonautide jt. nimesid. Teiste hulgas on ka mitmeid Eestiga seotud teadlaste nimelisi kraatreid nagu Banachiewicz, Hartwig, Krusenstern, Mädler, Parrot, F.G.W. Struve, O.W. Struve Kuu nähtaval küljel, Golitsõn, Lenz, Orlov ja Ostwald tagaküljel.

Kuu kraatrite läbimõõdud ulatuvad mõnest meetrist mitmesaja kilomeetrini ja neid on tohutult palju. Ainuüksi Kuu nähtavalt poolelt on leitud umbes 17000 üle 3,5-kilomeetrise läbimõõduga kraatrit. Kraatrid ei paikne Kuul ühtlase tihedusega. Meredes on neid hõredamalt, mandritel aga tihedalt. Eriti tihedalt on kraatritega kaetud Kuu valdavalt mandriline tagakülg. Esiküljel on kraatritega kõige tihedamalt kaetud mandriline lõunaosa, mis sarnaneb selles osas mõnevõrra tagaküljega. Siin asub ka Kuu nähtava külje suurim kraater Clavius, mille 6600 meetri kõrguste vallide vahekaugus ulatub kuni 235 kilomeetrini. Vallil on veel kaks vastastikku asuvat väiksemat kraatrit.

Pikka aega käis vaidlus kahe erineva kraatrite tekketeooria pooldajate vahel. Ühed väitsid, et need on vulkaanilist päritolu, teised pidasid tekkepõhjuseks meteoriitide põrkeid. Neist teine saavutas juba enne kuulendude algust kindla võidu ja kuulennud kinnitasid seda seisukohta veenvalt. Meie looduslikul kaaslasel leidub küll ka (kustunud) vulkaane, kuid need on mõõtmetelt väikesed ja pole Kuu välimuse kujundamisel mänginud olulist osa. Tavaliselt umbes kiirusega 20 km/s liikuva meteoriidiga kokkupõrkel ei lüüa mitte lihtsalt auk Kuu pinda, vaid toimub võimas plahvatus. Selle käigus välja heidetava pinnase mass ületab sissetungija massi 10 000 korda ja tekkinud augu läbimõõt tema läbimõõdu 10 kuni 20 korda. Väljapaisatud aine moodustab augu ümber kraatrile iseloomuliku valli. Lisaks osa ainest aurustub, osa sulab ja osa võib lennata tekkekohast väga kaugele. Nii on mõned killud lennanud koguni Maale, neid nimetatakse Kuult pärit meteoriitideks. Ka on osa väiksemaid kraatreid (nn. sekundaarkraatrid) tekitatud põhikraatri moodustumisel väljalennanud tükkide poolt.

Kraatrite kuju ja ehitus sõltub nende läbimõõdust, seega siis ka neid tekitanud meteoriidi või asteroidi suurusest. Kuni 15-kilomeetrise läbimõduga kraatrid on nõgusa, kausikujulise süvendiga. Suurematel kraatritel on põhjad suhteliselt tasased, vallide siseküljel on terrassid ja keskel mägi (nn. tsentraalmägi) või koguni mitu mäge. Suuremaid kui 180 kilomeetrise läbimõõduga kraatreid ümbritseb kaks või rohkem ringvalli, seejuures on eriti sisemised ringvallid sageli katkendlikud. Kui aga läbimõõt ületab juba 300 kilomeetrit, siis ei nimetata sellist ringstruktuuri enam mitte kraatriks, vaid hoopis (löögi)basseiniks (ingl. k. impact basin). Kokku on neid moodustisi Kuul umbes 35 (teistel andmetel üle 40).

Need veetud basseinid on tihedalt seotud sama kuivade Kuu meredega. Nimelt on ühelt poolt suur osa tumedast, merelisest ainest koondunud basseinide keskele ja teiselt poolt asuvadki mitmed mered basseinides. Kuu nähtava poole basseinidest suurima mõõtmed küünivad 1160 kilomeetrini ning selles asub Vihmade meri. Teistest väärib märkimist poolenisti Kuu nähtaval küljel asuv Idamere bassein (läbimõõt 930 km), Nektari mere bassein (860 km), Niiskuse mere bassein (825 km). Kuid Kuu suurim bassein asub tema nähtamatul küljel ja kannab pikka nime Lõunapooluse-Aitkeni bassein. Tema läbimõõt on 2500 kilomeetrit ja suurim sügavus 13 kilomeetrit. Tegemist on terve Päikesesüsteemi suurima ja sügavaima põrkestruktuuriga.

Kuu tehiskaaslaste “Lunar Orbiter” lennu jälgimisel selgus, et basseinide kohal on raskusjõud tugevam. See on tingitud basseinide all oleva aine keskmisest suuremast tihedusest. Neid moodustisi hakati nimetama maskoniteks (lühend sõnast massikontsentratsioon) ja nad asuvad küllaltki pinna lähedal.

Juba enne Kuu-lende peeti tumedat ainet meredes ja basseinides vulkaaniliseks laavaks. “Apollo” astronautide poolt Kuul pinnalt kogutud proovid näitasidki, et tegemist on tõesti basaldiks nimetatava vulkaanilise kivimiga. Tänapäeval arvatakse, et mered on tekkinud kuni miljard aastat hiljem kui basseinid, milles nad asuvad. Seda näitab kraatrite väiksem tihedus nende pinnal ja nooremate basseinide tekkimisele kaasnevate moodustiste puudumine vanematel meredel. Pole siiski selge, kust see laava pärineb. Mõningatel juhtudel on laava välja voolanud basseini servaosas olevatest lõhedest.

Kivimiproovide vanuse määramine näitab, et basseinid on tekkinud 3,85 kuni 4,0 miljardit aastat tagasi toimunud intensiivse meteoriitidega (õigem oleks öelda küll asteroididega) pommitamise käigus. Sellele eelnes 4,0 kuni 4,5 miljardit aastat tagasi suhteline rahuperiood. Mered ja merelised alad basseinides moodustusid ajavahemikus 2,5 kuni 3,7 miljardit aastat tagasi. Sellest ajast on Kuu üldilme säilinud tänaseni. Hiljem on väiksemad kokkupõrked (võrreldes muidugi basseine põhjustanutega) tekitanud vaid hulga kraatreid.

Suurematest kraatritest üks nooremaid on Tycho (läbimõõt 85 km), mis on eriti hästi näha täiskuu ajal. Siis on hästi näha ka kraatrist lähtuvad heledad kiired, st. kraatri tekkimisel väljapaiskunud aine poolt tekitatud koosnevad pikad ja kitsad moodustised. Üks neist kiirtest ulatub koguni 2000 kilomeetri kaugusele teisele poole Vaikuse merd. Sinna maandunud “Apollo 17” astronautide poolt võetud pinnaseproovid näitasid kiire ja seega ka Tycho kraatri vanuseks vaid 110 miljonit aastat ning seetõttu pole kiired jõudnud veel tuhmuda. Silmapaistev kiirte süsteem on veel näiteks 90-kilomeetrise läbimõõduga Kopernikuse kraatril, millel vanust 800 miljoni aastat. Teised täiskuu ajal hästi nähtavad kiirtega kraatrid on Kepler, Aristarchos, Langrenus, Stevinus, Proklos. Viimasest lähtuvad kiired ebasümmeetriliselt, Vaikuse mere suunas neid ei kulge.

Kuu pind

Enne kosmoselendude ajastu algust arvati, et Kuu pind on kaetud paksu tolmukihiga. Juba esimeste automaatjaamade laskumine Kuule lükkas selle seisukoha ümber. Kuu pind osutus kaetuks pudeda, puudritaolise ainega, mida nimetatakse regoliidiks. Regoliit on hea paakuvusega, meenutades selles osas märga liiva. Automaatjaama “Surveyor 3” poolt pinnakihi uurimiseks kaevatud transheed olid suurepäraselt säilinud ka kahe ja poole aasta pärast, kui maandumiskohta külastasid “Apollo 12” astronaudid. Arvata võib, et astronautide poolt Kuu pinnale jäetud erakordselt selged jalajäljed säilivad seal miljoneid aastaid.

Regoliidi on tekitanud Kuu pinna pommitamine pisimeteoriitide ja Päikeselt lähtuva laetud osakeste voo poolt (nn. päikesetuul). Ka pinnal seni lebavad kivid pekstakse aja jooksul meteoriitide poolt puruks. Regoliidi paksus ulatub mõnest meetrist noortel meredel kuni mitmekümne meetrini kõige vanemates mandri piirkondades. Teda moodustavate osakeste keskmine läbimõõt on alla millimeetri, kuid on ka suuremaid osakesi. Peale kivimitükikeste sisaldab regoliit ka põrke käigus tekkinud klaasjaid osakesi. Sageli on osakesed selle klaasja ainega omavahel ühendatud. Üldiselt peegeldab regoliit tema all oleva pinna koostist, kuid esineb ka osakesi, mis on mõne kaugema kraatri tekkimisel saadud hooga kohale lennanud.

Suurem osa mandrite kivimitest on bretshadeks nimetatav keeruline segu teistest kivimitest. Mõned bretshad on iseäraliku keemilise koostisega ja neid kutsutake KREEP-iks. Nimi tuleneb nendes tavalisest rohkem esinevate elementide kaaliumi (K), haruldaste muldmetallide (ingl. k. Rare-Earth Elements) ja fosfori (P) nimede esitähtedest.

Kuna Kuul pole atmosfääri, siis pole seal midagi, mis temperatuure ühtlustaks ja kontrastid on selles osas väga suured. Keskpäeval tõuseb ekvaatoril temperatuur 110°C, öösel enne Päikese tõusu langeb aga -180°C. Kuu pinnakihi halva soojusjuhtivuse tõttu on sügavamal kui üks meeter temperatuur püsivalt umbes -50°C. Veel sügavamal hakkab temperatuur kasvama Kuu sisemusest tuleva soojuse tõttu.

Kuu siseehitus

Kuu siseehituse kohta on andnud kõige rohkem infot “Apollo” astronautide poolt paigaldatud neli seismograafi. Seismiliselt on Kuu väga vaikne, sest seal pole ei tuult, laineid, vulkanismi ega laamade liikumist. Kõige sagedasemad on Maa loodejõudude poolt perioodiliselt esilekutsutavad kuuvärinad. Need toimuvad sügaval (700 – 1100 km) ja on küllaltki nõrgad. Kuust endast tingitud kuuvärinad on haruldased, kuni miljard korda võimsamad ja toimuvad vaid 25 kuni 300 km sügavusel. Huvitaval kombel ei esine peaaegu üldse kuuvärinaid sügavusel 300 kuni 600 kilomeetrit. Mõlemat tüüpi kuuvärinate epitsentrid koonduvad vaid paari Kuu piirkonda. Kuuvärinaid tekitavad ka kraatrite külgedelt allaveerevad kivid ja pinnale langevad meteoriidid. Kunstlike kuuvärinaid tekitati programmi “Apollo” käigus, kukutades kasutatud maandumismoodulid Kuule.

Kuu ja Maa siseehitusel on väikseid sarnasusi ja suuri erinevusi. Kuu koor on paksem kui Maa koor, ulatudes 70 kilomeetrist nähtaval poolel 150 kilomeetrini tagaküljel. Koore erineva paksusega on ilmselt seletatav ka Kuu esi- ja tagakülje erinev välimus, kuna paksema koore tõttu ei pääsenud laava tagaküljel välja. Koore all on mantel, mis moodustab Kuust suurima osa. Seismiliste piki- ja ristlainete erinevus näitab, et Kuul on poolvedel tuum. Tuuma suurus pole täpselt teada, tema raadiuse hinnangud ulatuvad 100 kuni 400 kilomeetrini. Ta arvatakse koosnevat rauast. Kuu sisehituse ebasümmeetria tõttu on nihutatud ka Kuu raskuskese: geomeetrilise keskpunkti suhtes asub ta kolm kilomeetrit Maa suunas ja üks kilomeeter vasakul (Maalt vaadatuna).

Vaatamata vedelast rauast tuumale ei ole Kuul üldist magnetvälja, kuid mõnedes uuritud piirkondades on leitud kohalikke magnetvälju. Nende mõnesaja kilomeetrise ulatusega aladel küünib magnetvälja tugevus vaid miljondikuni Maa keskmisest. Ka on magnetiseerunud Kuu kivimid, seejuures seda tugevamalt, mida vanemad nad on. Ilmselt on Kuul olnud varasematel aegadel magnetväli.

Kuu tekkimine

Kuu tekke kohta on aegade jooksul esitatud mitmeid oletusi. “Apollo”-lendude alguseks valitsesid selles küsimuses kolm hüpoteesi:

  1. Kaksik-planeedi (“õe”) hüpoteesi järgi moodustusid Maa ja Kuu korraga ühest ja samast gaasi-tolmu pilvest.
  2. Lõhenemise (“tütre”) hüpoteesi järgi pöörles Maa kunagi nii kiiresti, et temast eraldus tükk, millest moodustuski Kuu.
  3. Haaramise (“abielunaise”) hüpoteesi järgi haaras Maa temast liiga lähedalt möödalennanud juba “valmis” Kuu enda ümber tiirlema.

Tõsiste raskuste tõttu tuli kõik need hüpoteesid kõrvale jätta. Praegu loetakse kõige tõepärasemaks nn. hiiglasliku kokkupõrke teooriat, mis sai alguse 70ndate keskel ja kujunes välja aastaks 1984. Selle järgi põrkas üle 4,6 miljardi aasta tagasi umbes Marsi suurune keha kokku Maaga. (Vanimad leitud Kuu kivimid on 4,36 miljardit aastat vanad, seega vanemad kui Maa vanimad kivimid). Kokkupõrke tulemusena paisati suur hulk tulist ainet orbiidile ümber Maa, kus sellest moodustuski Kuu. See hüpotees seletab muuhulgas ära Maa pöörlemiskiiruse ja selle, miks on Maal suurem tuum kui Kuul. Esialgu oli Kuu üleni kaetud laava ookeniga, mille paksus oli vähemalt 500 kilomeetrit.

Viimasel ajal on saadud huvitavaid andmeid veest või õigemini küll jääst Kuul. 1994. a. Kuu ümber tiirutanud ameerika automaatjaama “Clementine” tehtud radarmõõtmised näitasid, et Kuu lõunapooluse lähedal olevate kraatrite vallide varjus on tõepoolest jääd. Nimetatud kohtadesse ei ulatu kunagi päikesekiired, mis igal pool mujal jää kiiresti ära sulataks. Jää võiks pärineda Kuule aegaajalt langevatest komeedituumadest. “Clementine’i” saadud tulemusi kinnitas 1998. a. algul Kuu-orbiidile jõudnud USA automaatjaam “Lunar Prospector” (tõlkes “Kuu maavarade otsija”), mis oma neutron-spektromeetri abil leidis suure hulga jääd nii Kuu lõuna- kui ka põhjapooluse ümbrusest.

Aeg-ajalt on tulnud vaatlejatelt teateid salapärastest sähvatustest Kuul. Kui tegemist pole just silmapettega, siis võiks põhjuseks olla pragudest eralduva gaasi helendumisega. Vulkaanilist tegevust peetakse seejuures vähetõenäoliseks.

Allikas: Tartu Tähetorni Astronoomiaring 1997-98

2,478 total views, 2 views today