Kuu

Kuu (symboli: 16px|☾) on Maan ainoa luonnollinen kiertolainen ja aurinkokunnan viidenneksi suurin kuu. Sen säde on 27 prosenttia Maan säteestä, mikä tekee siitä aurinkokunnan suhteessa emoplaneettaansa suurimman kuun. Kuun massa on 1,23 prosenttia ja tiheys 61 prosenttia Maan vastaavasta. Se kiertää Maata keskimäärin noin 384 400 kilometrin etäisyydellä.

Kuu on vuorovesilukkiutunut Maan kanssa. Tämä tarkoittaa, että Kuusta on kääntynyt Maahan päin aina sama puoli, jolloin niin sanottu Kuun etäpuoli jää aina näkymättömiin. Kuu heijastaa Auringon valoa, ja on taivaan toiseksi kirkkain kohde Auringon jälkeen. Noin kuukaudessa Kuu käy läpi säännölliset vaiheet uusikuusta puolikuun kautta täysikuuhun. Erityisesti tämä on tehnyt Kuusta tärkeän kulttuurillisen ikonin, jolla on ollut suuri vaikutus eri kansojen ajanmittaukseen, mytologiaan ja taiteeseen.

Kuun uskotaan syntyneen samoihin aikoihin kuin Maankin, lähes 4,5 miljardia vuotta sitten. Synnystä on esitetty useita erilaisia teorioita, joista suosituin on törmäyshypoteesi. Törmäyshypoteesin mukaan nuoreen Maahan törmäsi noin planeetta Marsin kokoinen kohde, protoplaneetta Theia. Törmäyksessä Maan kiertoradalle jääneestä materiaalista muodostui Kuu.

Ensimmäinen miehittämätön luotain laskeutui Kuun pinnalle vuonna 1959. Miehitetty Apollo 8 kiersi Kuun vuonna 1968. Kuu on ainoa vieras taivaankappale, jonka pinnalla ihminen on kävellyt. Vuosina 1969–1972 Kuuhun laskeutui kuusi miehitettyä avaruuslentoa, joista ensimmäinen oli Apollo 11 heinäkuussa 1969. Vuoden 1972 jälkeen Kuuhun on lähetetty vain tieteellistä työtä tekeviä miehittämättömiä luotaimia.

Historia Synty

thumb|left|200px|Vallitsevan teorian mukaan noin Marsin kokoinen protoplaneetta törmäsi Maahan. Törmäyksestä singonnut aines synnytti kaasurenkaan, josta tiivistyi ja kasautui Kuu.

Useimmat tieteilijät ovat nykyisin sitä mieltä, että Kuu syntyi 4,5 miljardia vuotta sitten Theia-nimisen protoplaneetan törmättyä Maahan. Tämä teoria syrjäytti kilpailevat teoriat 1980-luvulla. Teorian todisteena ovat Apollo-astronauttien Kuusta keräämät kivet, joista on löytynyt materiaalia toisesta planeetasta.

Theian törmättyä Maahan kummankin kappaleen ytimet sulautuivat yhteen. Osa ympäröivästä vaippa-aineksesta sinkoutui ulos ja höyrystyi. Siitä muodostui Maata kiertävä irtoaines- ja pölypilvi, joka tiivistyi Kuuksi ehkä satojen miljoonien vuosien kuluessa.Montgomery 2009, s. 218–219. Kuun kiertorata alkoi loitontua, koska Kuun Maahan aiheuttama vuorovesipullistuma veti Kuulle lisää vauhtia ja siirsi energiaa Maan pyörimisestä Kuuhun.

Muotoutuminen Kuun syntymän jälkeen sen pintaa pommitti lähes puolen miljardin vuoden ajan aurinkokunnan planeettojen syntymästä ylitse jäänyt aines. Törmäysten energia synnytti Kuuhun yli 480 kilometrin syvyisen sulan magmameren. Sen pinnalle kohosi alumiinista, piistä, hapesta ja kalsiumista muodostuneista kiteistä eli plagioklaasista muodostunutta kuonaa. Sen jäähtyessä anortosiitiksi Kuu sai ensimmäisen kuorensa, josta Kuun ikivanhat ylänköalueet ovat muodostuneet. Pommitusten lakattua kuori jäähtyi lähes kokonaan ja muuttui liikkumattomaksi noin 50 miljoonassa vuodessa. Kuoreen kertyi lisää ainetta altapäin, ja paikoittain sen puhkaisivat magmavirrat, jotka synnyttivät ylänköalueille tulivuoria.Whitehouse 2004, s. 291–294.

Raskaimpien alkuaineiden painuessa alaspäin Kuulle muodostui rauta-nikkeliydin. Samalla sen pinnalle syntyi laajoja altaita suurissa törmäyksissä 500 miljoonan vuoden aikana 4,5–4 miljardia vuotta sitten. Noin 100 kilometrin läpimittaiset asteroidit synnyttivät Australen, Nubiumin, Tranquilitatiksen ja Focunditatiksen altaat. Uudemmat törmäykset hävittivät vanhempien törmäyksien jälkiä, joita saattaa kuitenkin vielä heikosti erottua. Yksi suurimmista törmäyksistä synnytti Kuun etelänavan ympärille valtavan Aitkenin altaan, joka on aurinkokunnan suurin kuoppa. Kaikki suuret altaat olivat syntyneet viimeistään 3,9 miljardia vuotta sitten, kun aurinkokunnassa vaeltaneet suuret kappaleet olivat jo ehtyneet. Altaat täyttyivät seuraavien satojen miljoonien vuosien aikana Kuun sisuksista nousseesta sulasta laavasta. Koska Kuun kääntöpuolella kuori on paksumpaa, sinne ei tummia laava-altaita eli ”meriä” juurikaan syntynyt. Laavan purkautuminen päättyi 3,5 miljardia vuotta sitten. Sen jälkeen ovat vielä syntyneet jotkin nykyisin parhaiten näkyvistä kraattereista, kuten Kopernikus vähän yli miljardi vuotta sitten ja Tycho hieman yli 100 miljoonaa vuotta sitten. Geologisesti Kuussa ei enää tapahdu paljoakaan, sillä vulkaaninen toiminta on lakannut ja törmäyksiäkin tapahtuu paljon aikaisempaa harvemmin.Whitehouse 2004, s. 294–299.

Fyysiset ominaisuudet

Koostumus thumb|Kuun rakenne. Sisällä rautaydin, joka on osittain kiinteä, osittain sulanut. Sen ulkopuolella vaippa ja kuori. Kuun mineraalit ovat samoja kuin Maassa.Montgomery 2009, s. 220. Kuussa on merkittävä määrä jäätynyttä vettä, joka on todennäköisesti peräisin aurinkotuulesta.

Kuun kuoren paksuus on 50–65 kilometriä, kääntöpuolella noin 13 kilometriä enemmän kuin Maahan näkyvällä puolella. Kuun pinnan vaaleat alueet ovat koostumukseltaan Maan vaipan kaltaisia. Ne koostuvat lähinnä anortosiitista ja breksiasta. Tummat alueet, ”meret”, koostuvat basaltista, joka nousi pinnalle valtavissa törmäyksissä yli kolme miljardia vuotta sitten. Sen jälkeen Kuun sisus on ollut melko rauhallinen.

Kuoren alapuolella on vaippa, joka ulottuu yli 1 000 kilometrin syvyyteen. Vaippa koostuu lähinnä silikaattimineraaleista, kuten Maankin vaippa. Metalleja Kuun vaipassa on vähemmän kuin Maassa.

Kuun massa 7,346 × 1022 kg on 1,2 prosenttia ja keskitiheys 3,344 g/cm3 on 61 prosenttia Maan vastaavasta. Kuun matala tiheys merkinnee sitä, että sen rautaydin on pieni, arviolta noin 450 kilometriä halkaisijaltaan. Ydin on osittain sulanut. Sen massa on noin 4 prosenttia Kuun kokonaismassasta. Raudan vähäisyydestä johtuen Kuun magneettikenttä on heikko.

Kuulla ei ole varsinaista kaasukehää. Sen vuoksi pinnan lämpötilat vaihtelevat Kuun vuorokauden aikana +130 ja −200 celsiusasteen välillä.

Pinnanmuodot

thumb|Erityyppisiä kraattereita, joista kuvassa suurimpana Daedalus. Kuun maisemaa hallitsevat tummat basalttimeret ja vaaleat ylängöt. Meret muodostavat pinta-alasta 17 prosenttia. Ylängöt ovat rosoisia ja täynnä törmäyskraattereita, joita on enemmän eteläisellä pallonpuoliskolla kuin pohjoisella.

Kuun kraatterit ovat syntyneet asteroidien, komeettojen ja meteoriittien törmäyksissä.Montgomery 2009, s. 226–228. Ne jaetaan neljään luokkaan: vallitasankoihin, rengasvuoriin, varsinaisiin kraattereihin sekä pikkukraattereihin tai kraatterikuoppiin. Vallitasangot ovat halkaisijaltaan 60–300 kilometriä. Niitä ympäröi mahtava reunavalli, joka voi olla jo sortunut tai myöhempien meteoriittien murskaama. Vallitasangon pohjalla on usein kraattereita, rotkoja ja kukkuloita. Rengasvuoret ovat halkaisijaltaan noin 20–100 kilometriä. Niitä ympäröi tasainen ja selvästi erottuva reunavalli, jonka sisärinteet laskeutuvat tavallisesti portaittain. Kraatterin pohjalla kohoaa keskusvuori. Varsinaiset kraatterit ovat halkaisijaltaan 5–60 kilometriä. Ne ovat useimmiten pyöreitä ja selväpiirteisiä, eikä niiden sisärinteissä ole portaittaista rakennetta tai pohjalla keskusvuorta. Pikkukraatterit tai kraatterikuopat ovat halkaisijaltaan alle 5 kilometriä. Kuun suurin törmäyskraatteri Aitkenin allas on halkaisijaltaan 2 500 kilometriä. Kuun eteläpuolella erottuu hyvin Tycho, josta lähtee sädemäisesti kirkkaita viiruja.

Kuun onkaloissa on isoja luolia ja ehkä myös luolaverkostoja. Syvissä luolissa ihmiset voisivat olla turvassa haitalliselta avaruussäteilyltä.

thumb|350px|Kuun vuoria. Montes Apenninus -vuoriston pohjoisosaa 105 kilometrin korkeudesta kuvattuna. Kuun vuoret ovat muotoutuneet törmäyksissä. Useimmat niistä reunustavat jättimäisiä, laavan täyttämiä törmäysaltaita. Näkyvän puolen korkeimmat huiput ovat Montes Apenninus -vuoristossa. Korkein vuori on Mons Huygens, joka kohoaa yli 5 kilometriä tasangon yläpuolelle.Montgomery 2009, s. 229. Kuun vuoret ovat laakeampia kuin Maan vuoret. Niiden rinteiden kaltevuus on yleensä alle 20 astetta, harvoin yli 30 astetta. Yksittäiset vuoret ovat reunavallien jäännöksiä, ja niitä on ainoastaan merissä ja valtamerissä.

Kraatterilaaksoja on syntynyt, kun meteoriitti on hajonnut sirpaleiksi ja aiheuttanut pitkän yhtenäisen päällekkäisten törmäysaltaiden jonon. Laavalaaksot ovat romahtaneita laavaonkaloita tai -kanavia. Murtumalaaksot ovat syntyneet luultavasti Kuun kuorikerrosten murtuessa.

Kanavan kaltaiset laaksouomat eli rillit voivat olla satojen kilometrien pituisia. Eniten niitä on merialueilla. Mutkaiset uomat ovat luultavasti muinaisia laavatunneleita tai -kanavia ja suoremmat uomat halkeamia.Montgomery 2009, s. 230.

Vallit ovat pitkittäisiä harjannemuodostumia, joiden toinen rinne on toista korkeampi. Niiden pituus, korkeus ja muoto vaihtelevat suuresti. Vallit ovat mahdollisesti syntyneet Kuun kuoren siirroksissa, joita ovat aiheuttaneet törmäykset ja laavapurkaukset.Montgomery 2009, s. 231.

Useimmat Kuun muodostumien nykyisistä nimistä antoi italialainen astronomi Giovanni Riccioli, joka myös kehitti vuonna 1651 periaatteen Kuun pinnanmuotojen nimeämiselle. Kraatterit on nimetty kuuluisien tiedemiesten ja filosofien mukaan, meret säiden ja mielentilojen mukaan ja vuoret ja vuoristot Maan vuoristojen mukaan.Spix 2014, s. 3. Alla olevassa kuvassa on Kuun näkyvän puolen kohteita nimineen ja niiden englanninkielisine käännöksineen. Sinisellä meret, keltaisella kraatterit.

450px|left

Suhde Maahan Etäisyys ja rata thumb|350px|Kuun asema Maahan nähden, sen kiertorata ja keskimääräinen etäisyys Maasta. Kuu on todellisuudessa paljon kauempana Maasta kuin kuvassa. Kuun etäisyys Maasta vaihtelee noin 357 000 kilometristä noin 406 000 kilometriin. Tämän vuoksi myös Kuun näennäinen halkaisija vaihtelee 29,4:stä 33,5:een kaariminuuttiin. Kuu etääntyy Maasta noin 3,8 senttimetriä vuodessa.

Kuu kiertää Maata ellipsin muotoisella radalla, joka on 5,1 astetta kallellaan Maan ratatason suhteen. Kuun ratataso kiertyy ja tekee yhden kierroksen 18,6 vuodessa. Myös Kuun deklinaation vaihteluväli muuttuu samassa jaksossa. Lisäksi Kuun radan Maata lähinnä olevan pisteen suunta tekee 8,8 vuodessa täyden kierroksen.

thumb|Kuu kiertää Maan samassa ajassa, kun Maa kiertää oman akselinsa ympäri noin 29,5 kertaa. Kuun kiertoaikaa Maan ympäri kutsutaan kuukaudeksi. Kuun kiertoaikaa ympäröivään tähtiavaruuteen verrattuna kutsutaan sideeriseksi kuukaudeksi. Sen pituus on 27 vuorokautta 7 tuntia 43 minuuttia. Kuun vaiheisiin liittyvää, esimerkiksi kahden täydenkuun välistä aikaa kutsutaan synodiseksi kuukaudeksi. Sen pituus on 29 vuorokautta 12 tuntia 44 minuuttia. Näiden kuukausien pituuksien ero johtuu siitä, että Maa kiertää Aurinkoa.

Kuun pyörähdysaika oman akselinsa ympäri on lukkiutunut samaksi kuin sen kiertoaika Maan ympäri. Siten Kuusta on aina sama puoli Maata kohti. Lukkiutuminen johtuu Maan aiheuttamasta massajakauman epäsymmetrisyydestä ja vääntömomentista, joka hidasti Kuun pyörimistä ja lopulta kulutti sen lähes kokonaan. Myös Kuu hidastaa koko ajan Maan pyörimistä.

Koska Kuusta on aina sama puoli kääntyneenä Maata kohti, vasta avaruusluotaimilla pystyttiin kartoittamaan kokonaan Maahan kaukoputkella suoraan näkymätön Kuun kääntöpuoli. Näkyvä osa Kuun pinnasta on kuitenkin hiukan enemmän kuin puolet (noin 59 %), sillä pääasiassa Kuun radan muodon vuoksi se näennäisesti hieman huojahtelee puolelta toiselle.

Vaiheet

thumb|350px|Kuun vaiheet pohjoisella pallonpuoliskolla touko-kesäkuussa 2005. Uusikuu 8. toukokuuta ja 6. kesäkuuta, täysikuu 23. toukokuuta.