Månen

Månens bane er med tilnærmelse en ellipse med Jorden i det ene brændpunkt. Bl.a. indvirkningen fra Solen og fra tidevandskræfter gør dog, at en præcis udregning af banen kræver en kompliceret empirisk formel. Fx fjerner Månen sig til stadighed fra Jorden med en hastighed af 3,8 centimeter om året på grund af gnidningsmodstanden mellem tidevandsbølgen og havbunden: Modstanden forskyder bølgen i forhold til Månen og ændrer Jordens tyngdefelt, hvilket giver en lille ekstra acceleration af Månen væk fra Jorden. For ca. 4 milliarder år siden var Månen så tæt på Jorden, at den gennemsnitlige tidebølge var på 400 meter (mod 36 centimeter i dag). Samtidig betyder gnidningen en opbremsning af Jordens rotation. Studiet af vækstlag i visse kalkskallede organismer har vist, at Jorden for 400 millioner år siden havde en døgnlængde på 22 h.

Måneformørkelser indtræffer, når Månen passerer gennem Jordens skygge, mens solformørkelser skyldes, at Jorden bevæger sig gennem Månens skygge.

Englænderen Thomas Harriot (1560-1621) i 1609 og Galilei i 1609-1610 var de første til at bruge kikkert til måneobservationer. Galilei identificerede bl.a. bjerge og kratere på Månens overflade. De store, mørke, jævne, overlappende områder, der er synlige med det blotte øje, fik navnet have (latin mare, pluralis maria), mens de lyse områder blev kaldt lande (latin terra, pluralis terrae); i dag kaldes de sidstnævnte højlande. Havene udgøres af 5-6 kæmpemeteorkratere, som blev dannet inden for de første 500-800 millioner år af Månens historie. Sært nok har disse kæmpemeteorer kun ramt Månens synlige side. Kæmpemeteornedslagene forårsagede lokal opsmeltning, der sendte lava ud i bunden af meteorkraterne. Herved opstod den relativt glatte og kraterfattige overflade i havene. Det skal understreges, at der aldrig har været flydende vand i Månens have; navnet "have" er givet, længe inden man havde nogen idé om Månens geologiske historie. Målinger har i 1998 vist, at der findes is i bunden af meteorkratere nær polerne, hvor der næsten intet sollys kommer. Isen udgør kun 0,3-1% af de løse overfladebjergarter og stammer sandsynligvis fra kometer, der har ramt Månen i en ikke så fjern fortid.

Højlandene er den oprindelige overflade, der er stærkt præget af meteorkratere. Ud over mangfoldige kratere findes også forkastninger og sinusformede riller. Årsagen til dannelsen af de sidste er stadig uafklaret. Hele Månen er dækket af regolit (løse, knuste bjergarter), der er knust ved talrige meteornedslag gennem milliarder af år. Kraterdannelse er den dominerende geologiske proces på Månen i modsætning til Jorden, hvor konvektion i kappen skaber kontinentaldrift og bjergkædedannelse, mens talrige klimatisk relaterede processer forårsager erosion. Ingen af disse for Jorden så vigtige processer har spillet en rolle for Månens geologiske udvikling. Regolitten består af bjergartsfragmenter i størrelser fra finsand til kæmpeklodser på flere hundrede meter, den såkaldte megaregolit. Megaregolitten menes at være 10-50 kilometer tyk i højlandene og højst et par kilometer tyk i havene.

Temperaturen på Månens overflade varierer fra ca. 130 °C på dagsiden til ca. −160 °C på natsiden.

Italieneren G.B. Riccioli (1598-1671) udgav i 1651 et månekort, hvor han navngav mange strukturer på overfladen. Havene og lignende områder, bl.a. "søer" og "sumpe", fik symbolske navne (fx Mare Tranquillitatis 'Stilhedens Hav'), bjergkæder fik jordiske navne (fx Pyrenæerne), mens kratere blev opkaldt efter kendte videnskabsmænd (fx Tycho og Copernicus). Disse principper er stort set fulgt siden. I dag bestyres de af Den Internationale Astronomiske Union; der findes over 1200 navngivne strukturer på Månen.

Månens indre struktur er meget særpræget, idet den i modsætning til Jorden og de andre terrestriske planeter tilsyneladende fuldstændigt mangler en jern-nikkel-metalkerne. Både Månens lave massefylde og seismologiske målinger viser, at hvis Månen har en kerne, kan den højst udgøre 5% af Månens masse; i Jorden udgør kernen 32%. Kappen, der ligger under megaregolitten, fortsætter således helt ind til centrum. Der forekommer små måneskælv i en dybde af ca. 800 kilometer, hvilket formodentlig skyldes en faseovergang i denne dybde.

En tilfredsstillende teori for Månens dannelse skal kunne gøre rede for en række kendsgerninger, som bl.a. Apollomissionerne har bidraget med: 1) Månen har ingen eller en meget lille metalkerne, men metallet var formentlig til stede i det oprindelige materiale og er blevet fjernet i dannelsesprocessen. 2) Månens masse er meget stor i forhold til Jordens masse. 3) Månen og Jorden har tilsammen et impulsmoment, der er større end andre planet-måne-systemers. Dette tyder på en vekselvirkning med en anden planet. 4) Månen er meget fattig på flygtige grundstoffer. Nogle grundstoffer er 10.000 gange sjældnere end i de primitive meteoritter, der formodentlig er udgangsmaterialet. Dette tyder på, at Månen har oplevet en voldsom opvarmning tidligt i sin geologiske historie. 5) Månen har haft et magmaocean, dvs. at Månen har været delvis smeltet ned til ca. 400 kilometers dybde. Også dette tyder på en meget voldsom opvarmning. 6) Månebjergarterne ligner jordiske bjergarter i deres sammensætning af iltisotoper, hvilket tyder på, at måne- og jordmaterialet har samme oprindelse. 7) Varmestrømmen fra Månens indre tyder på, at Månen indeholder samme koncentrationer som Jorden af de radioaktive grundstoffer U, Th og K. Dette peger igen på en fælles oprindelse af Jorden og Månen.

Der findes i dag ikke en alment accepteret teori for Månens dannelse. Der er fem mulige teorier, og de tilgængelige data tillader ikke at udskille den rigtige. Den for øjeblikket fremherskende teori siger, at Månen opstod ved en fremmed og nu knust planets sammenstød med Jorden. Ved sammenstødet blev den fremmede planets metalkerne enten slynget ud i rummet væk fra Jord-Måne-systemet, eller den forblev på Jorden, mens silikatdelene af den fremmede planet sammen med silikater fra Jordens kappe kom til at udgøre Månen. En anden næsten lige så sandsynlig teori er, at Jorden og Månen er dannet ved et relativt stille sammenfald af en sky af støv og gas, hvor Jordens dannelse er foregået en lille smule hurtigere end Månens, hvilket har tilladt Jorden at opsamle de tungere metalholdige støvpartikler. En tredje teori siger, at Månen er dannet, ved at en fremmed planet har passeret meget nær Jorden uden dog at ramme. Herved har Jordens tidefelt revet den indkomne planet i stykker, og mens den tunge metalkerne er fortsat ud i rummet, blev de knuste silikatpartikler fanget i en bunden bane omkring Jorden og samledes senere til Månen. En fjerde teori siger, at Månen slet og ret er en indfangen planet. Dette er dog en meget usandsynlig hændelse, og teorien har svært ved at forklare Månens manglende metalkerne. En femte teori, som allerede blev foreslået i 1800-tallet, går ud på, at Månen er dannet af materiale udslynget fra ækvatoregnene på en meget hurtigtroterende tidlig Jord. Den er ikke sandsynlig, da Jorden skulle have haft en ekstraordinært stor rotationshastighed, som Jord-Måne-systemet så igen skulle være sluppet af med på ukendt vis.

Indtil slutningen af 1950'erne kom hele vores viden om Månen fra teleskopobservationer fra Jorden. Udforskningen af Månen med rumsonder begyndte med de sovjetiske sonder Luna, der bl.a. fotograferede Månens bagside. De amerikanske sonder Ranger 7-9 gav i 1964-1965 meget detaljerede billeder, inden de knustes mod Månens overflade, mens de sovjetiske Zond var forbiflyvninger. Luna 9 var i 1966 den første, der landede uskadt på Månen. Dette lykkedes også for USA med sonderne Surveyor, der sammen med Lunar Orbiter 1-5, som gennemførte en kortlægning af overfladen og en måling af Månens tyngdefelt, var et led i forberedelserne til de bemandede missioner i Apolloprojektet. Den første bemandede landing på Månen fandt sted den 20. juli 1969 (amerikansk tid), da Neil Armstrong fra Apollo 11's landingsmodul satte det første fodaftryk i månestøvet. Apollomissionerne hjembragte over 500 kilo månebjergarter, som stadig opbevares og studeres på Johnson Space Center i Texas. Blandt de vigtigste målestationer, som Apolloastronauterne opsatte, var fire seismiske stationer, to varmestrømsmålestationer og et spejl. Det sidste blev brugt til at reflektere en laserstråle fra Jorden tilbage igen. Ved at måle den tid, strålen bruger på at komme tilbage, kan man meget nøjagtigt måle afstanden til Månen. På denne måde har man vist, at Månen fjerner sig fra Jorden med 3,8 centimeter om året. Varmestrømsmålingerne har vist, at Månens og Jordens indhold af radioaktive grundstoffer (U, Th og K) er næsten ens. Endelig har de fire seismiske stationer vist, at Månen er fuldstændig størknet, og målinger af de seismiske bølger efter nedslag af satellitter og meteoritter har afsløret aspekter af Månens indre struktur.

Tre ubemandede Luna-sonder bragte i 1970'erne også små prøver (ca. 100 gram) tilbage til Jorden.

Clementine, opsendt i 1994, var en amerikansk militær satellit, der blev afprøvet ved en kortlægningsmission på Månen. Clementine observerede vand på Månens overflade, men på grund af en fejl på satellitten mistede man kontakten med sonden. De vigtige resultater blev derfor først bekræftet af Lunar Prospector, der blev opsendt af NASA i 1998. Se også månekøretøj.

• Månens symbolik
• Månens eologiske historie