Wszystko o Księżycu

Księżyc, obok Słońca, jest największym i najjaśniejszym obiektem na niebie. Choć średnica naszego naturalnego satelity jest przeszło trzykrotnie mniejsza niż średnica Ziemi, a jego masa przeszło osiemdziesiąt razy mniejsza od masy naszej planety, to niewielka odległość (ok. 384 tys. km) sprawia, że rozmiary tarczy księżycowej są niemal identyczne jak rozmiary tarczy Słońca. Ta bliskość sprawia też, że nawet niewielka lornetka czy lunetka pozwala dostrzec kratery, nierówny brzeg tarczy, góry i "morza", a także szybkość, z jaką tarcza Księżyca przesuwa się na tle gwiazd stałych.

Morze Nektaru

Księżyc stanowi więc bardzo wdzięczny obiekt dla pierwszych amatorskich obserwacji astronomicznych. Dziś już za niewiele ponad sto złotych można kupić lunetkę o podobnej mocy jak ta, której 400 lat temu używał Galileusz, kiedy jako pierwszy człowiek spojrzał na niebo przez przyrząd optyczny. Nikt, kto w taki sposób popatrzy na Księżyc, nie pozostanie nieporuszony.

Księżyc od starożytności budził zainteresowanie nie tylko poetów i zakochanych, ale i uczonych. Obserwując cień Ziemi rzucany na tarczę satelity (w trakcie zaćmień Księżyca) i znając rozmiary Ziemi, starożytni potrafili wyznaczyć jego rozmiary i odległość, w jakiej się znajduje. Zapoczątkowane przez Galileusza obserwacje teleskopowe szybko doprowadziły do sporządzenia dość dokładnych map widocznej strony satelity. Jedna z najwcześniejszych została opublikowana w 1647 r. przez polskiego astronoma Jana Heweliusza, w jego dziele pt. "Selenografia". W 1651 r. włoski astronom, jezuita Giovanni Riccioli oznaczył ciemniejsze obszary na tarczy Księżyca jako "morza", o tak fantazyjnych nazwach jak np. Morze Nektaru (Mare Nectaris). Dziś wiemy, że nie ma tam wody (poza odkrytym w zeszłym roku, pochodzącym z komet lodem, w głębinach kraterów w pobliżu księżycowych biegunów). Ciemne i jasne miejsca są związane z ukształtowaniem terenu i cieniami rzucanymi przez księżycowe góry i zbocza kraterów. To w ten sposób na tarczy pojawiają się charakterystyczne plamy, które w oczach każdego chyba dziecka układają się na podobieństwo ludzkiej twarzy.

Księżyc nie świeci własnym światłem, ale odbitym światłem słonecznym (choć od powierzchni odbija się zaledwie ok. 7 proc. padającego na nią światła). Mimo to nazewnictwo wprowadzone przez Ricciolego utrzymało się i jest stosowane do teraz.

Niewielka odległość pomiędzy Ziemią a Księżycem sprawia, że stał się on jednym z pierwszych celów wypraw kosmicznych. Jak mała to odległość, można się przekonać na podstawie czasu, jakiego potrzebuje światło na jej pokonanie - jedną sekundę. Dla porównania: odległość Ziemia-Słońce to już 8 minut, a od widocznych gołym okiem gwiazd światło biegnie do nas przez lata, a nawet setki i tysiące lat.

Wschodzący lub zachodzący Księżyc, nisko nad horyzontem, wydaje się ogromny. Kilka godzin później (lub wcześniej), wysoko nad głową zdumiewa małymi rozmiarami. Oczywiście, w takim czasie odległość pomiędzy naszą planetą a jej satelitą się nie zmienia. Wrażenie ogromu tarczy Księżyca nad horyzontem jest złudzeniem. Nisko, tuż przy linii horyzontu, mamy skalę porównawczą: dom, drzewo, górę, słup linii wysokiego napięcia. Wysoko na niebie ta skala znika. Księżyc ginie na tle wielkiego, pustego nieba. To samo zjawisko dotyczy pozornych rozmiarów tarczy Słońca.

Księżyc obraca się wokół własnej osi z takim samym okresem, z jakim obiega naszą planetę - z Ziemi widzimy więc stale tylko jedną jego stronę. Takie uzgodnienie okresów tych dwóch obrotów jest wynikiem oddziaływania pomiędzy oboma ciałami niebieskimi. To samo oddziaływanie wywołuje na Ziemi przypływy i odpływy morza, a także powoduje, że Księżyc bardzo powoli, ale systematycznie oddala się od nas.

Pożytki z wyścigu

Już w 1959 r. ludziom udało się niejako dosięgnąć Księżyca. Radziecka sonda Luna 2 była pierwszym statkiem kosmicznym, który uderzył w powierzchnię innego ciała niebieskiego. W tym samym roku kolejna sonda, Luna 3, jako pierwsza sfotografowała niewidoczną stronę Księżyca. Rozpoczęła się wprawdzie zimnowojenna, ale jakże fascynująca rywalizacja pomiędzy USA a ZSRR o to, kto pierwszy zatknie na Księżycu flagę.

Od 1969 r. na Księżycu postawiło stopę dwunastu ludzi. Niestety, z powodów finansowych załogowe loty na Księżyc zostały wstrzymane w 1972 r. Dziś wielu krytykuje program Apollo, zarzucając, że nie przyniósł on ani wielkich korzyści naukowych, ani praktycznych. Nie są to usprawiedliwione zarzuty. Program kosmiczny przyniósł ogromny postęp w inżynierii materiałowej, chemii przemysłowej, przyczynił się do rozwoju komputerów i programów komputerowych, metod transmisji danych, medycyny lotniczej, techniki kosmicznej i wielu innych dziedzin.

Teflon i zapięcia na rzepy nie są więc jedynymi korzyściami, jakie ludzkości przyniosły loty na Księżyc. Dzięki nim poznaliśmy budowę Srebrnego Globu, skład chemiczny skał. Z dużym prawdopodobieństwem możemy określić, w jaki sposób powstał. Stało się to kilkadziesiąt milionów lat po uformowaniu się Ziemi (przed ok. 4,5 mld lat). Nasza bardzo jeszcze młoda planeta zderzyła się z jakimś obiektem wielkości Marsa. Z materii wyrzuconej w Kosmos, w wyniku zderzenia, powstał nasz naturalny satelita.

Jest on jedynym prawdziwym naturalnym satelitą Ziemi. W latach 60. i 70. krakowski astronom Kazimierz Kordylewski obserwował inne "księżyce" Ziemi, zwane też "księżycami Kordylewskiego". Są to dwie chmurki pyłu krążącego wokół naszej planety po takiej orbicie jak Księżyc, ale w odległości kątowej 60 stopni przed i za nim. Nie są to więc "stałe" obiekty. Ich istnienie i własności są kwestionowane. Nie jest też jasne, czy są to obiekty trwałe, i w jakiej skali czasowej. Miejsca, w których się znajdują, stanowią w układzie Ziemia-Księżyc swoiste "kosze na odpadki" - co do nich wpada, przez długi czas tam zostaje.

Niepraktyczne i romantyczne

Nie należy zapominać o wielkim, symbolicznym znaczeniu, jakie miało lądowanie ludzi na Księżycu i ich bezpieczny powrót na Ziemię. Poza argumentem o wyższości demokracji nad komunizmem, stanowiło ono inspirację i motywację dla wielu młodych ludzi na całym świecie, którzy wybierali ścisłe i techniczne kierunki studiów. Optymizm poznawczy i techniczny wydawał się niczym niezmącony. Amerykańskie i radzieckie uniwersytety i instytuty naukowe przeżywały wielki rozkwit. Ogłaszając program Apollo, prezydent Kennedy powiedział: "Zdecydowaliśmy się w ciągu nadchodzących dziesięciu lat polecieć na Księżyc i dokonać innych rzeczy nie dlatego, że są łatwe, ale właśnie dlatego, że są trudne, a przez to zmuszą nas do lepszej organizacji i wykorzystania wszystkich naszych umiejętności".

Ludzkość zawsze realizowała ambitne cele, podejmowane z zupełnie niepraktycznych powodów: piramidy egipskie, gotyckie katedry, odkrywcze podróże to tylko przykłady. Chyba ostatnim takim wielkim, idealistycznym celem była podróż na Księżyc. Pod rządami neoliberalnymi ludzkość zapomniała o swoich ambicjach, możliwościach i prawdziwych źródłach dzisiejszego dobrobytu, jakimi jest nauka i technika.

Program Apollo był spełnieniem odwiecznych marzeń, których wyrazem były takie dzieła, jak "Sen" Jana Keplera (pierwsza w dziejach książka fantastyczno-naukowa, opisująca na początku XVII wieku podróż ludzi na Księżyc!), "Z Ziemi na Księżyc" czy "Wokół Księżyca" Juliusza Verne’a bądź słynny film Georges’a Méli?sa "Podróż na Księżyc". Księżyc funkcjonuje w kulturze, sztuce, języku i życiu codziennym na wiele sposobów.

Obserwacje Księżyca służyły do mierzenia upływu czasu. Wiele kalendarzy używało miesięcy księżycowych. Obserwacje zakrywania gwiazd przez tarczę naszego satelity były używane w XVIII wieku przy wyznaczaniu długości geograficznej (przez porównywanie chwili zajścia zjawiska wg czasu lokalnego, z czasem wyznaczonym w tabelach wg czasu odpowiadającego położeniu któregoś z obserwatoriów astronomicznych). Księżyc odgrywał ważną rolę symboliczną w poezji i malarstwie. Pojawia się w Apokalipsie wg św. Jana (i dlatego bywa malowany o stóp wizerunku Matki Bożej). Niezliczone wiersze o Księżycu pisali poeci (np. Gałczyński czy Lorca, ale pewnie większość innych też). Na Księżyc uciekał Pan Twardowski, a Jean de La Fontaine napisał bajkę o schowanej między szkłami teleskopu myszce ("Zwierzę na Księżycu"). W języku codziennym mamy niezliczone powiedzonka w rodzaju: "spaść z księżyca", "księżycowy krajobraz", "księżycowe pomysły", "działki na księżycu" (w zastępstwie Inflantów dawanych kiedyś przez Pana Zagłobę). Po angielsku lunatic oznacza kogoś, kto po polsku "spadł z Księżyca" (nieszkodliwego wariata).

Czyj jest Srebrny Glob

Po długich latach przerwy ludzie ponownie zaczynają się interesować Księżycem. W 2004 r.

prezydent USA George W. Bush ogłosił program powrotu na Księżyc. Wprawdzie tej deklaracji nie towarzyszyło przyznanie odpowiednich środków na pełną realizację programu, ale kilka bezzałogowych misji księżycowych zostało zrealizowanych. Dzięki nim odkryto np. wodę na powierzchni ziemskiego satelity. Zainteresowanie wysłaniem człowieka na Księżyc wykazują też Chiny i Europejska Agencja Kosmiczna (ESA). Moim zdaniem tym razem to nie polityczno-militarna rywalizacja, ale cele naukowe i ekonomiczne mają być siłą napędową projektów. Księżyc wydaje się niezbędną bazą dla przyszłych misji załogowych, np. na Marsa. Powierzchnia naszego satelity jest też bardzo dogodnym miejscem do prowadzenia wielu obserwacji astronomicznych. Jako jeden z celów ekonomicznych podawana jest eksploatacja księżycowych zasobów helu. Ten pierwiastek występuje na Ziemi w bardzo niewielkich ilościach. Jednocześnie jest on bardzo cenny ze względu na zastosowania w kriogenice.

Znaleziona na Księżycu woda mogłaby ułatwić eksploatację naszego satelity. Można by z niej produkować wodór i tlen - paliwo do silników rakietowych.

To wszystko rodzi pytania o status prawny Księżyca. Choć na jego powierzchni znalazły się flagi USA i ZSRR (te ostatnie dostarczone przez sondy bezzałogowe), to żaden kraj nie rości sobie praw do naszego satelity. Traktat o Przestrzeni Kosmicznej z 1967 r. zabrania umieszczania na Księżycu broni i wykorzystywania go w celach militarnych, i nadaje mu taki status, jaki mają wody międzynarodowe. Czy w przypadku odkrycia na Księżycu jakichś cennych zasobów uda się ten status zachować, to dopiero zobaczymy.

Robert Zubrin, amerykański inżynier kosmiczny, znany propagator załogowych wypraw na Marsa, zapytany przeze mnie, do kogo będzie należał Mars po skolonizowaniu go przez osiadłych tam Ziemian, odpowiedział bez wahania: "do Marsjan" (czyli tych Ziemian, którzy tam przybyli lub się nawet już tam urodzili).

Czyżby Księżyc miał należeć do Lunatyków?

STANISŁAW BAJTLIK (ur. 1955) jest astrofizykiem, zajmuje się kosmologią, pracuje w Centrum Astronomicznym im. Mikołaja Kopernika PAN w Warszawie.