Наші предки з незапам'ятних часів обожнювали Місяць. Майже всі політеїстичні релігії персоніфікували її як божество жіночої статі - можливо, через збіг періодичності місячних фаз і тривалість менструального циклу. Мінливим ликом Місяця зайнялися і перші астрономи.
Зачатки наукового розуміння природи Місяця сформувалися задовго до винаходу телескопа. Ще давньогрецькі мислителі бачили в ній шароподібне тіло, що обертається навколо Землі і світить відображеним сонячним світлом. У III столітті до нашої ери великий астроном Аристарх Самоський вирахував, що відстань між Місяцем і Землею становить 60 земних радіусів (результат Аристарха виявився дивовижно точним - насправді воно коливається між 55 і 63 радіусами). У темних областях місячного диска греки бачили водойми, а в світлих - сушу. Звідти і пішла традиція називати морями місячні зони, що володіють найменшою відображальною здатністю.
Імена земні та місячні
Зліва - карта Йоганна Гевеліуса (1647), який називав деталі місячної поверхні згідно із земними географічними назвами. Справа - більш звична нам карта Джованні Річовіолі (1651).
Галілео Галілей, який першим направив у небеса зорову трубу, склав і перший звіт про телескопічні спостереження Місяця, який представив в опублікованій 1610 року книзі Siderius Nuncius. 32-кратне збільшення його інструменту дозволило встановити, що поверхня нашого супутника покрита горами і сплякана поглибленнями. Галілей утримався від їхнього найменування, але в середині XVII століття це почали робити інші астрономи. Саме в ті часи виникла традиція називати місячні кратери на честь знаменитих вчених, залишаючи за морями право на піднесено-поетичні титули. Її заклали астрономи Джованні Баттіста Річовіолі і Франческо Грімальді, чия місячна карта була опублікована в 1651 році. Саме тоді з'явилися кратери Тихо, Гіппарха, Коперника і Архімеда, море Дощів і море Спокою.
У міру прогресу телескопобудування вдосконалювалася і місячна картографія. Найвищим досягненням на цьому шляху стала публікація «Фотографічного місячного атласу», який у 1960-х роках підготували фахівці Арізонського університету та американських ВПС.
Сріблястий лик
У XIX столітті на допомогу науці про Місяць прийшла фізика. Близько двохсот років тому Франсуа Араго зауважив, що місячному світлу притаманна слабка лінійна поляризація, яку він приписав впливу місячної атмосфери. Зараз ми знаємо, що повітря там немає зовсім, так що це пояснення в корені невірно. Левова частка місячної поверхні вкрита дрібно подрібненими породами, розбитими незліченними ударами невеликих метеоритів. Цей товстий шар, який називається реголітом, поляризує відображене сонячне світло.
Наявність реголіту пояснює ще одну унікальну особливість місячного блиску. Фотометричні вимірювання показують, що яскравість повного Місяця перевищує яскравість половинної зовсім не вдвічі, а в одинадцять разів! Звідси випливає, що відбивна здатність місячної речовини різко зростає, якщо кут падіння сонячних променів наближається до вертикалі. Причина цього ефекту полягає в тому, що частинки реголіту спрощені безліччю тріщин, в яких втрачається значна частина падаючого світла. Це поглинання мінімальне, якщо спостерігач дивиться з боку, звідки падає промінь, що якраз і відбувається в повний місяць. При радіолокаційному скануванні Місяця цей ефект відсутній, оскільки довжина хвилі радарного променя багато більше величини тріщин.
Дивний супутник
Земля з її супутником у Сонячній системі виглядає досить екзотично. Незрозуміло, наприклад, чому Місяць всього в 81 раз легше Землі. Титан, найбільший із супутників Сатурна, по масі поступається планеті-господині майже в 5 тисяч разів, інші ж подібні показники ще менше. До того ж момент імпульсу системи Земля-Місяць перевершує момент імпульсу будь-якої іншої пари «планета-супутник». І, нарешті, шлях Місяця не лежить ні в площині екліптики, ні в екваторіальній площині Землі, в той час як місячна вісь майже перпендикулярна площині екліптики. Все це виглядає досить дивно. Незвичайна і місячна орбіта. Це не еліпс, як випливає із законів Кеплера, а спіраль, що повільно розкручується. На початку 19 століття це передбачив великий французький математик П'єр Сімон Лаплас. Міркував він просто. Місячні припливи гальмують обертання Землі, проте повний кутовий момент всієї пари зберігається. Отже, Місяць повинен збільшувати свій момент, безперервно йдучи на більш високі орбіти. Механіка цього процесу давно пояснена. Приливні хвилі змінюють розподіл мас на земній кулі, в результаті чого у земного тяжіння Місяця виникає компонента, спрямована за дотичною до місячної траєкторії. Внаслідок того ж приливного тертя обертання Місяця синхронізовано з її поводженням навколо Землі і місячний день приблизно дорівнює земному місяцю (тому Місяць завжди звернений до Землі однією півкулею). Ця синхронізація, швидше за все, відбулася в часи, коли Місяць повністю або частково перебував у розплавленому стані. Швидкість радіального зміщення Місяця була вимірена за допомогою лазерної локації, вона становить приблизно 4 сантиметри на рік. Звідси випливає, що в далекому минулому Місяць розташовувався набагато ближче до Землі. Будь-яка реалістична теорія походження Місяця повинна пояснити і цю обставину.
Якщо вже про це зайшла мова, слід згадати ще одне цікаве явище. Реголіт поглинає більше 90% сонячного світла, так що насправді він чорний, як вугілля. Однак він сильно розсіює все, що не вдалося поглинути, через що ми можемо милуватися сріблястим сяйвом Місяця, прославленим легіонами поетів.
Місячні кратери
У XVIII столітті астрономи досягли чималих успіхів в описі руху Місяця, але розуміння специфіки місячного рельєфу і насамперед наявності безлічі кратерів прийшло набагато пізніше. Довгий час фантазія дослідників не йшла далі примітивних земних аналогій - в основному в дусі теорії вулканізму. Це природно, оскільки місячні кратери в полі зору телескопа схожі на вулканічні кальдери. Лише 1824 року німецький астроном Франц фон Груйтуйзен здогадався, що вони мають метеоритне походження. Гіпотеза була блискучою, але пояснення виявилося неправильним. Груйтуйзен стверджував, що метеорити проміняють місячний ґрунт і йдуть у глибину. Оскільки більшість цих тіл падає аж ніяк не вертикально, левова частка кратерів начебто зобов'язана мати еліптичні обриси, а насправді вони круглі.
Звідки взявся Місяць
До недавнього минулого всі ці теорії можна було підрозділити на три сімейства. У 1878 році англійський астроном Джордж Дарвін (син Чарльза Дарвіна) висловив гіпотезу, згідно з якою незабаром після народження нашої планети сонячні припливи відірвали від напівжидкою Землі неабиякий шматок і кинули його в простір. Модель відриву з часом була розвинена в декількох варіантах, проте жоден з них не зміг пояснити співвідношення мас 1:81, яке існує насправді. А після польотів «Аполлонів» цій гіпотезі підставили ніжку і геохіміки. Якщо Місяць відірвався від земної мантії, то чому в його породах містяться більш високі концентрації титану та інших тугоплавких елементів
? Першу модель такого роду запропонував у 1909 році вельми ексцентричний (він не просто відкидав теорію відносності, але вважав її глибоко аморальною!) американський астроном Томас Джефферсон Джексон Сі. Він вважав Місяць блукаючим планетоїдом, полоненим земним тяжінням. Ця ідея проіснувала в різних версіях до середини XX століття. Її поховали результати обчислень, які довели, що Земля ні за яких мислимих обставин не могла погасити швидкість Місяця до такої міри, щоб звести її з навколосовельної траєкторії
. Третя група - моделі бінарної аккреції. Вперше таку теорію висунула в 60-ті роки Євгенія Леонідівна Рускол, а пізніше - і американські планетологи. Ця теорія стверджує, що в активній фазі зростання Землі навколо неї з речовини протопланетної хмари утворився рій дрібних частинок і невеликих тіл, який досить швидко згустився і поклав початок Місяці. Ці моделі непогано інтерпретують багато відмінностей у хімічному складі Землі і Місяця (наприклад, дефіцит місячного заліза) пояснюючи їх специфікою формування рою і переробкою його речовини при подальших множинних зіткненнях. Однак у рамки цих моделей погано вкладається дефіцит місячного водню та інших летючих елементів.
Метеоритна модель довгий час існувала як смілива ідея без експериментального обґрунтування, і її поділяли лише деякі вчені (слід зазначити, що в 1921 році її рішуче підтримав німецький геолог Альфред Вегенер, батько теорії дрейфу континентів). Вона була остаточно доведена лише "