Mặt Trăng

Tên gọi và từ nguyên

Trong tiếng Việt, Mặt Trăng còn được gọi bằng những tên khác như ông trăng, ông giăng, giăng, nguyệt, Hằng Nga, Thường Nga, Thái Âm v.v... Không giống như vệ tinh của những hành tinh khác, Mặt Trăng - vệ tinh của Trái Đất - không có tên riêng nào khác. Trong một số ngôn ngữ, Mặt Trăng của Trái Đất được viết hoa để phân biệt với danh từ chung "mặt trăng", nói đến các vệ tinh tự nhiên của các hành tinh khác như "the Moon" trong tiếng Anh và "the moon".
Từ moon ("Mặt Trăng" trong tiếng Anh) là một từ thuộc nhóm ngôn ngữ German, liên quan tới từ mensis trong tiếng Latin; từ này lại xuất phát từ gốc me- trong ngôn ngữ Ấn-Âu nguyên thủy (Proto-Indo-European), cũng xuất hiện trong measure (đo lường) (thời gian), với sự gợi nhớ tới tầm quan trọng của nó trong việc đo đạc thời gian trong những từ có nguồn gốc từ nó như Monday ("thứ Hai" trong tiếng Anh), month ("tháng" trong tiếng Anh) và menstrual (hàng tháng/kinh nguyệt). Trong tiếng Anh, từ moon chỉ có nghĩa "Mặt Trăng" cho tới tận năm 1665, khi nó được mở rộng nghĩa để chỉ những vệ tinh tự nhiên mới được khám phá của các hành tinh khác. Mặt Trăng thỉnh thoảng cũng được gọi theo tên tiếng Latin của nó, Luna, để phân biệt với các vệ tinh tự nhiên khác; tính từ có liên quan là lunar và một tiền tố tính từ seleno - hay hậu tố -selene (theo vị thần Hy Lạp Selene).

Terrae/Đất liền

Các vùng có màu sáng trên Mặt Trăng được gọi là terrae, hay theo cách thông thường hơn là các "cao nguyên", bởi chúng cao hơn hầu hết các biển. Nhiều rặng núi cao ở phía bề mặt nhìn thấy được chạy dọc theo bờ ngoài các vùng trũng do va chạm lớn, nhiều vùng trũng này đã được bazan lấp kín. Chúng được cho là các tàn tích còn lại của các gờ bên ngoài của vùng trũng va chạm. Không giống Trái Đất, không một ngọn núi lớn nào trên Mặt Trăng được cho là được hình thành từ các sự kiện kiến tạo.
Các bức ảnh được chụp bởi phi vụ Clementine năm 1994 cho thấy bốn vùng núi trên vùng gờ hố va chạm Peary rộng 73 km tại cực bắc Mặt Trăng luôn được chiếu sáng trong cả ngày Mặt Trăng. Những đỉnh sáng vĩnh cửu này là có thể do độ nghiêng trục tự quay rất nhỏ trên mặt phẳng hoàng đạo của Mặt Trăng. Không vùng sáng vĩnh cửu nào được phát hiện ở phía cực nam, dù vùng gờ của hố va chạm Shackleton được chiếu sáng trong khoảng 80% ngày Mặt Trăng. Một hậu quả khác từ việc Mặt Trăng có độ nghiêng trục nhỏ là một số vùng đáy của các hố va chạm vùng cực luôn ở trong bóng tối.

Hố va chạm

Bề mặt Mặt Trăng cho thấy bằng chứng rõ ràng rằng nó đã bị ảnh hưởng nhiều bởi các sự kiện va chạm thiên thạch. Các hố va chạm hình thành khi các thiên thạch và sao chổi va chạm vào bề mặt Mặt Trăng, và nói chung có khoảng nửa triệu hố va chạm với đường kính hơn 1 km. Do các hố va chạm hình thành với tỷ lệ gần như cố định, nên số lượng hố va chạm trên một đơn vị diện tích chồng lên trên một đơn vị địa chất có thể được sử dụng để ước tính tuổi của bề mặt (xem Đếm hố va chạm). Vì không có khí quyển, thời tiết và các hoạt động địa chất gần đây nên nhiều hố va chạm được bảo tồn trong trạng thái khá tốt so với những hố va chạm trên bề mặt Trái Đất.
Hố va chạm lớn nhất trên Mặt Trăng, cũng là một trong các hố va chạm lớn nhất đã được biết đến trong Hệ Mặt Trời, là Vùng trũng Nam cực-Aitken. Vùng này nằm ở phía mặt không nhìn thấy, giữa Nam cực và xích đạo, và có đường kính khoảng 2.240 km và sâu khoảng 13 km. Các vùng trũng va chạm lớn ở phía bề mặt nhìn thấy được gồm Imbrium, Serenitatis, Crisium và Nectaris.
Hầu hết các hố va chạm trên Mặt Trăng được đặt theo tên người, bao gồm tên các học giả, nhà khoa học, nhà thám hiểm, nhà nghệ thuật nổi tiếng (xem thêm danh sách nhân vật được đặt tên cho hố va chạm trên Mặt Trăng - tiếng Anh). Thói quen này bắt đầu từ năm 1645.

Regolith

Bao trùm phía ngoài bề mặt Mặt Trăng là một lớp bụi rất mịn (vật chất vỡ thành các phần tử rất nhỏ) và lớp bề mặt vỡ vụn do va chạm này được gọi là regolith. Bởi được hình thành từ các quá trình va chạm, regolith của các bề mặt già thường dày hơn tại các nơi bề mặt trẻ khác. Đặc biệt, người ta đã ước tính rằng regolith có độ dày thay đổi từ khoảng 3–5 m tại các biển, và khoảng 10–20 m trên các cao nguyên. Bên dưới lớp regolith mịn là cái thường được gọi là megaregolith. Lớp này dày hơn rất nhiều (khoảng hàng chục km) và bao gồm lớp nền đá đứt gãy.

Nhiệt độ bề mặt

Ban ngày trên Mặt Trăng, nhiệt độ trung bình là 107 °C, còn ban đêm nhiệt độ là -153 °C.

Biển macma Mặt Trăng

Vì kết quả của một lượng lớn năng lượng được giải phóng trong vụ va chạm lớn và sự bồi tụ vật liệu sau đó trên quỹ đạo Trái Đất, mọi người thường cho rằng một phần lớn Mặt Trăng trước kia từng tan chảy. Phần tan chảy bên ngoài của Mặt Trăng ở thời điểm đó được gọi là biển macma, và ước tính độ sâu của nó trong khoảng 500 km cho tới toàn bộ bán kính Mặt Trăng.
Khi biển macma nguội đi, sự kết tinh phân đoạn và phân dị của nó khiến tạo thành lớp phủ và lớp vỏ riêng biệt. Lớp phủ được cho là được hình thành chủ yếu bởi sự kết tủa và lắng đọng của các khoáng chất olivin, clinopyroxen và orthopyroxen. Sau khi khoảng 3/4 biển macma kết tinh, khoáng chất anorthit được cho là đã kết tủa và trôi nổi lên bề mặt bởi nó có mật độ thấp, hình thành nên lớp vỏ.
Các chất lỏng cuối cùng kết tinh từ biển macma có thể ban đầu đã len giữa lớp vỏ và áo, và có thể chứa nhiều nguyên tố không tương thích và tạo nhiệt. Thành phần địa hóa học này được gọi bằng tên viết tắt theo các chữ cái đầu KREEP, của kali (K), các nguyên tố đất hiếm (REE) và phốt pho (P), và có lẽ đã tập trung trong Procellarum KREEP Terrane, là một vùng địa chất nhỏ bao gồm hầu hết Oceanus Procellarum và Biển Imbrium ở phần bề mặt nhìn thấy được của Mặt Trăng.

Các tham số quỹ đạo

Mặt Trăng chuyển động quanh Trái Đất trên quỹ đạo hình elíp gần tròn ở khoảng cách trung bình 384.403 km với cận điểm 363.104 km, viễn điểm 405.696 km và độ lệch tâm trung bình 0,0554. Giá trị độ lệch tâm này thay đổi từ 0,043 đến 0,072 trong chu kì 8,85 năm. Mặt phẳng quỹ đạo của Mặt Trăng quanh Trái Đất nằm nghiêng so với mặt phẳng quỹ đạo của Trái Đất quanh Mặt Trời trong khoảng 4°59′ đến 5°18′, với giá trị trung bình 5°9′. Chu kỳ quỹ đạo khoảng 27,321 ngày, kinh độ của điểm nút lên 125,08°, acgumen của cận điểm 318,15°.

Chuyển động biểu kiến

Chuyển động biểu kiến của Mặt Trăng là kết quả tổng hợp chuyển động tương đối của nhiều thiên thể và của người quan sát, trong đó các chuyển động thành phần còn chịu ảnh hưởng nhiễu từ các thiên thể khác trong hệ Mặt Trời và từ tính chất cấu trúc các thiên thể. Mặt Trăng chuyển động biểu kiến theo hướng Đông Nam do chuyển động xoay của Trái Đất. Trên nền trời sao, nó dịch chuyển theo hướng Tây trung bình mỗi ngày 13° do chuyển động quanh Trái Đất và hàng ngày Mặt Trăng tụt lùi sau Mặt Trời 12° do Mặt Trời tiến về hướng Đông khoảng 1° mỗi ngày. Hàng ngày, Mặt Trăng mọc muộn hơn ngày trước đó trung bình 50 phút. Tháng giao hội của nó khoảng 29,53 ngày, dài hơn một chút so với chu kỳ quỹ đạo của Mặt Trăng (27,32 ngày), vì Trái Đất thực hiện chuyển động riêng của mình trên quỹ đạo xung quanh Mặt Trời, nên Mặt Trăng phải mất thêm một khoảng thời gian để trở về vị trí cũ của nó so với Mặt Trời.