Der Mond ist der einzige natürliche Satellit der Erde

Von den Römern wurde er Luna genannt, von den Griechen Selene und Artemis, er besitzt noch viele andere Namen in anderen Mythologien.

Der Mond ist, natürlich, seit prähistorischer Zeit bekannt. Er ist nach der Sonne das zweithellste Objekt am Himmel. Da der Mond einmal im Monat um die Erde kreist, verändert sich der Winkel zwischen der Erde, dem Mond und der Sonne; wir sehen das an den Zyklen der Mondphasen. Die Zeit zwischen zwei auf einander folgenden Neumondphasen beträgt 29,5 Tage (709 Stunden), etwas abweichend von der Umlaufperiode des Mondes (vor dem Sternenhintergrund gemessen), weil sich die Erde in dieser Zeit eine bedeutende Strecke entlang ihrer eigenen Umlaufbahn bewegt.

Aufgrund seiner Größe und Zusammensetzung wird der Mond manchmal als terrestrischer "Planet" klassifiziert, genau wie Merkur, Venus, Erde und Mars.

Der Mond wurde zum ersten Mal 1959 von der sowjetischen Raumsonde Luna 2 besucht. Er ist der einzige außerirdische Körper, der von Menschen besucht wurde. Die erste Landung fand am 20. Juli 1969 statt (können Sie sich erinnern, wo Sie damals waren?), die letzte im Dezember 1972. Der Mond ist auch der einzige Körper, von dem Proben zur Erde zurück gebracht wurden. Im Sommer 1994 wurde er sehr eingehend durch das kleine Raumfahrzeug Clementine und dann noch einmal 1999 von Lunar Prospector kartographiert.

Die Anziehungskräfte zwischen Erde und Mond bewirken einige interessante Effekte. Die offensichtlichsten sind die Gezeiten. Die Anziehungskraft des Mondes ist auf der mondzugewandten Seite der Erde stärker und auf der gegenüberliegenden etwas schwächer. Da die Erde, insbesondere deren Ozeane, nicht völlig starr ist, wird sie entlang der Linie zum Mond gestreckt. Aus unserer Perspektive auf der Erde sehen wir zwei leichte Ausbuchtungen, eine in Richtung zum Mond und eine genau entgegen gesetzt. Der Effekt wirkt sich auf Wasser wesentlich stärker aus als auf die feste Kruste, daher sind die Wasserausbuchtungen höher. Und da die Erde viel schneller um die eigene Achse rotiert als sich der Mond in seiner Umlaufbahn bewegt, wandern diese Ausbuchtungen um die Erde und bewirken zwei Fluten am Tag (Das ist natürlich ein stark vereinfachtes Modell; die tatsächlichen Gezeiten, vor allem in der Nähe der Küsten, sind bedeutend komplizierter).

Aber die Erde ist ja auch nicht völlig flüssig. Die Erdrotation treibt die Ausbuchtungen der Erde geringfügig vor den direkt unterhalb des Mondes befindlichen Punkt. Das bedeutet, dass die Anziehungskraft zwischen Erde und Mond nicht exakt entlang der Linie zwischen ihren beiden Mittelpunkten wirkt. Dadurch erzeugt sie sowohl ein Drehmoment auf der Erde als auch eine beschleunigende Kraft auf dem Mond. Dies bewirkt eine Nettoübertragung von Rotationsenergie von der Erde auf den Mond, wodurch die Geschwindigkeit der Erdrotation um etwa 1,5 Millisekunden pro Jahrhundert abnimmt und der Mond um etwa 3,8 cm pro Jahr in eine höhere Umlaufbahn steigt (der gegenteilige Effekt tritt bei Satelliten mit ungewöhnlichen Umlaufbahnen wie Phobos und Triton auf).

Die asymmetrische Natur dieser gravitativen Wechselwirkung ist auch dafür verantwortlich, dass der Mond synchron rotiert, das heißt, er ist in Phasen seiner Umlaufbahn gesperrt, so dass er der Erde immer dieselbe Seite zeigt. Genau wie die Erdrotation nun durch den Mondeinfluss verlangsamt wird, wurde auch vor langer Zeit die Mondrotation von der Erde gebremst, aber in diesem Fall war die Auswirkung wesentlich stärker. Als die Mondrotation soweit verlangsamt worden war, dass sie der Umlaufperiode entsprach (in der Art, dass die Ausbuchtung des Mondes immer zur Erde wies), gab es kein weiteres exzentrisches Drehmoment auf dem Mond und eine stabile Situation war erreicht. Das gleiche passierte mit den meisten anderen Satelliten im Sonnensystem. Schließlich wird auch die Erdrotation weiter gebremst werden, bis sie mit der Mondperiode übereinstimmt, wie es auch bei Pluto und Charon der Fall ist.

Tatsächlich scheint der Mond (wegen seiner nicht kreisförmigen Umlaufbahn) etwas zu schwanken, so dass von Zeit zu Zeit auch ein paar Grad der abgewandten Seite zu sehen sind, aber der Großteil dieser abgewandten Seite war vollkommen unbekannt, bis die sowjetische Raumsonde Luna 3 sie 1959 fotografiert hat. (Anmerkung: Es gibt keine "dunkle Seite" des Mondes; alle Teile der Mondoberfläche erhalten während der Hälfte der Zeit Sonnenlicht (mit Ausnahme von wenigen tiefen Kratern in der Nähe der Pole). Einige Anwendungen der Bezeichnung "dunkle Seite" in der Vergangenheit bezogen sich auf die abgewandte Seite als "dunkel" im Sinne von "unbekannt" (wie "dunkelstes Afrika"), aber selbst diese Bedeutung ist heute nicht mehr gültig!)

Der Mond hat keine Atmosphäre. Aber Aufnahmen von Clementine lassen vermuten, dass vielleicht in einigen tiefen Kratern in der Nähe des Südpols des Mondes, die ständig im Schatten liegen, Wassereis vorkommt. Das wurde nun von Daten des Lunar Prospector bestätigt. Es gibt offensichtlich auch am Nordpol Eis. Eine endgültige Klärung wird wahrscheinlich vom Lunar Reconnaissance Orbiter der NASA vorgenommen, der für 2008 geplant ist.

Die Kruste des Mondes ist durchschnittlich 68 km dick und schwankt von nahezu 0 km unter dem Mare Crisium bis 107 km nördlich des Kraters Korolev auf der erdabgewandten Seite. Unter der Kruste befinden sich ein Mantel und wahrscheinlich ein kleiner Kern (Radius etwa 340 km und 2% der Masse des Mondes). Im Gegensatz zur Erde ist das Mondinnere allerdings nicht mehr aktiv. Kurioserweise ist das Massezentrum des Mondes von seinem geometrischen Mittelpunkt um etwa 2 km zur Erde hin verschoben. Zudem ist die Kruste auf der erdzugewandten Seite dünner.

Es gibt vor allem zwei Oberflächentypen auf dem Mond: die stark verkraterten und sehr alten Hochebenen und die relativ flachen und jüngeren Maria. Die Maria (die ungefähr 16% der Mondoberfläche einnehmen) sind riesige Einschlagskrater, die später von flüssiger Lava überflutet wurden. Der größte Teil der Oberfläche ist mit Regolith bedeckt, einer Mischung aus feinem Staub und Gesteinstrümmern aus Meteoreinschlägen. Aus unbekannten Gründen sind die Maria auf der erdzugewandten Seite konzentriert.

Die meisten Krater auf der erdzugewandten Seite wurden nach berühmten Figuren der Geschichte der Wissenschaft wie Tycho, Kopernikus und Ptolemäus benannt. Merkmale auf der abgewandten Seite haben modernere Bezeichnungen wie Apollo, Gagarin oder Korolev (mit deutlicher Betonung des Russischem, da die ersten Fotos von Luna 3 geliefert wurden). Über die bekannten Erscheinungen auf der erdzugewandten Seite hinaus weist der Mond auf der abgewandten Seite die riesigen Krater Südpol-Aitken, mit einem Durchmesser von 2.250 km und einer Tiefe von 12 km der größte bekannte Einschlagskrater des Sonnensystems, sowie Orientale am westlichen Rand auf, der ein herrliches Beispiel für einen Multiringkrater ist.

Insgesamt wurden im Verlauf der Apollo- und Lunaprogramme 382 kg Mondgestein auf die Erde gebracht. Diese lieferten uns den Großteil unseres detaillierteren Wissens über den Mond. Sie sind besonders wertvoll, weil sie datiert werden können. Noch heute, mehr als 30 Jahre nach der letzten Mondlandung, sind die Wissenschaftler damit beschäftigt, diese kostbaren Proben zu erforschen.

Das Gestein der Mondoberfläche scheint zwischen 4,6 und 3 Milliarden Jahre alt zu sein. Dabei handelt es sich um eine zufällige [?] Übereinstimmung mit dem Alter des ältesten irdischen Gesteins, das selten älter als 3 Milliarden Jahre ist. So liefert uns der Mond Spuren der frühen Geschichte des Sonnensystems, die auf der Erde nicht verfügbar sind.

Vor den Untersuchungsergebnissen der Apolloproben gab es keinen Konsens über den Ursprung des Mondes. Es gab drei grundsätzliche Theorien: Ko-Akkretion, die behauptete, dass Mond und Erde sich zur selben Zeit aus dem Sonnennebel geformt haben; Abspaltung, die behauptete, dass der Mond von der Erde abgetrennt wurde; und Einfangung, die davon ausging, dass der Mond woanders entstanden ist und allmählich von der Erde eingefangen wurde. Keine davon war wirklich überzeugend. Aber die neuen, detaillierten Informationen aus dem Mondgestein führten zur Einschlagstheorie: sie besagt, dass die Erde mit einem sehr großen Objekt (etwa so groß wie der Mars oder noch größer) kollidierte, und dass der Mond sich aus dem heraus geschleuderten Material gebildet hat. Es gibt zwar immer noch Details, die geklärt werden müssen, aber die Einschlagstheorie ist heute weitgehend anerkannt.

Der Mond besitzt kein umfassendes Magnetfeld, aber ein Teil des Mondgesteins weist einen Rest-Magnetismus auf, der darauf hindeutet, dass es in der Frühgeschichte des Mondes vielleicht ein solches Magnetfeld gegeben haben könnte.

Ohne Atmosphäre und Magnetfeld ist die Mondoberfläche direkt dem Sonnenwind ausgesetzt. In den über vier Milliarden Jahren seiner Existenz wurden viele Ionen aus dem Sonnenwind in den Regolith des Mondes eingebettet. Daher erwiesen sich Regolith-Proben, die von den Apollo-Missionen zurückgebracht wurden, als wertvoll für Studien über den Sonnenwind.