Maan

De Maan is de enige natuurlijke satelliet van de Aarde en de vijfde grootste maan van het Zonnestelsel, die zich op een gemiddelde afstand van ongeveer 384.400 kilometer van de Aarde bevindt. Zij is het helderste en grootste object aan de nachtelijke hemel en vervult een fundamentele rol in het getijdensysteem van de planeet, de stabilisering van de ashelling en de culturele, mythologische en wetenschappelijke ontwikkeling van de menselijke beschaving. Door haar synchrone rotatie biedt de Maan de Aarde altijd hetzelfde gezicht — de nabije zijde — terwijl de achterzijde voor mensen onzichtbaar bleef tot de komst van ruimtevaartuigen in de twintigste eeuw.

Vorming en oorsprong

De heersende wetenschappelijke theorie over de oorsprong van de Maan is de reuzeninslaghypothese, die stelt dat de Maan ongeveer 4,5 miljard jaar geleden ontstond, niet lang na de vorming van het Zonnestelsel. Volgens dit model botste een protoplaneet ter grootte van Mars, vaak aangeduid als Theia, met de jonge Aarde. Bij deze botsing werd een enorme hoeveelheid gesmolten puin in een baan om de jonge planeet geslingerd, dat zich onder invloed van de zwaartekracht geleidelijk samenvoegde tot de Maan. Deze hypothese verklaart verschillende belangrijke waarnemingen, waaronder de relatief grote omvang van de Maan ten opzichte van de Aarde, haar lage ijzergehalte in vergelijking met de Aarde, de overeenkomst in isotopensamenstelling tussen maan- en aardgesteenten en het impulsmoment van het Aarde–Maan-systeem. Alternatieve hypothesen, waaronder de splitsingstheorie, de vangsttheorie en het model van gelijktijdige vorming (co-accretie), zijn grotendeels vervangen, al blijven aspecten van de maanvorming onderwerp van lopend onderzoek en verfijning.

Fysische kenmerken

De Maan heeft een gemiddelde straal van ongeveer 1.737,4 kilometer, ruwweg een kwart van die van de Aarde, waardoor zij ongewoon groot is in verhouding tot haar moederplaneet. Haar massa bedraagt ongeveer 1/81 van die van de Aarde en de zwaartekracht aan het oppervlak is circa een zesde van de aardse, een eigenschap die plannen voor menselijke verkenning en mogelijke bewoning aanzienlijk heeft beïnvloed. De Maan mist een substantiële atmosfeer en bezit slechts een uiterst ijle exosfeer, hetgeen extreme temperatuurschommelingen tot gevolg heeft — van ongeveer 127 °C in direct zonlicht tot −173 °C in de schaduw.

Structureel is de Maan gedifferentieerd in een korst, mantel en kern. De korst is gemiddeld ongeveer 50 kilometer dik en bestaat voornamelijk uit zuurstof, silicium, magnesium, ijzer, calcium en aluminium, gebonden in silicaatmineralen. De mantel bestaat grotendeels uit silicaatgesteente dat rijk is aan olivijn en pyroxeen, terwijl de kern relatief klein is — slechts ongeveer 20 procent van de straal van de Maan — en gedeeltelijk gesmolten. In tegenstelling tot de Aarde heeft de Maan tegenwoordig geen globaal magnetisch veld, al wijst paleomagnetisch bewijs uit dat zij in haar vroege geschiedenis wel een aanzienlijke magnetosfeer bezat.

Oppervlaktestructuren

Het maanoppervlak is onderverdeeld in twee voornaamste terreintypen: de heldere, oude, zwaar gekraterde hooglanden (terrae) en de donkerdere, vlakkere maria, uitgestrekte vlakten van gestolde basaltische lava die tussen circa 3 en 4 miljard jaar geleden door oude vulkanische uitbarstingen zijn gevormd. De maria, die overwegend op de nabije zijde geconcentreerd zijn, werden door vroege sterrenkundigen aangezien voor watermassa's, vandaar de Latijnse naam die "zeeën" betekent. Bekende voorbeelden zijn Mare Imbrium, Mare Tranquillitatis en Oceanus Procellarum, de grootste van de maanzeeën.

Kraters domineren het maanlandschap; zij zijn gevormd door inslagen van meteoroïden, asteroïden en kometen gedurende miljarden jaren. Omdat de Maan geen atmosferische erosie, geen weer en geen actieve platentektoniek kent, bewaart haar oppervlak een opmerkelijk volledig verslag van de inslaggeschiedenis gedurende de evolutie van het Zonnestelsel. Prominente kraters zijn onder meer Tycho, met zijn uitgebreide stralensysteem dat zelfs door bescheiden telescopen zichtbaar is, en Copernicus, die beide naar maanmaatstaven relatief jong zijn. Andere opvallende kenmerken zijn de hoge gebergten die door reuzeninslagen zijn gevormd, zoals de Montes Apenninus, diepe rillen die door oude lavastromen zijn uitgesleten, en de raadselachtige permanent in schaduw gehulde gebieden bij de polen, waar vermoedelijk waterijs aanwezig is.

Baanbeweging en invloed op de Aarde

De Maan voltooit één omloop om de Aarde in ongeveer 27,3 dagen, een periode die de siderische maand wordt genoemd, terwijl de cyclus van maanfasen — de synodische maand — ongeveer 29,5 dagen duurt. De maanbaan staat onder een hoek van circa 5,1 graden met het vlak van de ecliptica, hetgeen verklaart waarom zons- en maansverduisteringen niet elke maand voorkomen. Haar zwaartekrachtsinvloed is de voornaamste aanjager van de getijden in de oceanen van de Aarde, die in de meeste kustgebieden tweemaal per dag tot hoog- en laagwater leiden. Op lange tijdschalen veroorzaken getijdeninteracties een geleidelijke overdracht van impulsmoment: de Maan verwijdert zich met ongeveer 3,8 centimeter per jaar van de Aarde, terwijl de rotatie van de Aarde langzaam afneemt, waardoor de dag met circa 1,7 milliseconde per eeuw langer wordt.

De Maan draagt eveneens bij aan de stabiliteit van de ashelling van de Aarde, die slechts binnen een smal bereik van enkele graden varieert. Deze stabilisatie heeft naar men aanneemt bijgedragen aan een relatief stabiel klimaat over geologische tijdschalen, wat de ontwikkeling en het voortbestaan van leven op Aarde mogelijk heeft vergemakkelijkt. Het verschijnsel van gebonden rotatie, waarbij de rotatieperiode van de Maan gelijk is aan haar omlooptijd, zorgt ervoor dat slechts één halfrond permanent vanaf de Aarde zichtbaar is; de achterzijde, soms onjuist de "donkere kant" genoemd, ontvangt evenveel zonlicht als de nabije zijde, maar werd pas direct waargenomen nadat de Sovjet-sonde Loena 3 haar in 1959 fotografeerde.

Historische waarneming en studie

De Maan wordt sinds de prehistorie waargenomen en vastgelegd. Oude beschavingen in Mesopotamië, China, India, Egypte en Meso-Amerika ontwikkelden maankalenders en verbonden de Maan met godheden, landbouwcycli en religieuze rituelen. Griekse sterrenkundigen, waaronder Anaxagoras en Aristarchus, deden vroege pogingen om maanfasen en verduisteringen langs natuurlijke weg te verklaren, en Eratosthenes en Hipparchus leverden bijdragen aan de bepaling van de afstand tot de Maan. Het geocentrische model van Claudius Ptolemaeus omvatte een gedetailleerde maantheorie die meer dan een millennium invloedrijk ble