Mond

Zeichen ☾, ein Himmelskörper, der die Erde als einziger natürlicher Trabant (Satellit) ständig umkreist. Der Mond ist nach der Erde der am besten erforschte und bis heute einzige terrestrische Körper, der neben einer Vielzahl von Teleskopen und Sonden auch durch den Menschen direkt untersucht werden konnte.

Seine mittlere Entfernung von der Erde (60,27 Erdhalbmesser = 384 405 km) war schon im Altertum annähernd bekannt (Ptolemäus: 59 Erdhalbmesser). Weitere Bahnelemente: mittlere Bahngeschwindigkeit 1,023 km/s, mittlere Exzentrizität 0,055, Bahnneigung gegen die Ekliptik 5°8′43,4″. Der Mond hat einen mittleren Durchmesser von 0,2725 Erddurchmesser = 3476,2 km, eine sehr geringe Abplattung von 1:833, eine Masse von ¹/₈₁ Erdmasse und eine mittlere Dichte von 0,607 Erddichte = 3,35 g/cm³. Die Schwerkraft auf der Mondoberfläche beträgt ¹/₆ der irdischen Schwerkraft, die parabolische Fluchtgeschwindigkeit 2,38 km/s. Der Mond rotiert in 27,32 Tagen um seine Achse; in derselben Zeit bewegt er sich um die Erde (siderischer Monat); daher kehrt er der Erde stets die gleiche Seite zu (gebundene Rotation); infolge von Libration des Monds kann aber von der Erde aus mehr als die Hälfte (59%) der Mondoberfläche beobachtet werden. Begegnungen des Monds mit der Sonne (Neumond) finden im Mittel alle 29,53 Tage statt (synodischer Monat); in dieser Periode (Lunation) läuft der Wechsel der Lichtgestalten (Mondphasen) des Monds ab: Neumond ( ●), Erstes Viertel ( ☽), Vollmond ( ○), Letztes Viertel ( ☾).

Der Mond hat nur eine minimale Restatmosphäre (Bodendruck 3·10^–10 Pa), die nach Messungen auf der Nachtseite etwa 29,0% Neon, 25,8% Helium, 22,6% molekularen Wasserstoff, 20,1% Argon sowie in geringen Mengen Methan, Ammoniak und Kohlendioxid enthält. Die Oberfläche ist mit einer dicken Staubschicht überlagert und besteht aus meist dunklen, relativ festen Gesteinen (basaltisches Eruptivgestein), die das Licht stark absorbieren (Albedo [Rückstrahlungsvermögen] = 0,12). Infolge der sehr dünnen Gashülle gibt es auf der Mondoberfläche extreme Temperaturunterschiede zwischen der Tag- und Nachtseite. Am Tag erreicht die Temperatur eine Höhe von bis zu etwa 130 °C und fällt in der Nacht bis auf etwa –160 °C ab.

Die Oberfläche zeigt dunkle, meist kreisförmige Flächen (Ebenen, nach alter Anschauung als „Meere“ [lateinisch maria] bezeichnet), die stellenweise von hohen Gebirgsketten umsäumt werden. Am größten ist das Mare Imbrium mit einem Durchmesser von 960 km, das durch den Aufsturz eines etwa 130 km großen Planetesimals oder Kleinplaneten entstanden sein dürfte. Teilweise sind die Maria von großen Gebirgszügen umgeben, beim Mare Imbrium z. B. die sog. Kettengebirge Karparten, Apenninen, Kaukasus, Alpen und Jura, die eine Höhe von bis zu 10 000 m haben. Die übrigen (helleren) Teile der Oberfläche sind mit Tausenden von Ringgebirgen übersät, die alle Größen zwischen kleinen Kratergruben (Durchmesser wenige Meter) und gewaltigen Wallebenen (Durchmesser bis über 200 km) annehmen. Andere Oberflächenformen des Monds sind z. B. die Rillen, die vielleicht auf unterirdische Lavaströme zurückzuführen sind, deren Decke später einbrach. Einige Rillen sind über 100 km lang, in der Regel sind sie nur wenige km breit und maximal 100 m tief. Die Rückseite des Monds wurde erstmals von der sowjetischen Raumsonde Lunik III (4. 10. 1959), sodann von den US-amerikanischen Lunar-Orbiter-Sonden (1966–1968) und weiteren Sonden wie Clementine (1994), Lunar Prospector (1998–1999) und SMART-1 (2005–2006) fotografiert und mit modernen Instrumenten der Fernerkundung wie Multispektralkameras, Neutronen- und Röntgenspektrometern untersucht.

Bei den bemannten Landungen im Rahmen des Apolloprogramms wurden ca. 382 kg Mondgestein zur Erde mitgebracht und untersucht. Das basaltartige Gesteinsmaterial hatte im Einzelnen eine etwas andere chemische Zusammensetzung als irdische Gesteine gleicher Art; häufiger sind z. B. Aluminium, Calcium und Titan, weniger häufig dagegen Alkalimetalle und Eisen. Ferner konnten verschiedene Mineralien in den Mondgesteinen gefunden werden, u. a. Pyroxen, Plagioklas, Ilmenit, Olivin. Im Rahmen des Apolloprogramms wurde auch eine Reihe von Seismometern weit verteilt auf der Mondoberfläche aufgestellt, die mehrere Jahre in Betrieb waren. Damit konnten zahlreiche Mondbeben festgestellt werden, im Mittel weniger als 3000 seismische Ereignisse pro Jahr, die allerdings im Durchschnitt nur 1/1000 so stark sind wie Erdbeben. Wegen der geringen Dämpfung (fehlender Wassergehalt) der Mondkruste halten die Mondbeben sehr lange an, z. T. bis über 1 Stunde, während ähnliche Erdbeben nur wenige Sekunden andauern. Der Mond hat eine Schalenstruktur: An der Oberfläche eine durch ständige Meteoriteneinschläge entstandene Schuttschicht (Regolith), die bis in eine Tiefe von 10 bis 18 m reicht. Es gibt darin größere eckige und kantige Bruchstücke (Brekzien), feine und mittelkörnige blasig-kristalline und magmatische Brocken sowie feinen Staub und glasartige Partikel. Mit den Sonden Clementine und Lunar Prospector gelang der Nachweis von Wassereis in den Schattengebieten an den Polen des Mondes, das vermutlich mit der obersten Regolithschicht vermischt ist. Unterhalb der Schuttmassen folgt bis in etwa 16 km Tiefe eine festere Schicht. Die eigentliche Mondkruste erstreckt sich bis in eine Tiefe von 65 km, der Mantel reicht bis 1000 km Tiefe, dann folgt der Kern. Die Zentraltemperatur beträgt 1200 °C, so dass der Mond in seinem Inneren vermutlich schmelzflüssig ist. Ein inneres Magnetfeld besitzt der Mond nicht.