Страница:
Роль Хэрриота в первых телескопических исследованиях Луны малоизвестна. В основном это связано с тем, что он почти не публиковал свои труды, хотя и оставил большой научный архив – около 10 ООО страниц! Между прочим, Хэрриоту мы обязаны математическими символами > и <. Телескоп, с помощью которого он начал наблюдения Луны, был, вероятно, не очень совершенным. Во всяком случае, он имел увеличение не более 5–7 раз. Первая зарисовка Луны, сделанная Хэрриотом 26 июля 1609 г., почти не содержит деталей. Кратеров на ней не изображено, хотя линия терминатора показана неровной, с несколькими выступами. Это говорит о том, что Хэрриот, вероятно, видел лунные горы. Томас Хэрриот возобновил телескопические наблюдения и зарисовки Луны только через год и то, возможно, под влиянием слухов о замечательных открытиях Галилея.
Галилео Галилей узнал об изобретении телескопа голландцами в июне 1609 г., о чем он пишет в своем «Звездном вестнике». Галилей быстро разобрался в сути открытия и уже в июле начал создавать свои первые инструменты: он был владельцем небольшой мастерской. В конце августа 1609 г. он демонстрирует свой телескоп в Венеции знатным гражданам города и главе правительства, дожу Леонардо Донато. Свои первые регулярные наблюдения Луны Галилей, вероятно, начал вести с 30 ноября 1609 г., хотя в «Звездном вестнике» он указывает дату первых наблюдений 7 января 1610 г. К тому времени он уже имел инструмент, позволяющий достичь примерно двадцатикратного увеличения.
Важно, чтобы ученый, идущий к открытию, был профессионально и психологически подготовлен к нему. Возможно, подобное имело место с Галилеем при открытии лунных кратеров. Галилео не был чужд изящных искусств, ведь он был сыном Винченцо Галилея – музыканта и композитора, чьи произведения исполняются и в наше время. Галилео изучал теорию перспективы и тени по книге Альбрехта Дюрера «Обучение системе мер» (1528 г.), был членом академии художеств Флоренции и имел множество друзей среди художников. Его способности к рисованию помогли ему правильно понять и квалифицированно отобразить на бумаге то, что он увидел на поверхности Луны. О том, как непросто было изобразить Галилею увиденное, говорят его первые зарисовки Луны (рис. 2.5). Крупный кратер на терминаторе однозначно не отождествляется: возможно, это Альбатениус, но некоторые считают, что это Птолемей. Во всяком случае, его относительный размер на рисунке заметно больше истинного. Дело в том, что поле зрения телескопа Галилея было слишком малым, чтобы наблюдать всю Луну; он мог только приблизительно соразмерить увиденное в телескоп с полным диском Луны.
Рис. 2.5. Зарисовки Луны, опубликованные Галилеем в его «Звездном вестнике» (март 1610 г.). На двух нижних и левом среднем рисунках на терминаторе ниже центра, вероятно, изображен кратер Альбатениус или Птолемей. В любом случае относительный размер этого кратера преувеличен.
Галилей не только открыл неровности лунной поверхности; он также, говоря современным языком, сделал этому открытию и другим своим астрономическим результатам быструю и солидную рекламу, опубликовав спустя всего несколько месяцев после начала наблюдений книгу «Звездный вестник». Галилей первым описал лунные кратеры – наиболее распространенный тип поверхностных структур не только Луны, но и других тел без атмосферы. Он считал, что хорошо видимые на Луне даже без телескопа темные пятна могут быть участками безводных низин. Он первый использовал метод определения высоты возвышенности по длине тени применительно к лунным горам и дал правильное объяснение тому, что Луна в полной фазе выглядит плоской за счет шероховатости ее поверхности.
Рис. 2.6. Карта Луны, авторство которой приписывается Уильяму Гильберту, жившему до изобретения телескопа.
В некоторых источниках утверждается, что применительно к Луне слова «море» и «материк» были впервые использованы Иоганном Кеплером. Однако можно определенно говорить, что эти названия стали применяться значительно раньше, со времен Древней Греции. До сих пор темные участки лунной поверхности традиционно называют морями, а более светлые области – материками, хотя все понимают условность этой терминологии.
Начала лунной картографии теряются в веках. Если картой считать схематическое изображение крупнейших альбедных неоднородностей лунного диска с данными им названиями, то можно говорить, что первые карты Луны появились до изобретения телескопа. Известны зарисовки полной Луны с названиями нескольких образований, сделанные примерно в 1603 г. Уильямом Гильбертом (1544–1603) – первооткрывателем земного магнетизма. К сожалению, эти зарисовки были опубликованы лишь в 1651 г. На рисунке Гильберта можно угадать знакомые очертания лунных морей. Некоторым из них Гильберт дал названия. Например, область «Regio Magna Orientalis» легко отождествляется с Морем Дождей, a «Britannia» – с Морем Кризисов.
Рис. 2.7. Фрагмент карты Яна Гевелия, опубликованной в 1647 г.
Первые удачные попытки составить карты Луны в разных фазах по зарисовкам с помощью телескопа предприняли фламандский математик Мишель ван Лангрен и польский астроном Ян Гевелий. Оба они положили начало номенклатуре лунных образований. Однако до наших дней сохранились только названия Яна Гевелия, и то всего лишь шесть. В частности, он дал названия крупнейшим горным образованиям видимого полушария Луны – Апеннины, Альпы, Кавказ и Карпаты. На рис. 2.7 изображены Море Ясности и Море Спокойствия, которые на карте Яна Гевелия имеют общее название Pontus Euxinus, это латинское название Черного Моря.
Современная номенклатура лунных кратеров восходит к итальянскому астроному-иезуиту Джованни Баттиста Риччоли (1598–1671). Используя подробную карту Луны, вычерченную Франческо Гримальди (1618–1663), Риччиоли присвоил многим кратерам имена ученых Древней Греции и своих современников. Карта Гримальди – уникальный исторический документ. В частности, в верхней ее части имеется надпись: «Луна необитаема, ни одна душа не бродит там»; это, вероятно, наиболее надежный научный факт, установленный селенологами за последние 360 лет.
Сохранилось около 200 наименований, данных Риччоли. В частности, он назвал в честь Клавия огромный лунный кратер диаметром около 230 км. Кроме того, Риччоли дал имя опального Коперника одному из самых красивых кратеров на Луне, обладающему яркой лучевой системой. Однако некоторые современники Риччоли оказались им незаслуженно забыты. Сейчас кажется странным, что в честь Галилео Галилея назван лишь небольшой кратер, диаметром около 15 км, расположенный, кстати, неподалеку от кратеров Риччоли (диаметр 165 км) и Гримальди (диаметр 222 км). Ганс Липперсгей и Томас Хэрриот пострадали еще больше: именем первого назван скромный 7-километровый кратер к юго-западу от Прямой стены, а второй и того не имеет.
Надежные топографические карты Луны появились лишь в XIX столетии. Отметим карту Иоганна Мёдлера (1794–1874), составленную им совместно с В. Бером в 1834–1836 гг., на которой нанесено около 6000 деталей. Эта карта была построена по результатам визуальных наблюдений, равно как и более поздняя карта Юлиуса Шмидта (1825–1884), содержащая более 34 000 деталей. Названия многим деталям лунной поверхности дал в начале XIX в. известный немецкий астроном Иоганн Шрётер (1745–1816), собственную обсерваторию которого сожгли войска Наполеона в 1813 г. Немало названий принадлежит и Мёдлеру.
Решение об упорядочении номенклатуры объектов лунной поверхности принял Международный астрономический союз (MAC) в 1929 г. Результатом этого стал каталог лунных деталей Мэри Блэгг и Карла Мюллера. Позднее этот каталог не раз дополнялся и расширялся, в частности, за счет наименований объектов на обратной стороне Луны. В настоящее время имеют собственные имена несколько тысяч лунных деталей. Создано много топографических карт Луны с хорошей селенографической (координатной) привязкой, например «Полная карта Луны», изданная под редакцией В. В. Шевченко (ГАИШ МГУ). Следует отметить, что до сих пор существует проблема с точностью координатных систем различных топографических карт Луны. В частности, координатная система мозаик изображений, созданных по данным съемки космического аппарата «Клементина», в отдельных районах расходится с координатами существовавших до нее карт на десятки километров.
Здесь уместно сделать замечание об исчислении селенографических долгот. За начальный принят меридиан, проходящий через центр видимого полушария Луны. Вправо от него (для наблюдателя Северного полушария без телескопа!) идут восточные долготы, а влево западные, пока не встретятся в центре обратного полушария на меридиане 180°.
Рис. 2.8. Участок лунной поверхности с кратером Платон. Изображение заимствовано из фотографического атласа Койпера.
Историческим моментом в исследованиях Луны (в том числе картографических) стало начало применения фотографии. Первый фотоснимок, а точнее – дагерротип Луны сделал в 1840 г. англо-американский ученый Джон Уильям Дрэпер (1811–1882). Он так писал об этом:
«С помощью линзы и гелиостата я сфокусировал лунные лучи на пластинке. Линза имела три дюйма в диаметре. Через полчаса было получено очень отчетливое изображение» (Дариус, 1986). По сути, это была первая в мире астрофотография.
Даже Солнце сфотографировали лишь несколькими годами позже.
С тех пор получение изображений, передающих распределение того или иного физического параметра лунной поверхности, например яркости (обычная фотография), является важнейшим методом исследования Луны. Применение фотографии дало сильный импульс развитию лунной картографии. Были созданы фотографические атласы Луны, например знаменитый атлас Пикеринга. Вершиной фотографических исследований Луны с помощью наземного телескопа стал фотографический атлас, изданный под редакцией Джерарда Койпера в 1960 г. В нем участки, покрывающие все видимое полушарие Луны, сняты при разных условиях освещения. Пространственное разрешение некоторых изображений доходит до 800 м. Более высокой четкости изображений при наблюдении с Земли добиться очень сложно из-за атмосферного замытия изображений. В свое время атлас Койпера сыграл большую роль в развитии селенографии и космических исследованиях Луны. На рис. 2.8 показан фрагмент изображения из этого атласа, включающий кратер Платон с ровным дном. Диаметр кратера около 100 км; внутри него видны детали размером около километра.
В последние годы, благодаря появлению цифровых панорамных приемников высокого качества (ПЗС-матрицы и т. п.) и развитию методов обработки изображений, получение снимков высокого разрешения стало доступным любителям астрономии. Некоторые из любительских снимков превосходят по качеству даже фотографии из атласа Койпера. Так, на рис. 2.9 показано изображение кратера Платон, полученное любителем астрономии Крэйгом Зербе (он профессиональный дирижер) с помощью цифровой фотокамеры и небольшого телескопа. Это изображение – результат суммирования нескольких десятков снимков высокого качества, отобранных из большой серии, и небольшой корректировки пространственного спектра результирующего изображения; оно действительно имеет более высокое пространственное разрешение, чем фотографии из атласа Койпера.
Рис. 2.9. Изображение кратера Платон, полученное американским любителем астрономии Крэйгом Зербе.
Справедливости ради отметим, что и до появления цифровых камер любителям астрономии часто удавалось получать изображения довольно высокого качества. На рис. 2.10 показан снимок южного материка (в верхней половине изображения виден кратер Клавий), сделанный автором этой главы летом 1969 г. с помощью самодельного кассегреновского рефлектора с главным зеркалом диаметром 26 см (Пиркули, ШАО АН Азербайджана). В то время автор был молодым любителем астрономии, занимавшимся в астрономическом кружке Дворца пионеров и школьников в Баку, которым руководил замечательный педагог С. И. Сорин.
Рис. 2.10. Любительский снимок кратера Клавий.
Вернемся к лунной номенклатуре. Имена лунным деталям продолжают присваиваться и в наши дни. Причем иногда речь идет о присвоении новых имен даже крупным образованиям. Так, недавно, в номенклатурной группе MAC обсуждался вопрос о переименовании самого крупного ударного образования на Луне, известного как бассейн Южный полюс – кратер Эйткен. Это длинное и довольно неуклюжее название предлагалось заменить названием Бассейн Шумейкера, по имени Юджина Шумейкера – известного астронома и геолога, много сделавшего для подготовки научных программ космических экспедиций «Аполлон». Шумейкер трагически погиб в Австралии в нелепой автомобильной катастрофе; небольшая часть его праха в капсуле была отправлена на Луну на борту аппарата «Лунар Проспектор». Этот аппарат завершил свою научную программу падением в кратер вблизи южного полюса.
Таким образом, Юджин Шумейкер оказался первым человеком, погребенным на Луне (правда, точное место захоронения еще предстоит обнаружить). По ряду причин бассейн Южный полюс – кратер Эйткен так и не был переименован в его честь.
Рис. 2.11. Юджин Шумейкер (1928–1997), известный американский планетолог.
До полетов космических аппаратов к Луне человечество не знало, как выглядит обратная сторона Луны. Существовало много разных прогнозов на этот счет – от совершенно спекулятивных до методически корректных, основанных на экстраполяции «узора» деталей, видимых на обращенной к нам стороне Луны в зоне лимба.
Вспомним некоторые из наиболее интересных предположений относительно вида обратной стороны Луны. Известный исследователь Луны Юлиус Франц (1847–1913) писал: «…На задней стороне Луны… находится обширная, светлая, богатая кратерами возвышенность, лишенная морей». Это предсказание оказалось правильным. Правда, он же писал, что за юго-восточным лимбом Луны, возможно, расположено большое морское образование, частью которого является Море Смита. Этот прогноз Франца подтвердился не полностью.
Рис. 2.12. Видимая (слева) и обратная (справа) стороны Луны по данным зонда «Клементина» (1994 г., NASA). Проекция прямая ортографическая, т. е. лунный шар виден, так если бы мы смотрели на него с большого расстояния. Разрешение изображения низкое, примерно 30x30 км. Заметная полосатость картинки вдоль направления север – юг вызвана тем, что съемка поверхности велась с полярной лунной орбиты виток за витком. Каждая полоса снята на одном орбитальном витке.
Поверхность обратной стороны Луны впервые сфотографировал космический аппарат «Луна-3» в 1959 г. Это была большая победа советской науки. В настоящее время благодаря снимкам, сделанным астронавтами в ходе экспедиций «Аполлон», а также снимкам зонда «Клементина» обратная сторона Луны изучена топографически не хуже, чем видимая.
Хорошо видно, в частности, что морей на обратной стороне Луны значительно меньше по сравнению с видимой стороной.
2.2. Вид поверхности для наблюдателя с телескопом
Галилео Галилей узнал об изобретении телескопа голландцами в июне 1609 г., о чем он пишет в своем «Звездном вестнике». Галилей быстро разобрался в сути открытия и уже в июле начал создавать свои первые инструменты: он был владельцем небольшой мастерской. В конце августа 1609 г. он демонстрирует свой телескоп в Венеции знатным гражданам города и главе правительства, дожу Леонардо Донато. Свои первые регулярные наблюдения Луны Галилей, вероятно, начал вести с 30 ноября 1609 г., хотя в «Звездном вестнике» он указывает дату первых наблюдений 7 января 1610 г. К тому времени он уже имел инструмент, позволяющий достичь примерно двадцатикратного увеличения.
Важно, чтобы ученый, идущий к открытию, был профессионально и психологически подготовлен к нему. Возможно, подобное имело место с Галилеем при открытии лунных кратеров. Галилео не был чужд изящных искусств, ведь он был сыном Винченцо Галилея – музыканта и композитора, чьи произведения исполняются и в наше время. Галилео изучал теорию перспективы и тени по книге Альбрехта Дюрера «Обучение системе мер» (1528 г.), был членом академии художеств Флоренции и имел множество друзей среди художников. Его способности к рисованию помогли ему правильно понять и квалифицированно отобразить на бумаге то, что он увидел на поверхности Луны. О том, как непросто было изобразить Галилею увиденное, говорят его первые зарисовки Луны (рис. 2.5). Крупный кратер на терминаторе однозначно не отождествляется: возможно, это Альбатениус, но некоторые считают, что это Птолемей. Во всяком случае, его относительный размер на рисунке заметно больше истинного. Дело в том, что поле зрения телескопа Галилея было слишком малым, чтобы наблюдать всю Луну; он мог только приблизительно соразмерить увиденное в телескоп с полным диском Луны.
Галилей не только открыл неровности лунной поверхности; он также, говоря современным языком, сделал этому открытию и другим своим астрономическим результатам быструю и солидную рекламу, опубликовав спустя всего несколько месяцев после начала наблюдений книгу «Звездный вестник». Галилей первым описал лунные кратеры – наиболее распространенный тип поверхностных структур не только Луны, но и других тел без атмосферы. Он считал, что хорошо видимые на Луне даже без телескопа темные пятна могут быть участками безводных низин. Он первый использовал метод определения высоты возвышенности по длине тени применительно к лунным горам и дал правильное объяснение тому, что Луна в полной фазе выглядит плоской за счет шероховатости ее поверхности.
В некоторых источниках утверждается, что применительно к Луне слова «море» и «материк» были впервые использованы Иоганном Кеплером. Однако можно определенно говорить, что эти названия стали применяться значительно раньше, со времен Древней Греции. До сих пор темные участки лунной поверхности традиционно называют морями, а более светлые области – материками, хотя все понимают условность этой терминологии.
Начала лунной картографии теряются в веках. Если картой считать схематическое изображение крупнейших альбедных неоднородностей лунного диска с данными им названиями, то можно говорить, что первые карты Луны появились до изобретения телескопа. Известны зарисовки полной Луны с названиями нескольких образований, сделанные примерно в 1603 г. Уильямом Гильбертом (1544–1603) – первооткрывателем земного магнетизма. К сожалению, эти зарисовки были опубликованы лишь в 1651 г. На рисунке Гильберта можно угадать знакомые очертания лунных морей. Некоторым из них Гильберт дал названия. Например, область «Regio Magna Orientalis» легко отождествляется с Морем Дождей, a «Britannia» – с Морем Кризисов.
Первые удачные попытки составить карты Луны в разных фазах по зарисовкам с помощью телескопа предприняли фламандский математик Мишель ван Лангрен и польский астроном Ян Гевелий. Оба они положили начало номенклатуре лунных образований. Однако до наших дней сохранились только названия Яна Гевелия, и то всего лишь шесть. В частности, он дал названия крупнейшим горным образованиям видимого полушария Луны – Апеннины, Альпы, Кавказ и Карпаты. На рис. 2.7 изображены Море Ясности и Море Спокойствия, которые на карте Яна Гевелия имеют общее название Pontus Euxinus, это латинское название Черного Моря.
Современная номенклатура лунных кратеров восходит к итальянскому астроному-иезуиту Джованни Баттиста Риччоли (1598–1671). Используя подробную карту Луны, вычерченную Франческо Гримальди (1618–1663), Риччиоли присвоил многим кратерам имена ученых Древней Греции и своих современников. Карта Гримальди – уникальный исторический документ. В частности, в верхней ее части имеется надпись: «Луна необитаема, ни одна душа не бродит там»; это, вероятно, наиболее надежный научный факт, установленный селенологами за последние 360 лет.
Сохранилось около 200 наименований, данных Риччоли. В частности, он назвал в честь Клавия огромный лунный кратер диаметром около 230 км. Кроме того, Риччоли дал имя опального Коперника одному из самых красивых кратеров на Луне, обладающему яркой лучевой системой. Однако некоторые современники Риччоли оказались им незаслуженно забыты. Сейчас кажется странным, что в честь Галилео Галилея назван лишь небольшой кратер, диаметром около 15 км, расположенный, кстати, неподалеку от кратеров Риччоли (диаметр 165 км) и Гримальди (диаметр 222 км). Ганс Липперсгей и Томас Хэрриот пострадали еще больше: именем первого назван скромный 7-километровый кратер к юго-западу от Прямой стены, а второй и того не имеет.
Надежные топографические карты Луны появились лишь в XIX столетии. Отметим карту Иоганна Мёдлера (1794–1874), составленную им совместно с В. Бером в 1834–1836 гг., на которой нанесено около 6000 деталей. Эта карта была построена по результатам визуальных наблюдений, равно как и более поздняя карта Юлиуса Шмидта (1825–1884), содержащая более 34 000 деталей. Названия многим деталям лунной поверхности дал в начале XIX в. известный немецкий астроном Иоганн Шрётер (1745–1816), собственную обсерваторию которого сожгли войска Наполеона в 1813 г. Немало названий принадлежит и Мёдлеру.
Решение об упорядочении номенклатуры объектов лунной поверхности принял Международный астрономический союз (MAC) в 1929 г. Результатом этого стал каталог лунных деталей Мэри Блэгг и Карла Мюллера. Позднее этот каталог не раз дополнялся и расширялся, в частности, за счет наименований объектов на обратной стороне Луны. В настоящее время имеют собственные имена несколько тысяч лунных деталей. Создано много топографических карт Луны с хорошей селенографической (координатной) привязкой, например «Полная карта Луны», изданная под редакцией В. В. Шевченко (ГАИШ МГУ). Следует отметить, что до сих пор существует проблема с точностью координатных систем различных топографических карт Луны. В частности, координатная система мозаик изображений, созданных по данным съемки космического аппарата «Клементина», в отдельных районах расходится с координатами существовавших до нее карт на десятки километров.
Здесь уместно сделать замечание об исчислении селенографических долгот. За начальный принят меридиан, проходящий через центр видимого полушария Луны. Вправо от него (для наблюдателя Северного полушария без телескопа!) идут восточные долготы, а влево западные, пока не встретятся в центре обратного полушария на меридиане 180°.
Историческим моментом в исследованиях Луны (в том числе картографических) стало начало применения фотографии. Первый фотоснимок, а точнее – дагерротип Луны сделал в 1840 г. англо-американский ученый Джон Уильям Дрэпер (1811–1882). Он так писал об этом:
«С помощью линзы и гелиостата я сфокусировал лунные лучи на пластинке. Линза имела три дюйма в диаметре. Через полчаса было получено очень отчетливое изображение» (Дариус, 1986). По сути, это была первая в мире астрофотография.
Даже Солнце сфотографировали лишь несколькими годами позже.
С тех пор получение изображений, передающих распределение того или иного физического параметра лунной поверхности, например яркости (обычная фотография), является важнейшим методом исследования Луны. Применение фотографии дало сильный импульс развитию лунной картографии. Были созданы фотографические атласы Луны, например знаменитый атлас Пикеринга. Вершиной фотографических исследований Луны с помощью наземного телескопа стал фотографический атлас, изданный под редакцией Джерарда Койпера в 1960 г. В нем участки, покрывающие все видимое полушарие Луны, сняты при разных условиях освещения. Пространственное разрешение некоторых изображений доходит до 800 м. Более высокой четкости изображений при наблюдении с Земли добиться очень сложно из-за атмосферного замытия изображений. В свое время атлас Койпера сыграл большую роль в развитии селенографии и космических исследованиях Луны. На рис. 2.8 показан фрагмент изображения из этого атласа, включающий кратер Платон с ровным дном. Диаметр кратера около 100 км; внутри него видны детали размером около километра.
В последние годы, благодаря появлению цифровых панорамных приемников высокого качества (ПЗС-матрицы и т. п.) и развитию методов обработки изображений, получение снимков высокого разрешения стало доступным любителям астрономии. Некоторые из любительских снимков превосходят по качеству даже фотографии из атласа Койпера. Так, на рис. 2.9 показано изображение кратера Платон, полученное любителем астрономии Крэйгом Зербе (он профессиональный дирижер) с помощью цифровой фотокамеры и небольшого телескопа. Это изображение – результат суммирования нескольких десятков снимков высокого качества, отобранных из большой серии, и небольшой корректировки пространственного спектра результирующего изображения; оно действительно имеет более высокое пространственное разрешение, чем фотографии из атласа Койпера.
Справедливости ради отметим, что и до появления цифровых камер любителям астрономии часто удавалось получать изображения довольно высокого качества. На рис. 2.10 показан снимок южного материка (в верхней половине изображения виден кратер Клавий), сделанный автором этой главы летом 1969 г. с помощью самодельного кассегреновского рефлектора с главным зеркалом диаметром 26 см (Пиркули, ШАО АН Азербайджана). В то время автор был молодым любителем астрономии, занимавшимся в астрономическом кружке Дворца пионеров и школьников в Баку, которым руководил замечательный педагог С. И. Сорин.
Вернемся к лунной номенклатуре. Имена лунным деталям продолжают присваиваться и в наши дни. Причем иногда речь идет о присвоении новых имен даже крупным образованиям. Так, недавно, в номенклатурной группе MAC обсуждался вопрос о переименовании самого крупного ударного образования на Луне, известного как бассейн Южный полюс – кратер Эйткен. Это длинное и довольно неуклюжее название предлагалось заменить названием Бассейн Шумейкера, по имени Юджина Шумейкера – известного астронома и геолога, много сделавшего для подготовки научных программ космических экспедиций «Аполлон». Шумейкер трагически погиб в Австралии в нелепой автомобильной катастрофе; небольшая часть его праха в капсуле была отправлена на Луну на борту аппарата «Лунар Проспектор». Этот аппарат завершил свою научную программу падением в кратер вблизи южного полюса.
Таким образом, Юджин Шумейкер оказался первым человеком, погребенным на Луне (правда, точное место захоронения еще предстоит обнаружить). По ряду причин бассейн Южный полюс – кратер Эйткен так и не был переименован в его честь.
До полетов космических аппаратов к Луне человечество не знало, как выглядит обратная сторона Луны. Существовало много разных прогнозов на этот счет – от совершенно спекулятивных до методически корректных, основанных на экстраполяции «узора» деталей, видимых на обращенной к нам стороне Луны в зоне лимба.
Вспомним некоторые из наиболее интересных предположений относительно вида обратной стороны Луны. Известный исследователь Луны Юлиус Франц (1847–1913) писал: «…На задней стороне Луны… находится обширная, светлая, богатая кратерами возвышенность, лишенная морей». Это предсказание оказалось правильным. Правда, он же писал, что за юго-восточным лимбом Луны, возможно, расположено большое морское образование, частью которого является Море Смита. Этот прогноз Франца подтвердился не полностью.
Поверхность обратной стороны Луны впервые сфотографировал космический аппарат «Луна-3» в 1959 г. Это была большая победа советской науки. В настоящее время благодаря снимкам, сделанным астронавтами в ходе экспедиций «Аполлон», а также снимкам зонда «Клементина» обратная сторона Луны изучена топографически не хуже, чем видимая.
Хорошо видно, в частности, что морей на обратной стороне Луны значительно меньше по сравнению с видимой стороной.
2.2. Вид поверхности для наблюдателя с телескопом
Невооруженный глаз хорошо различает на лунном диске такие образования, как Океан Бурь, Море Дождей, Море Ясности, Море Спокойствия, Море Кризисов и некоторые другие крупные детали. С помощью даже слабого телескопа или бинокля на лунном диске становится видимым множество деталей; прежде всего глаз замечает крупные кратеры. На рис. 2.13 приведено изображение лунного диска с обозначением некоторых деталей. Оно составлено из фотографий первой и последней четверти Луны. Это сделано для того, чтобы лучше был виден кратерный рельеф, который за счет длинных теней четко проявляется вблизи терминатора.
В западной части лунного диска расположен Океан Бурь – крупнейшее на Луне образование морского типа. Его площадь (S) составляет 2100 тыс. км2. К югу от Океана Бурь лежат два моря – Море Влажности (S= 110 тыс. км2) и Море Облаков (S = 250 тыс. км2). На севере Океан Бурь граничит с Морем Холода (S = 430 тыс. км2) и Морем Дождей (S = 830 тыс. км2). Море Дождей очень неоднородно по цвету, а значит, и по составу. В центре лунного диска находятся небольшие образования морского типа – Залив Зноя (S = 40 тыс. км2) и Море Паров (S = 80 тыс. км2). Восточную часть диска украшают Море Ясности (S = 300 тыс. км2) и Море Спокойствия (S = 420 тыс. км2). У восточного лимба расположено Море Кризисов (S = 180 тыс. км2). На юг от Моря Спокойствия находятся Море Изобилия (S = 330 тыс. км2) и Море Нектара (S = 100 тыс. км2). Все лунные моря представляют собой впадины, заполненные застывшими лавами. Их темный цвет обусловлен отличием химического состава лав от окружающего материкового вещества; в морских лавах содержится большее количество хромофорных (поглощающих свет) элементов, главным образом железа и титана.
Рис. 2.13. Составное изображение лунного диска с обозначениями некоторых образований: А – Океан Бурь, В – Море Влажности, С – Море Облаков, D – Море Холода, Е – Море Дождей, F – Залив Зноя, G – Море Паров, Н – Море Ясности, I – Море Спокойствия, J – Море Кризисов, К – Море Изобилия, L – Море Нектара, S – Криптоморе (кратер Шиккард). 1 – кратер Тихо, 2 – кратер Коперник, 3 – кратер Аристарх, 4 – горы Апеннины, 5 – горы Альпы, 6 – кратер Платон, 7 – образование Рейнергамма, 8 – кратеры Теофил, Кирилл и Катарина (сверху вниз), 9 – кратеры Птолемей, Альфонс и Арзахель (сверху вниз), 10 – кратер Прокл.
Моря заполнялись не одновременно. Из оценок количества кратеров на единицу площади (кратерной плотности) следует, что самое старое – Море Спокойствия (ок. 3,5 млрд лет). Океан Бурь – наиболее молодой (ок. 2,5 млрд лет).
Рис. 2.14. Изображение кратера Тихо, заимствованное из фотографического атласа Койпера.
На Луне были найдены так называемые криптоморя. Это очень древние морские образования, которые были скрыты материалом выбросов при образовании крупных бассейнов, например бассейна Моря Восточного. Признаками криптоморя служат кратеры, имеющие темное гало, что является признаком наличия на некоторой глубине темного вещества, вероятно, базальтового состава. Классическим примером криптоморя является область, включающая кратер Шиккард.
Опишем детальнее некоторые интересные кратеры. Это самая распространенная форма рельефа на Луне. Старых кратеров очень много; они зачастую накладываются друг на друга. Молодые кратеры представляют наибольший интерес для изучения.
В южной части диска видимой стороны Луны расположен кратер Тихо (диаметр D = 80 км, глубина 3 500 м, высота вала над окружающей местностью около 2000 м). При большом фазовом угле этот молодой кратер ничем не отличается от соседних кратеров, однако в полнолуние он обнаруживает яркую лучевую систему. Эта система самая мощная на Луне; один из его лучей хорошо прослеживается даже в Море Ясности. Лучевая система Тихо возникла при образовании кратера и является результатом взаимодействия ударных выбросов с лунной поверхности. Причиной необычных фотометрических свойств лучевых систем молодых кратеров является в основном вскрытие нижележащего (более светлого) материала вторичными ударами выброшенного из кратера вещества. Кратер Тихо окружен темным кольцом-ореолом, хорошо заметным вблизи полнолуния. Это кольцо имеет небольшой избыток красного цвета. Снимки более высокого разрешения показывают, что вал этого кратера заметно разрушен, хорошо видны террасы, рельеф в окрестности кратера в масштабе десятков и сотен метров очень сложен.
Кратер Коперник (D = 90 км) также является очень заметным образованием на лунном диске. Он старше кратера Тихо, но тоже имеет лучевую систему, хотя и более слабую, чем у Тихо. Лучевая система Коперника также хорошо видна при малых фазовых углах, т. е. вблизи полнолуния. Глубина ровного дна и высота вала кратера Коперник относительно окружающей местности составляют соответственно 1600 и 2200 м. Изображения высокого разрешения показывают, что вал этого кратера сильно террасирован. Как и у Тихо, это террасирование имеет гравитационно-тектоническую природу. Террасы представляют собой гигантские осовы (мегаоползни) шириной в километры и протяженностью в десятки километров, смещенные друг относительно друга по вертикали на сотни метров. С помощью спектральных измерений в материале вала и днища кратера Коперник были обнаружены типичные для лунного материкового вещества ассоциации минералов: полевошпатовый материал с преобладанием низкокальциевого пироксена. Однако на трех участках довольно разрушенной центральной горки пироксен не был найден (по крайней мере, его меньше 5 %); в качестве главного компонента здесь выявлен оливин. Источник материала центральной горки, по-видимому, находится глубже, чем источники материала других частей кратера.
Рассмотрим еще несколько замечательных образований на лунной поверхности, которые хорошо видны в телескоп даже небольших размеров.
Начнем с района, где расположен знаменитый кратер Аристарх (D = 35 км). Он сравнительно молод и образовался на морской поверхности. При его рождении был пробит слой затопления морским материалом и вскрылась материковая подложка, т. е. более яркое материковое вещество было вынесено на морскую поверхность. Благодаря этому кратер Аристарх имеет сравнительно высокое альбедо и выглядит как очень контрастная деталь на лунном диске. Поверхность внутри кратера неоднородна по составу и имеет сложную структуру. Возможно, из-за этого вид деталей внутри этого кратера очень изменчив – он сильно зависит от условий освещения. Ранее такая изменчивость часто интерпретировалось как свидетельство проявления современной активности Луны. На рис. 2.15 приведена телескопическая фотография кратера Аристарх (он справа). Левее и ниже расположен кратер Геродот. Хорошо видна извилистая Долина Шрётера.
Рис. 2.15. Любительский снимок кратеров Аристарх (справа) и Геродот вблизи терминатора. Хорошо виден рельеф плато Аристарх.
Значительно более детальные изображения района кратера Аристарх получены с помощью космического телескопа «Хаббл». Он позволяет издалека делать снимки Луны очень высокого разрешения. Заманчиво было бы использовать «Хаббл» для спектрозональной съемки всей площади видимого полушария Луны, однако специалисты, контролирующие распределение времени на этом телескопе, избегают наблюдать Луну: это слишком яркий объект для такого телескопа. Кроме того, исследования далеких объектов Вселенной имеют гораздо более высокие приоритеты для этого инструмента. Космический телескоп «Хаббл» находится на околоземной орбите уже около 20 лет. За это время он смотрел на Луну лишь два раза. На рис. 2.16 показан снимок кратера Аристарх, сделанный телескопом «Хаббл» в синих лучах при малом фазовом угле; пространственное разрешение около 200 м. Внутри кратера видно много ярких деталей.
Рис. 2.16. Изображение кратера Аристарх, полученное с околоземной орбиты космическим телескопом «Хаббл».
Кратер Аристарх образовался рядом с замечательной областью, которая называется плато Аристарх или пятно Вуда (на рис. 2.16 оно над кратером Аристарх). Предполагается, что эта область является останцом, сохранившимся при затоплении лавами бассейна Океана Бурь. Об этом говорит приподнятость плато Аристарх над уровнем окружающего моря и больший возраст (определенный по числу мелких кратеров на единицу поверхности) некоторых участков этого образования. Плато Аристарх пересекает Долина Шрётера. Ее длина примерно 170 км, а ширина около 7 км. Было множество сообщений о нестационарных (временных) явлениях в Долине Шрётера, но их достоверность трудно оценить.
Необычным является материал, покрывающий поверхность плато Аристарх. В видимой части спектра его альбедо довольно низкое. Этот материал имеет аномально сильное ультрафиолетовое (УФ) поглощение. Это заметил еще известный физик Роберт Вуд в 1911 г., когда получил свои первые фотографии Луны в УФ-диапазоне спектра. На фотографиях Вуда плато Аристарх выделяется очень сильно (поэтому его и называют пятном Вуда). Рыжеватый оттенок этого образования отмечался гораздо раньше Яном Гевелием. Отметим, однако, что границы ультрафиолетового пятна Вуда не всегда буквально следуют топографическим границам плато Аристарх. Роберт Вуд предполагал, что причиной возникновения УФ-поглощения в пятне служат отложения серы или ее соединений, сопровождающие вулканическую деятельность. Но сейчас считают, что аналогом материала поверхности пятна Вуда является необычный грунт, найденный в районе посадки экспедиции «Аполлон-17». Этот грунт содержит много стеклянных шариков оранжевого цвета. Образцы такого грунта показывают сильное УФ-поглощение. Предполагается, что оранжевые шарики имеют вулканическую природу – они возникли при распылении в вакууме фонтанирующей лавы в окрестности места ее выхода на поверхность. Среди геологов нет согласия в том, когда могли происходить такие извержения, но, скорее всего, их возраст велик. На снимках плато Аристарх, сделанных современными цифровыми фотокамерами, хорошо различаются цвета: плато имеет выраженный рыжеватый оттенок в сравнении с окружающими морскими областями.
В западной части лунного диска расположен Океан Бурь – крупнейшее на Луне образование морского типа. Его площадь (S) составляет 2100 тыс. км2. К югу от Океана Бурь лежат два моря – Море Влажности (S= 110 тыс. км2) и Море Облаков (S = 250 тыс. км2). На севере Океан Бурь граничит с Морем Холода (S = 430 тыс. км2) и Морем Дождей (S = 830 тыс. км2). Море Дождей очень неоднородно по цвету, а значит, и по составу. В центре лунного диска находятся небольшие образования морского типа – Залив Зноя (S = 40 тыс. км2) и Море Паров (S = 80 тыс. км2). Восточную часть диска украшают Море Ясности (S = 300 тыс. км2) и Море Спокойствия (S = 420 тыс. км2). У восточного лимба расположено Море Кризисов (S = 180 тыс. км2). На юг от Моря Спокойствия находятся Море Изобилия (S = 330 тыс. км2) и Море Нектара (S = 100 тыс. км2). Все лунные моря представляют собой впадины, заполненные застывшими лавами. Их темный цвет обусловлен отличием химического состава лав от окружающего материкового вещества; в морских лавах содержится большее количество хромофорных (поглощающих свет) элементов, главным образом железа и титана.
Моря заполнялись не одновременно. Из оценок количества кратеров на единицу площади (кратерной плотности) следует, что самое старое – Море Спокойствия (ок. 3,5 млрд лет). Океан Бурь – наиболее молодой (ок. 2,5 млрд лет).
На Луне были найдены так называемые криптоморя. Это очень древние морские образования, которые были скрыты материалом выбросов при образовании крупных бассейнов, например бассейна Моря Восточного. Признаками криптоморя служат кратеры, имеющие темное гало, что является признаком наличия на некоторой глубине темного вещества, вероятно, базальтового состава. Классическим примером криптоморя является область, включающая кратер Шиккард.
Опишем детальнее некоторые интересные кратеры. Это самая распространенная форма рельефа на Луне. Старых кратеров очень много; они зачастую накладываются друг на друга. Молодые кратеры представляют наибольший интерес для изучения.
В южной части диска видимой стороны Луны расположен кратер Тихо (диаметр D = 80 км, глубина 3 500 м, высота вала над окружающей местностью около 2000 м). При большом фазовом угле этот молодой кратер ничем не отличается от соседних кратеров, однако в полнолуние он обнаруживает яркую лучевую систему. Эта система самая мощная на Луне; один из его лучей хорошо прослеживается даже в Море Ясности. Лучевая система Тихо возникла при образовании кратера и является результатом взаимодействия ударных выбросов с лунной поверхности. Причиной необычных фотометрических свойств лучевых систем молодых кратеров является в основном вскрытие нижележащего (более светлого) материала вторичными ударами выброшенного из кратера вещества. Кратер Тихо окружен темным кольцом-ореолом, хорошо заметным вблизи полнолуния. Это кольцо имеет небольшой избыток красного цвета. Снимки более высокого разрешения показывают, что вал этого кратера заметно разрушен, хорошо видны террасы, рельеф в окрестности кратера в масштабе десятков и сотен метров очень сложен.
Кратер Коперник (D = 90 км) также является очень заметным образованием на лунном диске. Он старше кратера Тихо, но тоже имеет лучевую систему, хотя и более слабую, чем у Тихо. Лучевая система Коперника также хорошо видна при малых фазовых углах, т. е. вблизи полнолуния. Глубина ровного дна и высота вала кратера Коперник относительно окружающей местности составляют соответственно 1600 и 2200 м. Изображения высокого разрешения показывают, что вал этого кратера сильно террасирован. Как и у Тихо, это террасирование имеет гравитационно-тектоническую природу. Террасы представляют собой гигантские осовы (мегаоползни) шириной в километры и протяженностью в десятки километров, смещенные друг относительно друга по вертикали на сотни метров. С помощью спектральных измерений в материале вала и днища кратера Коперник были обнаружены типичные для лунного материкового вещества ассоциации минералов: полевошпатовый материал с преобладанием низкокальциевого пироксена. Однако на трех участках довольно разрушенной центральной горки пироксен не был найден (по крайней мере, его меньше 5 %); в качестве главного компонента здесь выявлен оливин. Источник материала центральной горки, по-видимому, находится глубже, чем источники материала других частей кратера.
Рассмотрим еще несколько замечательных образований на лунной поверхности, которые хорошо видны в телескоп даже небольших размеров.
Начнем с района, где расположен знаменитый кратер Аристарх (D = 35 км). Он сравнительно молод и образовался на морской поверхности. При его рождении был пробит слой затопления морским материалом и вскрылась материковая подложка, т. е. более яркое материковое вещество было вынесено на морскую поверхность. Благодаря этому кратер Аристарх имеет сравнительно высокое альбедо и выглядит как очень контрастная деталь на лунном диске. Поверхность внутри кратера неоднородна по составу и имеет сложную структуру. Возможно, из-за этого вид деталей внутри этого кратера очень изменчив – он сильно зависит от условий освещения. Ранее такая изменчивость часто интерпретировалось как свидетельство проявления современной активности Луны. На рис. 2.15 приведена телескопическая фотография кратера Аристарх (он справа). Левее и ниже расположен кратер Геродот. Хорошо видна извилистая Долина Шрётера.
Значительно более детальные изображения района кратера Аристарх получены с помощью космического телескопа «Хаббл». Он позволяет издалека делать снимки Луны очень высокого разрешения. Заманчиво было бы использовать «Хаббл» для спектрозональной съемки всей площади видимого полушария Луны, однако специалисты, контролирующие распределение времени на этом телескопе, избегают наблюдать Луну: это слишком яркий объект для такого телескопа. Кроме того, исследования далеких объектов Вселенной имеют гораздо более высокие приоритеты для этого инструмента. Космический телескоп «Хаббл» находится на околоземной орбите уже около 20 лет. За это время он смотрел на Луну лишь два раза. На рис. 2.16 показан снимок кратера Аристарх, сделанный телескопом «Хаббл» в синих лучах при малом фазовом угле; пространственное разрешение около 200 м. Внутри кратера видно много ярких деталей.
Кратер Аристарх образовался рядом с замечательной областью, которая называется плато Аристарх или пятно Вуда (на рис. 2.16 оно над кратером Аристарх). Предполагается, что эта область является останцом, сохранившимся при затоплении лавами бассейна Океана Бурь. Об этом говорит приподнятость плато Аристарх над уровнем окружающего моря и больший возраст (определенный по числу мелких кратеров на единицу поверхности) некоторых участков этого образования. Плато Аристарх пересекает Долина Шрётера. Ее длина примерно 170 км, а ширина около 7 км. Было множество сообщений о нестационарных (временных) явлениях в Долине Шрётера, но их достоверность трудно оценить.
Необычным является материал, покрывающий поверхность плато Аристарх. В видимой части спектра его альбедо довольно низкое. Этот материал имеет аномально сильное ультрафиолетовое (УФ) поглощение. Это заметил еще известный физик Роберт Вуд в 1911 г., когда получил свои первые фотографии Луны в УФ-диапазоне спектра. На фотографиях Вуда плато Аристарх выделяется очень сильно (поэтому его и называют пятном Вуда). Рыжеватый оттенок этого образования отмечался гораздо раньше Яном Гевелием. Отметим, однако, что границы ультрафиолетового пятна Вуда не всегда буквально следуют топографическим границам плато Аристарх. Роберт Вуд предполагал, что причиной возникновения УФ-поглощения в пятне служат отложения серы или ее соединений, сопровождающие вулканическую деятельность. Но сейчас считают, что аналогом материала поверхности пятна Вуда является необычный грунт, найденный в районе посадки экспедиции «Аполлон-17». Этот грунт содержит много стеклянных шариков оранжевого цвета. Образцы такого грунта показывают сильное УФ-поглощение. Предполагается, что оранжевые шарики имеют вулканическую природу – они возникли при распылении в вакууме фонтанирующей лавы в окрестности места ее выхода на поверхность. Среди геологов нет согласия в том, когда могли происходить такие извержения, но, скорее всего, их возраст велик. На снимках плато Аристарх, сделанных современными цифровыми фотокамерами, хорошо различаются цвета: плато имеет выраженный рыжеватый оттенок в сравнении с окружающими морскими областями.