Луна

В телескоп различают около двадцати видов объектов на лунной поверхности. Более-менее ровные темные поверхности — это моря. Образованы они предположительно проплавлениями лунной коры и излияниями глубинных пород-базальтов. Более высокие места, изрезанные неровностями и окружающие моря, — это материки. Заливами называют те места, где моря вдаются в материки. Озера — это небольшие темные пятна, рассеянные по материкам. Болотами называют полутемные плоские области, окружающие моря и озера, осуществляющие переход от материковых гор к морским низменностям.

Островами и архипелагами называются горы и скалы на поверхности лунных морей. Мысы — узкие материковые выступы, вдающиеся в моря. Горные хребты — образующие длинные цепи нагромождения гор. Пики — остроконечные горных вершины. Цирками назвали кольцевые валы, окружающие впадины с плоским дном, а если на дне имеются одна или несколько гор, возможно с воронками на вершинах, то такие образования называют кратерами.

Еще есть так называемые кратеры-фантомы. Они представляют собой загадочные светлые кольца, не отбрасывающие теней. Что именно представляют собой эти призрачные образования, пока неизвестно.

От многих цирков расходятся в стороны длинные светлые полосы. Протяженность не которых из них достигает 1000 — 2000 км по поверхности Луны. Некоторые из них состоят из множества кратеров, воронок и лунок. Эта загадка лунного рельефа называется лучами.

Поскольку Луна в настоящее время всегда обращена к Земле одной своей стороной, людей издавна мучил вопрос: а что находится на обратной стороне спутника? Быть может, там обнаружатся остатки древних городов, а может быть, это суперсовременный космопорт инопланетян?

Удовлетворить свое любопытство человек смог только тогда, когда построенные им космические летательные аппараты преодолели земное притяжение. В октябре 1959 г. автоматическая станция «Луна-3», запущенная благодаря выдающимся достижениям советской науки и техники, совершила облет Луны и впервые сфотографировала обратную сторону нашего спутника.

Там не оказалось совершенно ничего неожиданного, обратная сторона во многом подобна видимой. Сенсацией явилось то, что в крупных деталях поверхности стороны Луны сильно отличаются друг от друга. На обратной стороне почти нет морей, зато есть большие круглые понижения со светлым дном, названные шалассондами (мореподобными).

Названия особенностей рельефа обратной стороны Луны были согласованы между учеными разных стран. По сложившейся традиции они были названы именами выдающихся ученых. Например, кратеры Платон, Архимед, Коперник и т.д. На обратной стороне назнания более современны: Море Москвы, кратеры Циолковский, Гагарин, Менделеев, Королев, Жюль Верн, Эдисон и другие. Неудивительно преобладание русских названий, так как именно советские ученые в результате завершения фотографирования обратной стороны Луны в 1965 г. станцией «Зонд-3» получили возможность внести в Международный астрономический союз предложения относительно наименования деталей лунного рельефа, которые были утверждены на ХIV Генеральной ассамблеей Международного астрономического союза в августе 1970 г.

Предполагается, что так же, как и земная кора, лунная кора формировалась в результате чередовавшегося горообразования и опускания обширных площадей. Впадины заливались расплавленной каменистой массой-магмой, поднимающейся из недр.

Так как на Луне не замечено признаков жизни, она считается мертвым миром, где нет даже геологических изменений. Однако астроному Пулковской обсерватории Н.А. Козыреву повезло — 4 ноября 1958 г. он заметил покраснение на центральной горке лунного цирка Альфонс, а в спектре наблюдались полосы излучения молекул углерода. Можно предположить, что произошел выброс паров углерода в пространство. Явления эти крайне редки и заметить их очень трудно.

В связи с отсутствием у Луны атмосферы поверхность ее подвергается постоянным метеоритным бомбардировкам. Ведь даже метеориты-пылинки достигают поверхности Луны, в то время как, не достигая поверхности Земли, они сгорают в верхних слоях атмосферы в результате трения. Итогом этой непрекращающейся бомбардировки является то, что вся поверхность Луны на несколько метров в глубину представляет собой обломки разбитой метеоритами первоначальной ее поверхности.

Эта смесь раздробленного вещества постепенно спекается под действием вакуума и напоминает слежавшуюся губчатую массу.

Поверхностный слой Луны называется риголитом. Он очень хорошо термоизолирует поверхность, благодаря этому перепады температур не проходят дальше, чем на несколько десятков сантиметров в глубину верхнего слоя.

А перепады очень значительны все из-за того же отсутствия атмосферы. В полдень на экваторе поверхность Луны накаляется до 125°С, и так продолжается две недели по земным меркам. Потом наступает двухнедельная лунная ночь, и температура падает до —150° мороза. Из-за малой теплопроводности риголита тепло из глубин спутника не сглаживает эти перепады, и в моменты лунного затмения, когда тень Земли преграждает путь солнечным лучам, за один час температура меняется на 225°.

Вся поверхность Луны буквально усыпана кратерами разных размеров (диаметром более 100 км до менее 50 м). Система обозначения этих кольцевых гор именами астрономов и математиков введена Жаном Батистом Ригголи (1598 — 1671). При этом северная половина лунного диска дала прибежище именам ученых древности, южная — деятелям средневековья.

В настоящее время есть две гипотезы происхождения лунных кратеров. По одной из них, кратеры — результат бомбардировки поверхности Луны метеоритами. По другой гипотезе происхождение кратеров связано с вулканическими проплавлениями лунной коры.

За последние 150 лет на Луне не было зафиксировано образование ни одного нового кратера большого диаметра, то есть явление это достаточно редкое. Если допустить, что такие метеориты падали на Луну очень давно, то они должны были бы падать в том же количестве и на Землю.

Достаточно крупные из них, не сгорев в атмосфере, достигали бы поверхности и оставляли на ней кратеры, подобные лунным. Кстати, в зафиксированных местах падения метеоритов на Землю именно так и происходило. Но если бы количество упавших метеоритов было большим, значит, должно было остаться множество следов падений или много осколков ископаемых метеоритов, похоронены в осадочных горных породах, напластовавшихся за миллионы лет. Однако нет ни малейшего при знака того, что в прошлые геологические эпохи метеориты падали на Землю чаще, чем теперь. Кроме того, структура лунных морей совершенно идентична структуре больших лунных кратеров, следовательно, они должны иметь одинаковое происхождение. Но моря никак не могут иметь метеоритное происхождение. Существует на Луне и интересный объект — гора Варгентин, имеющая совершенно круглую форму, без углубления в середине, со склонами, такими же, как у кольцевых гор. Образована она могла быть единственным путем — лавой, поднявшейся из недр и застывшей на уровне кольцевого вулканического вала. И последнее. Если проанализировать распределение кратеров по поверхности, оказывается, что это явление случайное и никакой закономерности дать не может. Так что, скорее всего, крупные кратеры имеют вулканическое происхождение, а наряду с ними встречаются и кратеры, образованные падениями метеоритов.

В телескоп видны многочисленные лунные «трещины», на самом деле представляющие собой пологие долины, очень длинные и шириной менее 1 км. По одной версии, это края древних трещин коры, сглаженные метеоритной эрозией и засыпанные обломками. С другой стороны, это может быть след вулканической деятельности, проявлявшейся вдоль разлома лунной коры, где вулканическим силам легче было найти себе выход. В пользу этой версии говорит то, что местами трещины превращаются в цепочки мелких кратеров, сливающихся друг с другом.

При косом солнечном освещении поверхности Луны при наблюдении через телескоп разворачивается удивительно захватывающее зрелище. Под лучами восходящего Солнца загораются лунные вершины, самые высокие из которых достигают 9 км высоты, и постепенно вырастают из мрака. В связи с полным отсутствием атмосферы, тени, отбрасываемые на поверхность неровностями рельефа, очень четкие и резкие, и благодаря этим теням можно наблюдать предметы высотой всего 30 м.

При боковом освещении тень может быть в 20 раз длиннее, чем высота объекта.

Со времен изобретения телескопа астрономы определяют высоту объекта на Луне по длине отбрасываемой им тени. Линейная высота Н зависит от длины тени l и угловой высоты Солнца над горизонтом h для данной точки поверхности Луны: Н = l tg h.

На рис. видно, что высота Солнца над горизонтом равна угловому расстоянию горы от линии терминатора.

Надо взять подробную карту Луны и по ней определить разность селеноцентрических долгот точек В и Т (точка объекта и точка терминатора)

l = 2 ПR в/ 360°,

где в — разность селеноцентрических долгот точек В и А (А — точка конца тени измеряемого объекта).

Второй способ измерения высоты основан на том, что высокие объекты освещаются солнечными лучами раньше всех, и их можно заметить за линией терминатора на фоне темной части лунного диска.

Задача заключается в определении углового расстояния b от линии терминатора до объекта.

Рассмотрим треугольник ОРТ, где О — центр Луны, Р — вершина горы и Т — точка терминатора.

Из соотношения прямоугольного треугольника следует, что (В + Н)² = l²+ R² Пренебрегая Н² получаем

Н =~ l² / 2R,

а так как

l / R = tg в,

следовательно,

Н =~ R tg² в/ 2,

где R — радиус Луны равный 1738 км. Решение сводится к определению на лунной карте углового расстояния от линии терминатора до объекта.

Необходимо помнить, что оба метода работа ют лишь вблизи лунного экватора, а самая большая точность достигается для объектов, расположенных вблизи центра лунного диска.

В некоторых местах лунной поверхности наблюдатели неоднократно отмечали изменение окраски, появление красноватых пятен, изменение внешнего вида лунных деталей. Например, в кратере Аристарх такие оптические явления регистрировались более 100 раз, в кратере Платон и в Море Кризисов также не один десяток раз. Похоже, что наибольшую активность проявляют молодые кратеры крупных размеров. Если это действительно так, то причиной таких явлений могут быть внутренние процессы. Появление красноватых пятен пытаются объяснить люминесценцией — свечением некоторых веществ под действием заряженных частиц солнечного вектора. Средняя продолжительность наблюдавшихся явлений не превышает 15 минут, поэтому их называют кратковременными лунными явлениями».

Луна — первое и пока единственное космическое тело, на которое ступила нога человека.

В июле 1969 г. два американских космонавта на корабле «Аполлон-11» опустились на Луну и вышли на поверхность. С тех пор подобные полеты совершались неоднократно. К Луне запускалось большое количество автоматических станций, которые передавали на Землю телевизионные изображения лунной поверхности, доставляли образцы лунного грунта, производили различные измерения и исследования.

В результате всего этого было получено большое количество информации о нашем спутнике. В частности, изучив образцы лунного грунта, ученые установили, что возраст Луны равен возрасту Земли и составляет при мерно 4,6 млрд. лет.

Разрешился спор между теми исследователями, которые считали, что поверхность Луны покрыта очень толстым слоем пыли, и противниками этой точки зрения. Первые доказывали, что ни один аппарат не сможет «прилуниться», так как тут же «утонет» в пыли, однако первая же посадка опровергла такую точку зрения.

Мы убедились, что между Землей и Луной нет принципиального различия. И здесь, и там находятся одни и те же химические минералы в сходных пропорциях. С небольшими отличиями.

Толщина лунной коры составляет несколько десятков километров, а в центре находится небольшое расплавленное ядро.

Гамма-излучение поверхности Луны вдвое превышает излучение гранитов — земных пород с наибольшим содержанием радиоактивных элементов. Это связано с ядерными реакциями под действием облучения космическими лучами.

Измерения силы тяжести показали ее увеличение над лунными морями. Объяснить это можно наличием избыточных масс под этими поверхностями. Массы получили название «масконы».

У Луны нет магнитного поля, которое есть у Земли. Магнитные поля наблюдаются лишь в некоторых местах спутника, и величина их в 1000 раз слабее земных. Эти поля местного происхождения.

Теперь человек знает, что ждет его на Луне, и что ему понадобилось бы, вздумай он устроить там базу. Во-первых, надежное укрытие от микрометеоритного «дождя» и от больших перепадов температуры. Запасы воздуха, пищи и воды.

Наблюдая восход Солнца с поверхности Луны, невозможно увидеть ни сумерек, ни утренней зари, а первыми на темном небе покажутся лучи солнечной короны. На Земле она видна только во время полных затмений Солнца.

Площадь земного шара в 14 раз больше площади поверхности Луны. Земля лучше, чем Луна, отражает солнечный свет благодаря своему облачному покрову, поэтому полная Земля освещает Луну в 40 раз ярче, чем Луна — Землю в полнолуние. Поэтому перед новолунием, когда Луна выглядит узким серпом, остальная ее часть хорошо видна, так как на нее падает отраженный Землей свет Солнца.

Такое свечение Луны называют пепельным светом.

Астрономия, Минск, 1998 г.

Автор-составитель М. Я. Цофин