Наш естественный спутник всегда привлекал к себе внимание. Его серебристый свет в ночи кажется многим таинственным, мистическим. Но астрономы давно раскрыли истинную природу Луны — застывшего каменистого небесного тела, испещренного кратерами. Согласно современным теориям, Луна образовалась более 4 миллиардов лет назад в результате столкновения протоземли с телом размером приблизительно с Марс. Удар пришёлся не по центру, а под углом (почти по касательной). В результате большая часть вещества ударившегося объекта и часть вещества земной мантии были выброшены на околоземную орбиту. Из этих обломков собралась протолуна и стала обращаться по орбите с радиусом около 60 000 км. Земля в результате удара получила резкий прирост скорости вращения (один оборот за 5 часов) и заметный наклон оси вращения. Хотя у этой гипотезы есть слабые места, нуждающиеся в дальнейшей проработке, в настоящее время она считается основной.
В настоящее время среднее расстояние между центрами Земли и Луны — 384 467 км (порядка 30-ти диаметров Земли). Обращается вокруг нашей планеты она с периодом 27,32 земных суток. Этот промежуток называется сидерическим, или звездным месяцем (от лат. sidus, звезда; род. падеж sideris) — потому что в течение него Луна занимает прежнее положение относительно звезд. Смена лунных фаз — новолуние, первая четверть, полнолуние, последняя четверть и опять новолуние — происходит в среднем за 29,5 суток. Этот период длиннее, чем сидерический месяц, потому что смена фаз зависит от положения Луны относительно Солнца, а оно в результате движения Земли по орбите за месяц смещается по эклиптике к востоку.
Былое близкое соседство с Землей и мощные приливные взаимодействия сильно затормозило вращение Луны вокруг своей оси, вернее, синхронизировали его: на оборот вокруг своей оси Луна теперь тратит столько же времени, как и на оборот вокруг Земли. В результате наш спутник все время повернут к Земле одной стороной.
Приступая к наблюдениям
Луна — самое близкое к Земле крупное небесное тело, и благодаря этому она — самый легкий объект для любителей астрономии. Даже невооруженным глазом на ней можно разглядеть немало интересного. Например, так называемый «пепельный свет» (свечение в отраженных лучах Земли темной части лунного диска), который вы видите, наблюдая тонкий серп Луны, лучше всего заметен в сумерках, рано вечером на растущей или ранним утром на убывающей Луне. Без оптического прибора можно провести интересные наблюдения общих очертаний Луны — обнаружить контуры морей и суши. Удивительно, что все это можно заметить простым глазом (конечно, здоровым, без нарушений зрения, или в очках) на крохотном диске всего в половину углового градуса!
Со времен Галилея Луна доступна оптическим приборам. Бинокль или небольшой телескоп с малым увеличением поможет более подробно изучить лунные моря, крупнейшие кратеры и горные цепи. Даже такой скромный оптический прибор позволит ознакомиться с наиболее интересными достопримечательностями нашего спутника.
С увеличением апертуры увеличивается и количество видимых деталей на поверхности Луны, и наблюдения становятся еще более интересными. Телескопы с объективом диаметром 200–300 мм позволяют рассматривать тонкие детали в структуре крупных кратеров, увидеть строение горных хребтов, рассмотреть множество борозд и складок, увидеть цепочки мелких лунных кратеров.
Технические хитрости
Луна — очень яркий объект. Ее свет при наблюдении в телескоп зачастую буквально ослепляет наблюдателя. Чтобы ослабить яркость и сделать наблюдения более комфортными, многие любители астрономии используют нейтральный серый фильтр или поляризационный фильтр с переменной плотностью. Последний более предпочтителен, так как позволяет менять уровень передачи света от 1 до 40 % Чем это удобно? Количество света, поступающего от Луны, зависит от её фазы и применяемого увеличения. Поэтому при использовании обычного нейтрального фильтра изображение Луны часто будет то слишком яркое, то чересчур темное. Фильтр с переменой плотностью лишен этих недостатков и позволяет при необходимости выставить комфортный уровень яркости.
Можно также диафрагмировать объектив, надев на него крышку с отверстием малого диаметра. Это тоже уменьшит количество света, который попадает в телескоп, и снижает яркость изображения. При желании величину диафрагмы тоже можно менять (например, изготовив несколько крышек с разными по величине отверстиями).
При наблюдениях Луны между фазами первой или последней четверти и полнолунием можно включить умеренно яркий белый свет позади наблюдателя. Конечно, свет не должен попадать в глаза наблюдателя и бликовать на окулярах.
Такой метод дает возможность глазам сохранять дневное зрение, более совершенное, чем ночное. В целом у вас появится возможность видеть больше деталей, так как вы используете все возможности ваших глаз.
Важно помнить!
Стороны света на Луне расположены так же, как на Земле, когда мы смотрим на глобус и географическую карту. Поэтому, например, восточный край обращенного к Земле полушария Луны мы, жители Северного полушария, видим справа.
Как уже было сказано, из-за того, что период обращения Луны вокруг Земли равен периоду её вращения вокруг своей оси, она обращена к нам одной стороной. Но в силу ряда геометрических и физических причин мы можем видеть небольшую часть поверхности обратного ее полушария. Нам кажется, что Луна слегка «покачивается». Это явление называется либрацией (от лат. lībrātiō — «раскачивание»). Либрация позволяет наблюдателю с Земли видеть в разные моменты времени лунный диск в несколько различающихся положениях.
Либрация по долготе связана с тем, что орбита Луны вокруг Земли не круговая. По этой причине скорость движения Луны по орбите непостоянна, а скорость вращения вокруг своей оси более стабильна. В результате мы видим чуть больше то восточный, то западный край лунного диска. Либрация по широте происходит вследствие наклона оси вращения Луны к плоскости её орбиты вокруг Земли. При движении Луны вокруг Земли мы наблюдаем то южный, то северный полюс Луны. Благодаря этим двум либрациям мы можем видеть сравнительно большие области обратного полушария Луны — около 8 и 7 градусов соответственно.
Существуют также еще два вида либраций — суточная и физическая — вызванные суточным вращением Земли (и перемещением наблюдателя вместе с ее поверхностью относительно Луны) и приливными силами, которые действительно «покачивают» наш спутник. Но их амплитуда невелика — 50 и 2 угловые минуты соответственно.
Таким образом, в результате всех четырех видов либраций в разное время мы видим разные небольшие части обратной стороны Луны, т. е. в сумме мы видим не 50, а примерно 59 % лунной поверхности.
Интересные ссылки:
Карта Луны онлайн:http://www.astronet.ru/pages/moonmap.html.
Карта пригодна для изучения вида Луны в бинокль или телескоп с малым увеличением.
Сервис Google Moonhttps://www.google.com/moon/.
Когда лучше всего наблюдать Луну?
Как ни парадоксально это кажется на первый взгляд, полнолуние — далеко не самая удобная фаза для наблюдения Луны. Дело в том, что Солнце в это время расположено строго позади Луны и светит ей «в лоб», тени от гор короткие, и изображение не очень контрастное. Наибольший интерес для наблюдения представляют детали вблизи лунного терминатора — границы освещенной и неосвещенной стороны нашего спутника. Терминатор — это граница дня и ночи на Луне. Во время растущей Луны он указывает место восхода Солнца, а в период убывающей — захода. Возвышенности, лежащие вблизи него и освещенные косыми лучами низко стоящего Солнца, отбрасывают длинные тени. Наблюдать поверхность Луны удобно, если изо дня в день следить за терминатором, который постепенно проходит через все новые и новые области, проявляя их рельеф. Вы увидите вершины гор, которые уже освещаются солнечными лучами, в то время как окружающая их более низкая часть поверхности еще находится в тени. Пейзаж вдоль линии терминатора меняется в режиме реального времени, и наблюдение за тем, как выходит из тени или наоборот, погружается в нее, та или иная лунная достопримечательность, подарит вам незабываемые впечатления!
Наиболее удобные периоды для наблюдения Луны начинаются со 2 дня после новолуния до 2–3 дня после первой четверти, и аналогично — 2–3 день перед последней четвертью — 2 день до новолуния.
Что наблюдать на Луне
Кратеры — самые распространенные образования на лунной поверхности. В переводе (лат. crater от др. — греч. κρατήρ) это слово означает «чаша». Большинство лунных кратеров имеют ударное происхождение, то есть возникли вследствие удара космического тела о поверхность нашего спутника. Крупнейшие кратеры видны уже в небольшой бинокль.
Лунные моря — темные участки, отчетливо выделяющиеся на лунной поверхности. Темные пятна, образующие так называемое «лицо на Луне», различимое невооруженным глазом, являются ничем иным, как лунными морями. Первые астрономы, изучавшие Луну, искренне считали, что на ней может быть жидкая вода и что эти пятна действительно являются водоемами. В дальнейшем наука опровергла эти наивные представления. Лунные моря — это низины, в далеком прошлом залитые лавой, которая застыла и придала им относительно более ровный вид, чем у остальных участков. Правда, в результате непрерывной метеоритной «бомбардировки», длящейся уже миллиарды лет, поверхность морей тоже покрылась мелкими кратерами. Моря занимают 40 % от всей площади видимой с Земли поверхности.
Борозды — лунные долины, достигающие в длину сотен километров. Нередко ширина борозд достигает 3,5 км, а глубина 0,5–1 км.
Складчатые жилы — по внешнему виду напоминают верёвки и, по-видимому, являются результатом деформации и сжатия, вызванных опусканием морей.
Горные цепи — лунные горы, высота которых колеблется от нескольких сотен до нескольких тысяч метров. Они представляют собой края больших кратеров или ударных бассейнов, разрушенные последующими ударами, в результате чего остались только части стены, напоминающие горные цепи. Носят названия земных горных хребтов — Апеннины, Альпы, Кавказ, Карпаты, Пиренеи, Кордильеры.
Растущая Луна
Наиболее интересные достопримечательности Луны с привязкой к лунным фазам, когда они находятся вблизи терминатора.
Молодая Луна (2–4 дня)
На третий день после новолуния можно заметить часть Моря Кризисов и несколько крупных кратеров Лангрен, Венделин и Петавий. На четвертый день Море Кризисов выходит из тени полностью, а к югу от него выступает Море Изобилия.
Карта видимой стороны Луны
Рассмотрим детали этой части лунного диска.
Море Гумбольдта (лат. Mare Humboldtianum) — при наблюдении с Земли это море расположено вблизи северо-восточного края лунного диска и продолжается на её обратной стороне. Из-за своего расположения условия видимости моря зависят от либраций Луны, и оно может быть не видно с Земли.
Море Краевое — лежит немного севернее лунного экватора в восточной части лунного диска.
Море Смита — расположено вблизи экватора на восточном краю лунного диска. Названо в честь британского астронома XIX века Уильяма Генри Смита.
Море Южное — его название было впервые предложено И. Мёдлером.
Эти моря, как и Море Гумбольдта, могут иметь разные условия видимости в результате либраций.
Море Кризисов — небольшое, но хорошо заметное море четкой округлой формы, расположено в восточной части лунного диска севернее экватора. Бассейн Моря Кризисов образовался от 4,55 до 3,85 миллиардов лет назад. Море имеет диаметр 418 км, площадь 137 000 км². Для наглядности стоит сказать, что по площади оно чуть меньше земного Адриатического моря или государства Таджикистан, но чуть больше Греции. У него очень плоское дно, окружённое морщинистым кольцевым хребтом. В южной части этого моря расположены частично погребённые под залежами породы кратеры.
Море Змеи (лат. Mare Anguis) — имеет в диаметре 150 километров. С северо-востока примыкает к Морю Кризисов.
Море Изобилия (лат. Mare Fecunditatis) — лежит в восточной части видимой стороны Луны. Бассейн моря перекрывается с бассейнами морей Нектара, Спокойствияи Кризисов. На восточной стороне моря расположен кратер Лангрен.
Море Волн — лежит южнее и восточнее Моря Кризисов. Его границы не так четко очерчены. Диаметр 243 км. В южной части моря расположен кратер Дубяго диаметром 53 км, с юго-востока примыкает кратер Кондорсе P (диаметр 46 км).
Море Пены — расположено в юго-восточной части лунного диска к востоку от моря Изобилия и к юго-западу от моря Волн. Имеет 139 километров в диаметре.
Крупные кратеры
Лангрен (лат. Langrenus) — большой ударный кратер в области восточного побережья Моря Изобилия. Считается, что это один из крупнейших кратеров, возникших за последние 3,2 миллиарда лет. Кратер практически не подвергся разрушению благодаря небольшому возрасту. Лангрен является центром яркой фрагментированной системы лучей, распространяющихся в Море Изобилия на запад от кратера.
Вблизи первой четверти (5–8 дней)
Через пять дней после новолуния очень интересно наблюдать как бы сросшиеся вместе кратеры Кирилл, Теофил и Катарина. Из тени выходят Море Ясности и Море Спокойствия. На шестой день после новолуния во всем своем величии появляется Море Ясности. На седьмой день, когда Луна в фазе первой четверти, терминатор проходит через Море Паров. На восьмой день можно начинать изучать систему светлых лучей кратера Тихо и центральную горку этого кратера.
Рассмотрим лунные моря этой области, двигаясь с северной до южной части лунного диска.
Море Холода (лат. Mare Frigoris) — расположено в северной части лунного диска к северу от Моря Дождей и простирается до северной оконечности Моря Ясности. С юга к Морю Холода примыкают окружающие Море Дождей горы Альпы, рассеченные прямой трещиной длиной 170 км при ширине 10 км — Долиной Альп. Море расположено во внешнем кольце Океана Бурь.
Море Ясности (лат. Mare Serenitatis) — лунное море ударного происхождения, расположенное на видимой стороне Луны. Название этого моря (как и многих других морей в восточной части видимого полушария Луны) связано с хорошей погодой и было введено астрономом Джованни Риччоли. Диаметр Моря Ясности — около 700 км. Оно примечательно контрастными цветами лавы. По внешнему краю расположено кольцо тёмных базальтов, простирающиеся на юго-востоке к соседнему Морю Спокойствия. На востоке расположен кратер Посидоний. Центр моря пересекает светлый луч, берущий начало от кратера Тихо. В восточной части моря находится совокупность нескольких гряд (Никола, Листера, Смирнова) и безымянного северного участка. Данное образование имеет неофициальное название Змеиный хребет и является интересным объектом для любителей астрономии. Самый крупный кратер в Море Ясности — кратер Бессель диаметром 16 км, располагающийся в южной центральной части моря.
Море Спокойствия (лат. Mare Tranquillitatis) — размер около 880 км. Это лунное море замечательно большим количеством посадок космических аппаратов (см. таблицу).
Море Нектара (лат. Mare Nectaris) — небольшое лунное море, расположенное между Морем Спокойствия и Морем Изобилия. На восточной окраине моря находятся горы Пиренеи. Диаметр — 333 км. Площадь моря составляет 101 000 квадратных километров — примерно как у земного Ирландского моря.
Крупные и интересные кратеры.
Теофил, Кирилл, Катарина. Цепочка из трех кратеров, лежащая поблизости от Моря Спокойствия и Моря Нектара. Вал кратера Теофил частично перекрывает кратер Кирилл, что говорит о его более позднем происхождении. Все три кратера имеют одинаковый диаметр — 98 км.
Тихо. Этот кратер показывается из-за терминатора на 8 лунный день, но только вблизи полнолуния предстает во всей красе его гигантская система лучей, состоящих из вещества, выброшенного при образовании кратера. Они тянутся почти на половину лунного диска, самый длинный из них достигает 4000 км! Системы лучей — признак молодости кратера; со временем их вещество темнеет. Считается, что Тихо образовался всего около 110 млн лет назад.
Теофил, Кирилл, Катарина
Море Ясности, Море Спокойствия, Море Кризисов
Коперник
Нарастающая Луна (9–11 дней)
Море Дождей. Диаметр моря составляет 1123 км. Оно появилось в результате затопления лавой большого ударного кратера, который возник в результате падения крупного метеорита или ядра кометы примерно 3,85 млрд лет назад. Наполняясь лавой, дно кратера сглаживалось, в результате чего образовалась относительно ровная поверхность.
Дно моря пересечено волнами, что, возможно, свидетельствует о том, что лава затапливала ударную котловину не за один раз. Вероятно, Луна пережила несколько ударов, следующих один за другим.
Море Облаков. Диаметр этого моря — 713 км. На западе моря расположен кратер Буллиальд, на юге — кратер Питат. Лучи кратера Тихо пересекают море с юга на северо-запад. В южной части моря между кратерами Берт и Табит расположен тектонический сброс Прямая Стена длиной 125 км и высотой около 300 м, легко различимый в 60-миллиметровый телескоп.
Море Влажности (лат. Mare Humorum) — небольшое круглое лунное море, расположенное в юго-западной части лунного диска.
Окружающие море Влажности горы образуют границу древнего бассейна ударного происхождения. Бассейн заполнен застывшей базальтовой лавой, простирающейся местами за его границу. Слой застывшей лавы, предположительно, имеет толщину свыше 3 км, при этом толщина слоя увеличивается к центру бассейна. Точный возраст моря сложно установить, поскольку не существует образцов горной породы, собранных в данной области. Однако считается, что он лежит в пределах от 3,4 до 4,4 млрд лет.
Море Познанное (лат. Mare Cognitum) — является частью Океана Бурь.
С северо-запада море ограничивают Рифейские горы, которые являются остатками крупных кратеров.
Море Познанное получило свое название совсем недавно и названо так потому, что именно здесь приземлился «Рейнджер-7». Немного севернее моря приземлились «Сервейер-3», «Аполлон-12». Также недалеко от него осуществил посадку «Аполлон-14».
Интересные кратеры:
Коперник. Еще один молодой ударный кратер со светлой системой лучей, не такой широкой как у Тихо, но достигающей 800 км. Его возраст — около 800 млн лет.
Кеплер — тоже молодой ударный кратер с системой лучей, с системой лучей, простирающейся на 300 км. Благодаря ей он виден в самый маленький телескоп.
Вблизи полнолуния (12–15 дней)
Полностью открывается для наблюдателя Океан Бурь (лат. Oceanus Procellarum) — крупнейшее лунное море неправильной формы, расположенное в западной части видимой стороны Луны. Название дано итальянским астрономом Джованни Баттиста Риччоли на основе бытовавшего тогда заблуждения, что погода на Земле меняется в зависимости от фаз Луны. Протяженность Океана Бурь с севера на юг составляет 2500 км, а занимаемая площадь — 4 000 000 км², что приблизительно равно земному Аравийскому морю.
На северо-востоке лунные горы Карпаты отделяют Океан Бурь от Моря Дождей.
19 ноября 1969 года на Луну опустился лунный модуль Интрепид — посадочный отсек американского космического корабля Аполлон-12. Посадка произошла на территории Океана Бурь, в 370 км к югу от кратера Коперник. На поверхность лунного моря высадились Чарльз Конрад и Алан Бин.
Они доставили на Землю с Луны около 34 кг пород, в том числе 45 камней. Образцы из Океана Бурь оказались более светлыми, чем собранные в Море Спокойствия Апполоном-11.
Интересные кратеры:
Ариста́рх (лат. Aristarchus) — приметный ударный кратер в северо-западной части видимой стороны Луны. Это самая яркая структура на Луне: его альбедо (отражательная способность) превышает альбедо большинства структур в два раза, что позволяет заметить его даже невооруженным глазом. Яркость кратера объясняется его небольшим возрастом, вследствие чего породы, выброшенные при столкновении Луны с метеоритом, не успели потемнеть под воздействием солнечного ветра. Кратер, как и Тихо, Коперник и Кеплер, является центром системы ярких лучей.
После полнолуния все вышеперечисленные области Луны снова проходят через терминатор в том же порядке, только на этот раз — погружаясь в тень.
Стареющая Луна
Некоторые аппараты, совершавшие посадку на поверхность Луны