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.

Рис. 2.17. Телескопическое изображение горной системы лунных Апеннин.

Следующий объект нашего рассмотрения – лунные горы.

Горная цепь Апеннин – одна из самых мощных горных систем на Луне. Высота некоторых пиков доходит до 5–6 км. Эта цепь обрамляет Море Дождей с юга и юго‑востока. Ее происхождение связано с ударным образованием бассейна этого моря. Северные склоны Апеннин, обращенные к Морю Дождей, более крутые, чем южные (рис. 2.17). Однако эта крутизна относительна – типичные наклоны поверхности на севере Апеннин редко превышают 10° на базе в 1 км. У северо‑западного подножия Апеннин находится извилистая Борозда Хэдли (Гадлея), имеющая длину около 100 км, среднюю ширину 1,5 км и глубину 300–400 м. В районе этой борозды совершил посадку «Аполлон‑15».

Рис. 2.18. Борозда Хэдли.

Рис. 2.19. Астронавт рядом с лунным электромобилем вблизи Борозды Хэдли.

Альпы – менее мощная горная система, обрамляющая Море Дождей с северо‑востока. Здесь самая высокая вершина (разумеется – Монблан) имеет высоту около 3500 м. Удивительным образованием в этом районе Луны является Долина Альп, которая как бы прорезает горную систему Альп от Моря Холода до Моря Дождей (рис. 2.20). Эта долина прямолинейна; ее длина около 150 км, а средняя ширина около 10 км. Когда‑то допускалось, что такая структура могла образоваться при косом (скользящем) ударе крупного тела о лунную поверхность. Простые оценки показывают невозможность такого сценария. В данном случае мы имеем дело, вероятно, с древним разломом, залитым лавой. На снимке Крэйга Зербе хорошо видна узкая трещина в середине долины. На космических изображениях высокого разрешения на этой трещине видны кратеры. Вероятно, они моложе трещины и попали на нее случайно. Но следует отметить, что на трещинах могут возникать так называемые димпловые кратеры: за счет просыпки грунта в трещину образуется воронка.

Рис. 2.20. Изображение Долины Альп, полученное Крэйгом Зербе с помощью цифровой камеры.

В Море Дождей имеются структуры останцового типа, например Прямой хребет длиной 80 км или пик Тенериф. При взгляде в телескоп, когда эти структуры освещены скользящими лучами, они кажутся грандиозными крутыми горами. На самом деле все обстоит не столь уж драматично. Например, пик Тенериф при высоте чуть более 2,4 км имеет размер у основания 15x20 км, что дает средний наклон поверхности пика менее чем ¹/₆. Конечно, локальные наклоны могут быть большими.

Рис. 2.21. Телескопическое изображение она Прямой Стены.

Рис. 2.22. Участок Моря Дождей, включающий пик Тенериф и Прямой хребет.

Рис. 2.23. Изображение кратера Варгентин, заимствованное из атласа Койпера.

Примечательным объектом лунной поверхности является также Прямая Стена. Это линейная сбросовая структура. Ее длина 110 км. Большая часть Стены возвышается на 600 м над равниной. Стена асимметрична – ее западный склон гораздо более крутой. Однако даже там крутизна склонов редко превосходит 30° на базе в сотни метров.

Рис. 2.24. Кратер Рейнер (справа) и светлая формация Рейнер‑гамма. Телескопический снимок.

Среди уникальных образований на поверхности Луны особое место занимает кратер Варгентин диаметром 85 км. Его часто называют «столовой горой Варгентин». Он находится вблизи юго‑западного лимба недалеко от кратера Шиккард. Кратер Варгентин заполнен лавой до уровня вала. Поверхность этого лавового поля сравнительно ровная. Это удивительный пример затопления кратера без прорыва вала – мощности лавового источника хватило ровно на то, чтобы заполнить чашу до краев, не разрушив ее.

Рис. 2.25. Телескопическое изображение кратеров Теофил, Кирилл и Катарина.

Отметим еще раз замечательный кратер Платон (D = 100 км), залитый лавой. Его очень легко найти на Луне вблизи полной фазы с помощью телескопа, поэтому этот кратер иногда используют в качестве стандартной детали для спектрофотометрических привязок при наблюдениях планет. Высота вала этого кратера достигает 2 км, однако из‑за кривизны лунной поверхности даже такой вал не будет виден из центра этого кратера (см. рис. 2.8 и 2.9). Заметим также, что вещество этого вала и примыкающих к нему с севера внешних областей необычно по составу, о чем свидетельствует нетипичный для таких образований избыток красного цвета.

Рис. 2.26. Кратеры Птолемей и Альфонс вблизи терминатора (свет падает сбоку).

В Океане Бурь расположена небольшая формация, именуемая Рейнер‑гамма. Она имеет форму вытянутого кольца, но это не кратер. Рис. 2.24 позволяет сравнить это образование с кратером Рейнер, который находится в правой части изображения. Образование Рейнер‑гамма считается классическим примером свирла – структуры, возникающей при падении распавшейся кометы или компактного метеороидного роя на лунную поверхность. В рельефе эта область не выделяется – это чисто альбедное образование, имеющее детали причудливой формы.

Рис. 2.27. Кратеры Птолемей и Альфонс в эпоху полнолуния (свет падает отвесно).

С этой формацией связана также магнитная аномалия. Формация Рейнер‑гамма имеет необычные фотометрические свойства, они указывают на то, что поверхность этого образования очень молодая, а ее микрорельеф более сложный, чем в окружающих морских областях.

На западном побережье Моря Нектара расположена последовательность крупных кратеров: Теофил (D = 100 км), Кирилл (D = 90 км) и Катарина (D = 100 км). Кратер Теофил – более молодой; он перекрыл вал кратера Кирилл. Замечательная особенность кратера Теофил – его центральная горка, у которой несколько вершин. Иногда астрономы‑любители проверяют качество телескопического изображения по тому, разрешается ли горка кратера Теофил или нет: если не разрешается, то наблюдать на небе что‑либо точно не стоит.

Кратер Птолемей – один из самых крупных на Луне (D = 225 км). Кривизна его заполненного лавой днища хорошо видна на изображениях, близких к терминатору (рис. 2.26). На дне этого кратера видны неровности, вероятно, обусловленые рельефом подстилающей поверхности или связаные с многоэтапностью заливки морской лавой этого небольшого бассейна. Правее и немного ниже кратера Птолемей находится кратер Альбатениус, который, как считается, изображен на одной из первых зарисовок Луны, сделанных Галилео Галилеем.

По‑своему уникален кратер Альфонс (D= 125 км). Его центральная горка возвышается почти на километр. У вала хорошо заметны признаки внутреннего обрушения (он как бы двоится). Через середину кратера проходит геологический разлом. В кратере расположено несколько темных пятен, заметных в телескоп среднего размера при хорошем качестве изображения. Это мелкие кратеры с темными ореолами; некоторые из них ассоциированы с трещинами того же простирания, что и центральный разлом. Происхождение темных ореолов не совсем понятно. Вероятно, здесь произошло ударное вскрытие темного материала, как в случае криптоморей. Нельзя не отметить, что в кратере Альфонс, возможно, наблюдались нестационарные явления (см. ниже).

Интересен молодой кратер Прокл, находящийся в восточной части лунного диска. В полнолуние хорошо видна его лучевая система; она асимметрична. Такое возможно при очень косом ударе налетевшего тела по лунной поверхности.

В заключение этого раздела отметим: каждый район и каждая деталь лунной поверхности, имея общие для всей Луны особенности формирования и эволюции, почти всегда демонстрируют также и замечательные индивидуальные черты. Это делает интересным и захватывающим изучение практически любого района лунной поверхности.

Дата добавления: 2014-11-20