Земля – космос – Луна - Самарий Наумович Минчин

Отсутствие на Луне ощутимой атмосферы подтверждается и непосредственными наблюдениями нашего спутника: на ее поверхности отсутствуют заметные облака; края видимого диска всегда отчетливо видны, все тени кажутся совершенно темными, при покрытии звезд Луной свет их исчезает мгновенно и пр.

Лунная атмосфера имеет плотность не более 10-12 плотности атмосферы Земли у ее поверхности: наличие столь разреженной атмосферы может быть установлено лишь наблюдениями непосредственно на Луне.

На поверхности Луны нет воды в свободном состоянии, а если бы она и была, то ее испарение образовало бы вокруг Луны атмосферу из водяного пара, которая также быстро рассеялась бы в мировом пространстве.

Отсутствие водной и газовой оболочек у Луны предопределяет своеобразие ее рельефа, на формирование которого (в отличие от земного) существенное влияние оказывают следующие факторы: падение метеоритов, воздействие космического излучения, вулканизм, существенный температурный градиент поверхностных слоев грунта лунным днем и лунной ночью.

В связи с этим строение лунной поверхности характерно крайней пересеченностью, почти полным отсутствием ровных участков.

Наиболее характерной чертой лунного рельефа являются кольцевые горы – цирки и кратеры. Цирки – кольцевые горные хребты (валы), окружающие сравнительно ровную, часто темную, как у морей, поверхность (дно). Кратеры отличаются от цирков тем, что у них на дне расположены одна или несколько остроконечных вершин – центральные горки.

От некоторых наиболее крупных кратеров распространяются светлые лучи протяженностью в сотни и тысячи километров; эти лучи, очевидно, являются результатом выброса мелких тел из кратера при его образовании.

На лунной поверхности наблюдается также значительное количество борозд, трещин и долин.

Множество камней различной величины разбросано по лунной поверхности, что впервые было обнаружено автоматической научной станцией «Луна-9».

К крупным образованиям лунного рельефа относятся также горы и горные хребты; наибольшая высота гор – до девяти километров.

Впервые высота лунных гор была определена с достаточной точностью Галилеем (применившим телескоп для астрономических наблюдений) по длине отбрасываемых ими теней.

Луна – как это заметно даже невооруженным глазом имеет на общем сравнительно светлом фоне много темных областей, названных «морями».

Материковые (более светлые) районы Луны занимают около 60 процентов ее видимой поверхности и представляют собой в основном гористую местность.

Моря – это, очевидно, затопленные лавой участки; причины затопления – вулканическое извержение или падение крупных метеоритов.

Неясны причины образования кратеров. Каждый из сторонников как вулканической, так и метеоритной теорий находит в новых данных о Луне подтверждение своих собственных взглядов. Скорее всего правы и те и другие: образование лунного рельефа есть результат и лунного вулканизма и падения на Луну метеоритов.

Наблюдения Луны начиная с XVII века (зарисовки Гевелия и Риччоли) дали начало лунным картам и названиям ее образований. Первый каталог общепринятых названий лунных образований, охватывающий 662 объекта, был издан Международным астрономическим союзом в 1935 году. В настоящее время картографирование Луны продвигается удивительно быстрыми темпами (см. разд. «Картографирование лунной поверхности»).

Так как на Луне практически нет атмосферы, а ее сутки продолжаются целый месяц, то любое место лунной поверхности (кроме полярных районов) испытывает очень резкие суточные колебания температуры: от плюс 100 – 150° С лунным днем до минус 130 – 170° С лунной ночью.

Поверхностный слой Луны обладает (в силу своей чрезвычайной пористости и вакуума) очень малой теплопроводностью – порядка 10-5 – 10-6 калорий в секунду на сантиметр-градус Цельсия, поэтому он быстро нагревается при восходе Солнца и быстро остывает при отсутствии внешнего подогрева.

Равновесная температура лунной поверхности определяется в итоге тепловыми потоками от Солнца, из недр

Луны и собственным тепловым Излучением в мировое пространство; зависит она также от теплофизических параметров лунного грунта и оптических свойств его наружной поверхности.

Тепловой поток из недр Луны к ее поверхности (как это показали радиометрические измерения) примерно такой же, как и у Земли, – он составляет в среднем 1,3*10-6 калорий в секунду на сантиметр в квадрате. Величина этого потока пренебрежимо мала в сравнении с лучистым солнечным потоком; в связи с этим дневная равновесная температура поверхности Луны есть результат баланса (равенства) двух тепловых потоков: поглощенного поверхностью солнечного и излученного поверхностью Луны как нагретым телом.

Однако с наступлением ночи (или при затмениях) темп остывания лунной поверхности определяется уже коэффициентом ее теплового излучения и подводом тепла из глубинных слоев. При этом отдельные участки лунного грунта, под которыми сравнительно близко лежат более теплопроводные скальные породы, получают из недр Луны большее количество тепла и имеют на несколько десятков градусов более высокую температуру. Такие участки наиболее легко наблюдаются во время лунных затмений (при помощи зондирования лунной поверхности в инфракрасном диапазоне), когда значительная часть поверхности Луны начинает остывать почти одновременно.

«Теплых» участков зарегистрировано уже более 300, они расположены в основном на кратерах со светлыми лучами («Тихо», «Коперник», «Аристарх» и др.), а также в особо светлых областях; две трети «теплых» участков группируются на морях и одна треть – на материках Луны.

Возможно, что неоднородность теплового режима наружного покрова Луны (как и некоторые другие его физические характеристики) связана с районами, сейсмически активными в прошлом, с геологически разными по возрасту образованиями и т. д.,- – но это можно выяснить полностью, исследуя Луну приборами, доставленными непосредственно на нее, главным образом путем сейсмических измерений и химического анализа грунта различных ее районов.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЛУНЫ

Наблюдение и изучение Луны производятся следующими методами (кроме традиционно телескопических – визуальными наблюдениями и фотографированием): фотометрическим, спектрофотсметрическим, колориметрическим, радиометрическим, радиолокационным и с применением космической техники.

Регистрация количества отраженного света от лунной поверхности (фотометрия) в зависимости от условий освещения позволяет сделать вывод о геометрических и физических свойствах наружного слоя лунного грунта. Кроме того, определение цвета и поляризации объектов, расположенных на Луне, сравнение их с соответствующими параметрами земных пород дает нам в руки способ исследования строения и происхождения лунного вещества. Применение фотометрии для изучения Луны дало возможность накопить громадный фактический материал, который неизменно используется и в сочетании с другими методами исследования.

В частности, тот результат фотометрических измерений, что яркость сходных районов (например, материков) всего диска Луны, отмечаемая в полнолуние, примерно одинакова и свет отражается в основном в направлении на Солнце, позволил сделать заключение о сильной микрошероховатости лунной поверхности.

Недостатком фотометрического метода является то обстоятельство, что он (в силу ограниченности разрешающей способности наземных приборов) дает осредненные оптические характеристики для участков лунной поверхности размерами в десятки километров, а исследование фотометрических характеристик земных пород выполняется в гораздо меньших масштабах.

Другая цепь затруднений, связанная с применением сравнительного