Ни один человек на Луне пока еще не побывал. Тем не менее, опираясь на длительные исследования природы Луны, проводившиеся в разных странах и, в частности, в СССР, мы можем достаточно полно описать ту обстановку, которая существует на Луне.
Есть все основания предполагать, что первые люди, вступившие на лунную поверхность, не найдут там ничего неожиданного, хотя окружающий их мир и будет сильно отличаться от привычных для нас земных условий.
«Природа Луны». М., Физматгиз, 1959.
Известно, что твердые и жидкие вещества, даже находящиеся в раскаленном состоянии, не могут быть опознаны по их спектру, поскольку спектр испускаемого ими света непрерывен, а такой спектр ничего не говорит о химическом составе испускающего свет вещества. С Луной дело обстоит еще хуже. Ее поверхность сравнительно холодна, собственного излучения в области видимых лучей не испускает, а лунный свет — это всего-навсего отраженные солнечные лучи. Поэтому и спектр лунного света вполне тождествен спектру Солнца: в нем видно большое количество линий, но все они образуются в результате поглощения в солнечной атмосфере, поскольку процесс отражения от твердой поверхности лунных скал и камней ничего добавить здесь не может.
Таким образом, перед исследователем природы Луны возникает трудная задача — узнать состав лунной поверхности, не прибегая к спектроскопу. Каким путем здесь Можно идти?
Отражение лучей от поверхности твердого вещества хотя и не вносит в спектр новых линий, но кое-что о составе вещества все же говорит. В повседневной жизни мы по первому взгляду отличаем стекло от металла, медь от серебра, шелк от бархата и т. д. Практический опыт учит каждого, пользуясь такими свойствами вещества, как яркость, цвет, прозрачность, блеск, довольно уверенно отличать один материал от другого. Перечисленные качества в совокупности составляют то, что называют отражательной способностью поверхности. Очевидно, что и при научном изучении природы поверхности Луны можно воспользоваться отражательной способностью для суждения о том, чем может быть вещество, покрывающее поверхность лунных гор и равнин.
Простейшей количественной характеристикой отражательной способности будет коэффициент отражения, или альбедо.
Термин «альбедо» происходит от латинского прилагательного albus — белый и, следовательно, по-русски может быть переведен словом «белизна».
Какова же белизна Луны? Много или мало света отражает поверхность спутника Земли? Ответить на этот вопрос не так просто, как может показаться с первого взгляда. Например, ночью диск Луны кажется очень светлым, а если его рассматривать в телескоп, то лунная поверхность производит впечатление ослепительно белой. Однако такие впечатления обманчивы, и основываться на них для суждений о действительной окраске лунной поверхности нельзя. Дело в том, что ночью у нас темно, а поверхность Луны в это время залита ярким солнечным светом. При таких условиях самое черное вещество может показаться белым как снег. Для того чтобы правильно определить отражательную способность лунной поверхности, нужны специальные фотометрические измерения.
Сводка всех наблюдений, выполненных до 1916 г., была сделана американским астрономом Ресселом. Полученные им результаты приводятся в первых графах табл. 4. В дальнейшем французский астроном Ружье выполнил новые, очень точные измерения лунного света при помощи фотоэлектрического фотометра.
Итак, лунная поверхность в среднем отражает только 7% падающего на нее света. Это значит, что она покрыта материалом весьма темной окраски, поскольку подобными значениями альбедо характеризуются такие вещества, как сухой чернозем, мокрый суглинок и очень темные породы типа базальта и диабаза.
Слабее всего отражаются фиолетовые лучи, всего сильнее инфракрасные.
Вещество с такой отражательной способностью в обычных условиях воспринимается зрением как коричневое. Поэтому можно утверждать, что если бы можно было поместить кусочек лунной поверхности среди окружающих нас предметов, то он выглядел бы темным серовато-коричневым или коричневато-темно-серым.
Сферическое альбедо, несмотря на то, что оно представляет собой только осредненную характеристику отражательной способности Луны, все же позволяет сделать некоторые заключения о возможном составе вещества лунной поверхности. Например, некоторые немецкие ученые, исходя из обманчивого впечатления необыкновенной светлоты лунной поверхности при обозрении ее в телескоп, выступили с фантастическим предположением, будто лунные материки состоят из снега, а моря — изо льда. Эта странная теория полностью опровергается измерением альбедо лунной поверхности, поскольку чистый снег отражает свыше 90% падающего на него света, а лед — около 30%.
Нельзя предполагать наличие на Луне и горных пород со светлой окраской, какими, например, являются известняк, мел, мрамор. Даже неоднократно высказывавшееся мнение, будто материки Луны сложены из гранита, находится в противоречии с данными об альбедо, поскольку среднее значение альбедо гранита составляет около 0,2. Если считать, что Луна покрыта такими видами горных пород, какие встречаются и на Земле, то искать эти горные породы надо только среди самых темных и даже черных образцов камней.
Наблюдение с фотометром такого типа состоит в том, что телескоп наводят так, чтобы зеркальце приходилось на фоне интересующего нас объекта, например кратера, участка моря, светлого луча. После этого клин перемещают до тех пор, пока яркость зеркальца не сравняется с яркостью наблюдаемой детали.
Первое, что можно получить из самых простых фотометрических наблюдений, — это распределение яркости по диску полной Луны. Оказывается, материки в среднем в 1,8 раза ярче, чем моря, в то время как яркость так называемых «болот» выше яркости морей только в 1,4 раза. Самое светлое на Луне место — дно кратера Аристарх — превосходит яркость наиболее темных участков в морях в 3,5 раза.
Материки в центре диска и на краю имеют одинаковую яркость. Из оптики известно, что освещенность, создаваемая пучком параллельных лучей, пропорциональна косинусу угла падения этих лучей. Соответственно этому закону освещенность лунной поверхности в полнолуние должна снижаться от центральных частей диска . Но на Луне этого потемнения нет, и потому Луна кажется не выпуклым шаром, а плоским кругом — замечательная особенность, на которую обратил внимание уже Галилей. Галилей же дал и объяснение этому явлению. Дело здесь в том, что поверхность Луны отнюдь не гладкая. Подробный математический разбор этого вопроса был дан уже в классическом трактате французского ученого Бугера в XVIII в. Детальные фотометрические измерения на лунном диске были впоследствии проведены Н. П. Барабашевым в Харькове, а потом А. В. Марковым в Ленинграде и в Пулкове. Техника необходимых измерений и расчетов была подробно разработана В. В. Шароновым и его сотрудниками на астрономической обсерватории Ленинградского университета.
Большой интерес представляет сопоставление отражательной способности различных участков лунной поверхности с результатами лабораторных измерений образцов земных горных пород. Ближе к Луне по отражательной способности так называемые основные, т. е. бедные кремнекислотой горные породы типа диабаза и базальта. Все они характерны примерно одинаковой темно-серой окраской, но все же и они не столь темны, как Луна.
Характер изрытости всех частей лунной поверхности — и материков и морей — совершенно одинаков. Но тут возникает один серьезный вопрос: каковы размеры тех отдельных неровностей, которые придают лунной поверхности ее исключительную изрытость? Сигнал мощного радиолокатора, будучи направлен в сторону Луны, отражается от лунной поверхности обратно и в виде радиоэха регистрируется приемной частью установки. Начиная с 1946 г., этот эксперимент многократно и с успехом осуществлялся на практике. Тот факт, что поверхность Луны, будучи шероховатой и иссеченной для световых лучей, в то же время является гладкой и зеркальной для радиоволн, дает возможность оценить размеры неровностей. Они заключены в пределах от долей миллиметра до нескольких сантиметров.
Все детали на Луне кажутся окрашенными в один и тот же однообразный коричневато-сероватый цвет. Если различия яркости на лунном диске резко заметны и сразу бросаются в глаза, то разница в цвете на первый взгляд незаметна. Новые возможности для изучения цветных контрастов лунного диска открылись с широким внедрением цветной фотографии. Луна везде красновата, участков с синеватой или хотя бы чисто-серой окраской на ней нет. На рис. 49 приведены кривые спектральной отражательной способности для материков и морей по старым наблюдениям, выполненным на Потсдамской астрофизической обсерватории еще в 1909 г.
Отличить поляризованный свет от естественного по виду нельзя: наш глаз на явление поляризации никак не реагирует. Поляризация — явление весьма распространенное. Например, свет ясного голубого неба сильно поляризован. Частично поляризованными являются и лучи, отражаемые большей частью окружающих предметов, — стеклом, фарфором, водой, глянцевитой бумагой, полированным деревом, почти всеми камнями. Поляризации почти не получается при отражении от блестящей поверхности металла и при рассеянии лучей совершенно матовыми, т. е. лишенными всяких следов глянца, материалами. В частности, неполяризованным является свет, отражаемый облаками и туманами.
Вообще для лунных деталей справедливо правило, что чем темнее окраска, тем выше процент поляризации. Так, для наиболее ярких деталей типа светлых лучей и очень белых кратеров процент поляризованного света составляет менее 5%, для нормальной поверхности материков — 6,5-8 %, а для морей и цирков с темной окраской дна — 16%. Оказывается, что у Луны положительная поляризация слабее, чем у горных пород, а отрицательная сильнее. Исключение составляют вулканические пеплы, отдельные виды которых по характеристикам поляризации удивительно похожи на то, что дает Луна.
Много раз появлялись сообщения о случаях наблюдения свечения отдельных деталей лунной поверхности на неосвещенной стороне лунного диска . Такое превышение яркости было обнаружено для 75% затмений, причем его величина в отдельных случаях доходит до 40% от теоретического значения яркости.
Быстрое остывание лунных гор и скал, сопровождающее прекращение доступа солнечных лучей на лунную поверхность, наглядно проявляется во время лунных затмений. Так, во время затмения 14 июня 1927 г. при помощи термоэлемента была измерена температура области в южной части Луны; до начала затмения она равнялась +69°. За время прохождения полутени она снизилась до -63°, а после прохождения тени стала быстро падать и за 20 минут снизилась до -103°. В дальнейшем температура снижалась уже медленно , и ко времени выхода из тени дошла до -121°. После этого наблюдалось быстрое возрастание температуры до прежнего уровня.
Поверхность Луны везде сильно изрыта, сплошь покрыта острыми и глубокими неровностями.
Лунная поверхность повсюду имеет очень темную окраску и характерна очень низкой отражательной способностью. Белых или просто светлых участков на Луне нет.
Поверхность нашего спутника во всех своих точках имеет примерно одинаковый, слегка красноватый цветовой тон, т. е. (принимая во внимание низкую светлоту) является коричневато-серой или черновато-бурой.
Н.Н. Сытинская. «Природа Луны». М., Физматгиз, 1959.
rutracker.org/forum/viewtopic.php?t=4763221
Год: 1959
Автор: Сытинская Н.Н.
Жанр: Астрономия
Издательство: Государственное издательство физико математической литератуы.
Язык: Русский
Формат: PDF
Качество: Отсканированные страницы + слой распознанного текста
Интерактивное оглавление: Нет
Количество страниц: 93 (175 стр. по 2 страницы на одну пдф страницу)
Описание: Содержание — Луна как небесное тело. Топография луны. Физика лунной поверхности.Список лунных морей. Список лунных кратеров.
