Селенография

Селеногра́фия — раздел астрофизики, занимающийся изучением природы и рельефа лунной поверхности.

История

Зарождение селенографии обычно связывают с первыми телескопическими наблюдениями Г. Галилея. В августе 1609 г. Галилей с помощью телескопа выявил горы на Луне. О рельефе лунной поверхности Галилей писал: «Мы пришли к заключению, что поверхность Луны не гладкая и не ровная, и не в совершенстве сферическая, как полагал в отношении неё целый легион философов, а, напротив, неровная, шероховатая, испещрённая углублениями и возвышенностями»^[1].

XVII век

Карта Яна Гевелия

В 1619 году П. Шейнер опубликовал первую карту Луны (диаметром около 10 см), на которой некоторые детали лунного рельефа изображены достаточно точно. В 1647 году польский астроном Ян Гевелий издал книгу «Селенография, или описание Луны», в которой поместил собственные зарисовки Луны при наблюдениях в телескоп. Однако лунные карты Гевелия не были подробными. Это было связано с тем, что Гевелий использовал телескопы с очень большим фокусным расстоянием (длина 5 м, диаметр объектива 15—20 см), которые сильно искажали изображение.

В 1651 году итальянский астроном — иезуит Джованни Риччоли положил начало номенклатуре отдельных лунных образований. На составленной им карте Луны почти двумстам деталям были присвоены наименования.

XIX век

В 1830—1837 гг. наблюдатели Луны и планет Беер и Медлер опубликовали большую (диаметром около метра) карту Луны, на которой было отмечено уже 7735 деталей. Эта карта составила веху в истории селенографии, однако уже в 1878 г. немецкий астроном Ю. Шмидт выпустил карту, содержащую 32 856 деталей. В 1895 британский астроном Элджер издал подробную карту Луны с топографическим описанием деталей её поверхности. В 1897 г. Парижская обсерватория впервые издала большой фото атлас Луны, а в 1904 г. аналогичный атлас был опубликован известным американским астрономом У. Пикерингом.

XX век

Хронология исследований Луны автоматическими станциями

Название космического аппарата	Дата запуска
«Луна — 1»,СССР	2 января 1959 г.
«Луна — 2»,СССР	12 сентября 1959 г.
«Луна — 3»,СССР	4 октября 1959 г.
«Луна — 4»,СССР	2 апреля 1963 г.
«Рейнджер — 6»,США	30 января 1964 г.
«Рейнджер — 7»,США	28 июля 1964 г.
«Рейнджер - 8»,США	17 февраля 1965 г.
«Рейнджер - 9»,США	21 марта 1965 г.
«Луна - 5»,СССР	9 мая 1965 г.
«Луна - 6»,СССР	8 июня 1965 г.
«Зонд - 3»,СССР	18 июля 1965 г.
«Луна - 7»,СССР	4 октября 1965 г.

Исторические карты Луны

Карта Луны, 1881 год

• ван Лангрен, Михаэль Флорент, гравюра, 1645.
• Гевелий, Ян, Selenographia, sive Lunae descriptio, 1647.
• Риччоли, Джованни Баттиста и Гримальди, Франческо Мария, Almagestum Novum, 1651.
• Кассини, Джованни Доменико, гравюра, 1679.
• Майер, Тобиас, гравюра, 1749, опубликована в 1775.
• Шрётер, Иоганн Иероним, Selenotopografisches Fragmenten, 1-й том 1791, 2-й том 1802.
• Вильгельм Лорманн, Topographie der sichtbaren Mondoberflaeche, Лейпциг, 1824.
• Беер, Вильгельм и Медлер, Иоганн Генрих фон, Mappa Selenographica totam Lunae hemisphaeram visibilem complectens, Берлин, 1834-36.
• Эдмунд Нейсон, The Moon, Лондон, 1876.
• Шмидт, Иоганн Фридрих Юлиус, Charte der Gebirge des Mondes, Берлин, 1878.
• Элджер, Томас Гуин, The Moon, Лондон, 1895.
• Ян Крейгер, Mond-Atlas, 1898.
• Андел, Карел, Mappa Selenographica, 1926, Praha.

Поверхность Луны

Традиционно, на Луне выделяют два основных вида ландшафта — материки и моря. Лунный шар покрыт единым материковым щитом, в котором отдельными вкраплениями располагаются моря. Возможно, более подробные исследования выявят отдельные регионы внутри материкового щита Луны, но пока достаточно обоснованных и подробных данных на этот счет нет. Общая площадь морей на поверхности Луны составляет 16,9 %.

Основные Лунные моря сосредоточены в пределах видимого полушария, крупнейшее из них — Океан Бурь. К нему примыкают Море Дождей с северо-востока, Море Влажности и Море Облаков с юга. В восточной половине видимого с Земли диска протянулись цепочкой с северо-запада на юго-восток Море Ясности, Море Спокойствия и Море Изобилия. К этой цепочке с юга примыкает Море Нектара, а с северо-востока — Море Кризисов.

Сравнительно небольшие по размерам моря расположены на границе видимого и обратного полушарий — Море Восточное (к западу от Океана Бурь, Море Краевое, Море Смита и Море Южное (к востоку от Моря Изобилия). На обратной стороне Луны существует лишь одно значительное образование морского типа — Море Москвы.

На лунной поверхности несколько небольших образований морского типа, относительно обособленных от крупных формаций, носят название «озер». Образования, граничащие с морями и вдающиеся в материковые области, называются «заливами».

Моря отличаются от материковых областей низкой отражательной способностью вещества их поверхности, более пологими формами рельефа и меньшим числом крупных кратеров на единицу площади, — в среднем в пересчете на единицу площади число кратеров на материковой поверхности в 30 раз превышает число кратеров в морях.

В морях правильной округлой формы и в больших кратерах с затопленным дном наблюдается резкий переход от тёмного вещества морского типа к светлым материковым породам. В случае морей неправильной формы переходная зона в отдельных случаях растягивается на несколько десятков километров.

Впадины, возникшие, вероятно, в результате падения крупных метеоритов или планетизмалей, послужили первоначальным бассейном морей правильной формы — круговых морей. В процессе их развития происходили обрушения валов и усложнение системы глубинных трещин. Недостаток массы поверхностных пород, выброшенных и рассеяных взрывом, привел к тому, что вещество мантии под давлением глубинных расплавленных пород стало изливаться в поверхностные слои. Проходя по системе трещин, расплавы базальтового состава постепенно заполняли впадины. При такой модели находит объяснение факт совпадения масконов по местоположению с круговыми морями, так как местные гравитационные аномалии могут вызываться глубинным внедрением в кору вещества мантии.

Моря неправильной формы в большинстве случаев примыкают к круговым морям. Можно предположить, что расплавленные породы, образовавшие темное вещество морей неправильной формы, поступали не столько по глубинным каналам и трещинам, сколько по поверхности из соседних круговых морей.

Морские и материковые ландшафты располагаются на различных уровнях высот. В масштабах всей Луны разность средних уровней материков и морей достигает 2,3 км. В пределах видимого полушария это значение составляет 1,4 км. Средний уровень круговых морей ниже среднего уровня морей неправильной формы на 1,3 км, и ниже уровня материков почти па 4 км.

Основой структур на лунной поверхности, включая большинство морей, являются многокольцевые образования поперечником более 300 км. На видимом полушарии практически все подобные структуры заполнены морскими породами до границ внешнего кольца и являются круговыми морями. На обратной стороне в отдельных случаях можно проследить, как выглядела первоначальная многокольцевая структура (Море Восточное). Так, Море Дождей сохранило лишь одно из внешних колец в виде горных цепей Альп, Кавказа, Апеннин и Карпат.^[2]

Горные хребты и цепи на Луне схожи с аналогичными формами рельефа Земли, однако, за редким исключением, не являются самостоятельными типами образований, и под понятие «гор» попадают внешние и внутренние валы многокольцевых структур. В некоторых случаях они достаточно хорошо сохранились, в других случаях наблюдаются полуразрушенные формы рельефа. Луна, по — видимому, никогда не обладала атмосферой и гидросферой, но тем не менее эрозия происходит за счёт различных факторов. Среди них можно выделить следующие:

1. Резкие колебания температуры (от +120 до −150 °C);
2. Метеоритная бомбардировка;
3. Корпускулярное и коротковолновое излучение Солнца;
4. Вулканизм (в прошлом и, отчасти, в настоящем).

Характернейшая особенность лунного рельефа — обилие кольцеобразных гор, среди которых выделяли четыре типа образований:

1. Лунный кратер — кольцевой горный хребет, на дне которого находится остроконечная центральная горка, иногда имеющая несколько вершин. Дно лунных кратеров обычно покрыто светлым веществом.
2. Лунный цирк — кольцевой горный хребет (вал), ограничивающий гладкую долину (дно).
3. Кратерное море — кольцевой горный хребет (вал), ограничивающий дно, имеющее темный (подобно морям) цвет.
4. Пора (кратерочек) — углубление диаметром в несколько километров с вогнутым дном.

Сейчас эта условная классификация является устаревшей и все кольцевые формы лунного рельефа, независимо от их размера именуют кратерами. К выпуклым формам лунного рельефа следует отнести пики. К протяжённым формам рельефа относят трещины и борозды.

Трещины — протяжённые отрицательные образования длиной в сотни километров при ширине в несколько сотен метров.

Борозды — отрицательные образования с менее крутыми склонами и более плоским дном. Их ширина обычно измеряется несколькими километрами. К этому типу образований следует отнести лунные долины, более широкие, чем борозды.

На поверхности некоторых лунных морей (Море Ясности) при благоприятном освещении выявляются так называемые валы — длинные и пологие возвышения.

Таблица яркостей

Шретером введена в употребление таблица, которой он пользовался для обозначения яркостей различных точек лунной поверхности. Она разделена на 10° и имеет следующий вид^[3]:

0°. Темные места. 1°. Темные с сероватым оттенком. 2°. Темно-серые. 3°. Светло-серые. 4°. Желтовато-серые.

5°. Чисто-легко-серые. 6°. Белесовато-серые. 7°. Серовато-белые. 8°. Чисто-белые. 9°. Блестяще-белые. 10°. Ослепительно белые.

Значениям этой шкалы соответствуют яркости следующих лунных образований:

0°. Все темные тени.
1°. Темные части дна кратеров Гримальди и Риччоли.
1½°. Внутренние части кратеров Бошкович, Бийи.
2°. Дно кратеров Эндимион, Юлий Цезарь.
2½°. Внутренние части кратеров Витрувий, Питат, Гиппал.
3°. Внутренние части кратеров Тарутий, Феофил, Паррот, Флемстид.
3½°. Внутренняя часть кратера Архимед.
4°. Внутренняя часть кратера Птолемей.
4½°. Поверхность вокруг кратеров Аристилл, Центрального залива.
5°. Вал кратеров Араго, Буллиальд. Поверхность вокруг кратеров Кеплер и Архимед.
5½°. Вал кратеров Пикар, Тимохарис. Полосы около кратера Коперник.
6°. Вал кратеров Макробий, Флемстид.
6½°. Вал кратеров Теэтет и Зонгрен, горы Ла Гир.
7°. Кратеры Арридей, Вихман, Кеплер.
7½°. Кратеры Укерт, Евклид.
8°. Вал кратеров Годен, Коперник.
8½°. Вал кратеров Прокл, Гиппарх.
9°. Кратеры Местинг А, Мерсенн.
9½°. Внутренние части кратера Аристарх.
10°. Центральный пик кратера Аристарх.

Формы лунного рельефа

Поверхность Луны можно условно разделить на типы: старая горная местность с большим количеством вулканов и относительно гладкие и молодые лунные моря. Главной особенностью обратной стороны Луны является её материковый характер.

Чтобы характеризовать высоты и глубины отдельных точек на лунной поверхности, была введена специальная условная лунная сфера, радиус которой равен 1738 км. Принято считать, что все точки на поверхности этой сферы обладают высотой равной нулю.

Наибольшие глубины до 4 км находятся в Океане Бурь. Море Ясности и Море Дождей имеют среднюю глубину около 2 км, а Море Облаков — около 1 км, в то время как залив Зноя, находящийся в северной части Моря Облаков располагается на высоте 3 км. Наибольшие высоты материковой части Луны — около 10 км располагаются в районе южного полюса Луны. В целом материковая часть видимой стороны Луны имеет высоты более 1 км.

Лунные моря являются самыми крупными деталями лунного рельефа. Моря представляют собой низменности (к примеру Море Дождей расположено на 3 км ниже окружающей местности) с ровным дном, с присутствием складок и пиков небольших горных вершин, залитых затвердевшей лавой. Застывшая лава характеризуется более темной окраской, чем остальная поверхность Луны, и именно этим объясняется серовато-коричневатый оттенок, характерный для лунных морей. Моря покрыты вулканическими породами, в основном базальтами, возраст которых оценивают в 3 — 4,5 млрд лет. Очертания границ лунных морей в преобладающем количестве случаев округлые. Размеры колеблется — от 200 до 1100 километров в поперечнике. Если на обращенном к Земле лунном полушарии лунные моря составляют до 40 % его территории, то на обратной стороне на них приходится менее 10 %.

Среди кратерных или так называемых круговых морей наибольшие размеры у следующих: Моря Дождей, Моря Ясности, Моря Влажности, Моря Нектара и Моря Кризисов. На границах видимого и невидимого полушарий Луны земному наблюдателю частично видимы также кратерное Море Смита и ряд небольших катерных морей.

Отличительной особенностью является тот факт, что каждое лунное море кратерного типа так или иначе полностью или частично окружено гористым «берегом», который напоминает вал лунного кратера. Так имеется практически непрерывный переход Моря Дождей с поперечником около 700 км к лунным кратерам, например, Струве диаметром 255 км или Гримальди с диаметром 192 км. Очертания единственного лунного океана — Океан Бурь также неправильны, как и у некоторых лунных морей — Море Спокойствия, Море Краевое и другие.

Также порой условно на лунных морях выделяют так называемые заливы и озера.

На поверхности лунных морей при определенных условиях освещения заметны извилистые возвышения, называемые валами. Высота этих преимущественно пологих возвышенностей не превышает 100—300 метров, однако протяженность может достигать сотен километров. Вероятной теорией их образования считается их возникнвоение при застывании лавовых морей за счет сжатия.

В ряде мест, включая лунные моря и материковую часть, лунная поверхность растрескивалась, при этом образовывались тектонические разломы, называемые лунными трещинам. Средняя длина трещин составляет примерно 100—120 км, а ширина и глубина достигает сотен метров. Наиболее крупная и известная линия разлома — Долина Альп, проходящая через лунный альпийский хребет. Она достигает длины 120 км при ширине 10—15 км и характеризуется сравнительно гладким дном и крутыми, обрывистыми склонами. Другая трещина, располагающаяся возле кратера Триснеккер достигает протяженности в 350 км. Любопытна своей формой, напоминающей букву W, трещина Геродот, которая выходит из одноименного кратера.

Борозда Аридея.

Также на поверхности Луны выделяют так называемые лунные борозды. В отличие от трещин, они напоминают русла высохших рек. Они являются относительно неглубокими, извилистыми, с плоским дном и сглаженными берегами.

Порой борозды начинаются в кратерах, но, довольно часто, их начало проследить затруднительно или вообще нельзя. Борозды имеют протяженность в сотни километров. В прошлом веке ряд астрономов считали лунные борозды руслами бывших высохших лунных рек. Сегодня принято считать, что они представляют собой «полустертые» следы лавовых потоков.

В ряде мест рельефа Луны находятся образования, возникшие при разломе поверхности, когда одна из частей разлома сместилась по вертикали относительно другой. Классическим примером является так называемая Прямая Стена, находящая в Море Облаков и достигает высоты в 400 м, при длине более чем 100 км.

К деталям лунного рельефа относятся и так называемые купола, располагающиеся исключительно на поверхности лунных морей. Они представляют собой небольшие, гладкие возвышения, диаметром около 15 км и высотой в несколько сотен метров. Данные образования из затвердевшей лавы преимущественно покрыты множеством трещин и неровностей. Природа образований до конца не известна.

К элементам рельефа относятся и лунные горы. Они представлены горными хребтами, окаймляющими берега большинства морей, а также многочисленными кольцевыми горами, называемыми кратерами. Отдельные пики и небольшие горные хребты, находящиеся на поверхности некоторых лунных морей, вероят­но в большинстве случаев являются полуразрушенными бортами кратеров. Примечательно, что на Луне, в отличие от Земли отсутствуют (или почти отсутствуют) линейные горные цепи, как то например Гималаи, Анды и Кордильеры на Земле.

Номенклатура форм лунного рельефа

В настоящее время, принята следующая номеклатура форм лунного рельефа^[4]:

Тип образования (рус.)	Тип образования (лат.)	Определение
Море	Mare	Темная пониженная область
Плита	Plita	Равнинная область
Озеро	Lacus	Темная пониженная область меньших размеров
Болото	Palus	Пониженная область, менее темная, чем море
Залив	Sinus	Часть моря, вдающаяся в материк
Океан	Oceanus	Обширная темная пониженная область
Мыс	Promontorium	Часть материка, вдающаяся в море
Равнина	Planitia	Ровная низменная область
Долина	Vallis	Извилистая ложбина
Сброс	Rupes	Уступо- или обрывообразная форма
Горы	Mons	Крупная возвышенность
Гряда	Dorsum	Линейная возвышенность неправильной формы
Борозда	Rima	Длинная, узкая, неглубокая линейная депрессия
Кратер	Crater	Кольцевая депрессия, окруженная валом
Цепочка	Catena	Цепочка кратеров

Лунные кратеры

кратер Королев

Кратерность — самая характерная особенность лунного рельефа. Самые крупные лунные кратеры находятся на обратной стороне Луны, например кратер Королев, Менделеев, Гершпрунг и многие другие. В сравнении с ними кратер Коперник диаметром 90 км, находящийся на видимой стороне Луны кажется очень небольшим. Также на границе видимой стороны Луны находятся гигантские кратеры, такие как Струве диаметром 255 км и Дарвин диаметром 200 км. Некоторые кратеры обладают валами, поднимающимися над их дном на высоту до 9 км, например кратер Ньютон. Однако, преимущественно вал крупных кратеров возвышается на 1 — 2 километра. Внешний склон вала всегда пологий, внутренний наоборот, как правило, более крутой. Некоторые кратеры имеют два, а порой и несколько концен­трических вала. Дно некоторых кратеров, например, кратера Гримальди, является гораздо более темным, чем окружающая поверхность и по окраске напоминает поверхность лунного моря.

Некоторые лунные кратеры (Коперник, Кеплер, Аристарх и другие) окружены светлыми ореолами и целой системой длинных светлых «лучей», которые радиально расходятся от кратера. В этом отношении показателен кратер Тихо, находящийся в южной части видимого полушария Луны. Некоторые из расходящихся от него светлых лучей имеют длину до 4000 км. Природа данных образований до конца не изучена и пока не вполне ясна. Вероятно они образованы лунными горными породами, выброшенными из кратеров. Также, установлено, что некоторые из светлых лучей образованы множеством мелких кратеров ударного происхождения.

Селенографические координаты

Селенографические координаты аналогичны географическим и имеют общие названия — широта и долгота.

• Селенографической широтой (β) называется угол между радиусом, проведённым из центра Луны в данную точку лунной поверхности, и плоскостью лунного экватора. К северу от экватора широта положительна, называется северной и обозначается через N. К югу от экватора широта отрицательна, называется южной и обозначается через S.
• Селенографической долготой (λ) называется угол между плоскостью начального меридиана и плоскостью меридиана данного пункта лунной поверхности. Долгота положительна в восточной части лунного диска (в сторону Моря Кризисов) и обозначается через E и отрицательна к западу от начального меридиана (в сторону Океана Бурь, обозначается через W). Отсчёт селенографических долгот производится от начального меридиана, проходящий через кратер Мёстинг А, расположенный почти в центре лунного диска.

См. также

• Планетная номенклатура

Литература

• Зигель Ф. Ю. Лунные горизонты. — Москва: Просвещение, 1976. — 127 с.
• Зигель Ф. Ю. Сокровища звёздного неба. — Москва: Просвещение, 1980.
• Пчелов Е.В. Селенография XVII века: как "осваивалась" и "заселялась" Луна...// Интеллектуальные традиции в прошлом и настоящем (исследования и переводы)/ Составление и общая редакция М.С.Петровой.- М.: ИВИ РАН, 2012.-С.127-142. ISBN 978-5-94067-358-3
• Ewen A. Whitaker (1999). Mapping and Naming the Moon: A History of Lunar Cartography and Nomenclature. Cambridge University Press. ISBN 0-521-62248-4.

Примечания

1. ↑ Галилео Галилей Избранные труды в двух томах / В. А. Никифировский. — М: Наука, 1964. — Т. 1: Звездный вестник. — С. 640.
2. ↑ Селенография | Вселенная Земли и Луны
3. ↑ Атлас Луны (под редакцией П. И. Савкевича). «научное книгоиздательство», Петроград, 1922.
4. ↑ КАРТЫ ЛУНЫ

Ссылки

	Селенография на Викискладе?

• История лунной картографии
• Формы рельефа Луны  (англ.)

Для улучшения этой статьи желательно?: Викифицировать статью. Исправить статью согласно стилистическим правилам Википедии. Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное. Добавить иллюстрации.