Первым селенографом был итальянский астроном Галилео Галилей*. Летней ночью 1609 года он направил на Луну самодельный телескоп и поразился, увидев, что: “Поверхность Луны неровная, шероховатая, испещренная углублениями и возвышенностями, как поверхность нашего земного шара делится на две главные части, земную и водную, так и на лунном диске мы видим великое различие: одни большие поля более блестящи, другие – менее...”6 Тёмные пятна на Луне с тех пор назвали “морями”.
В середине XVII века с помощью телескопов были сделаны зарисовки Луны голландцем Михаилом Лангреном, гданьским астрономом-любителем Яном Гевелием, итальянцем Джованни Риччиалли, который дал названия двумстам лунным образованиям.
Русские читатели впервые увидели карту Луны в 1740 году в приложении к книге Бернара Фонтенеля* “Разговоры о множестве миров”. Церковь изъяла её из обращения и сожгла, однако усилиями М. В. Ломоносова она была переиздана.
Долгие годы астрономы пользовались картой Бэра и Медлера, изданной в Германии в 1830 – 1837 гг. и содержащей 7 735 деталей поверхности Луны. Последняя карта, основанная на визуальных телескопических наблюдениях, была издана в 1878 г. немецким астрономом Юлием Шмидтом и имела 32 856 деталей лунного рельефа.
Соединение телескопа с фотоаппаратом способствовало быстрому прогрессу селенографии. В конце XIX – начале XX в. во Франции и США были изданы фотографические атласы Луны. В 1936 году Международный астрономический съезд выпустил каталог, включающий 4,5 тыс. лунных образований с точными их координатами.
В 1959 г. – год старта первой советской ракеты на Луну – был издан фотоатлас Луны Дж. Койпера, включающий 280 карт 44-х участков Луны при различных условиях освещения. Масштаб карт – 1 : 1 400 000.
Астрономический этап изучения Луны принёс много важных знаний о её планетарных свойствах, особенностях вращения и движения по орбите, рельефе видимой стороны и одновременно через наблюдение Луны – некоторые знания о Земле.
“Поразительно, – писал французский астроном Лаплас*, – что астроном, не покидая своей обсерватории, а лишь сравнив наблюдения Луны с данными математического анализа, может вывести точную величину и форму Земли и расстояние её от Солнца и Луны, для чего раньше необходимы были труднее и продолжительные путешествия (по Земле)”7.
Таким образом, мы понимаем, что Луна еще в древности изумляла и привлекала астрономов, но знали они о ней немного. То, что знали о Луне в докосмический период показано в таблице 1.
Табл. 1 Планетарные характеристики Луны
| Масса 7, 353∙1025 г |
| Объем 2,2∙1025 см3 |
| Площадь 3,8∙107 км2 |
| Плотность 3,34±0,04 г/см3 |
| Расстояние Земля – Луна:среднее 384 402 кмв перигее 356 400 кмв апогее 406 800 км |
| Эксцентриситет орбиты 0,0432–0,0666 |
| Радиус (средний) 1 737 км |
| Наклон оси:к плоскости лунной орбиты 83о11´ – 83о29´к эклиптике 88о28´ |
| Сидерический месяц (относительно звезд) 27, 32 сут. |
| Синодический месяц (равные фазы) 29, 53 сут. |
| Ускорение силы тяжести на поверхности 162 см/с2 |
| Скорость отрыва от Луны (вторая космическая) 2, 37 км/с |
1 – Байрон Дж. Г. “Дон Жуан”; М.: Изд-во "Художественная литература", 1972 г., стр. 755
2 – Галкин И. Н. “Маршрутами XX века”, М.: Изд-во “Мысль”, 1982 г., стр. 152
3 – Циолковского К. Э. “На Луне”, М.: Изд-во “Эксмо”, 1991 г., стр. 139
4 – Куликов К. А., Гуревич В. Б. “Новый облик старой Луны”, М.: “Наука”, 1974 г., стр. 23
5 – Галкин И. Н. “Маршрутами XX века”, М.: Изд-во “Мысль”, 1982 г., стр. 154
6 – Зигуленко С. Н. “1000 загадок Вселенной”, М.: Изд-ва “АСТ” и “Астрель”, 2001 г., стр. 85
7 – Куликов К. А., Гуревич В. Б. “Новый облик старой Луны”, М.: “Наука”, 1974 г., стр. 27
* – ссылка на Примечания
2. II-ой этап – Луну изучают автоматы
Луна и лотос...
Источает лотос
свой нежный запах
над безмолвьем вод.
И лунный свет все так же
тихо льется.
Но на Луне сегодня
“Луноход ”.
Л. Тудэв
Первый шаг к Луне был сделан 2 января 1959 г., когда (всего лишь через полтора года после запуска первого искусственного спутника Земли) советская космическая ракета “Луна–1”(Приложения, рис. 1), развив вторую космическую скорость, разорвала цепи земного притяжения. Луна оказалась замечательным полигоном для изучения эволюции Земли.
Через 34 часа после старта “Луна–1” пронеслась на расстоянии 6 тыс. км от поверхности Луны, стала первой искусственной планетой Солнечной системы. На Землю была передана феноменальная новость: у Луны не оказалось магнитного поля! Потом эти данные уточнялись. Намагниченность пород там всё же существует, просто она очень мала, а регулярность магнита, так называемого диполя, как на Земле, на Луне нет. В сентябре того же года “Луна–2” совершила точное попадание (“жесткую посадку”) на Луну, а в октябре, через два года после запуска первого искусственного спутника, “Луна–3” передала первые телеснимки невидимой стороны Луны. Эта съёмка была повторена и дополнена “Зондом–3” в 1965 году и серией снимков американских спутников “Лунар Орбитер”.
До этих полётов резонно было думать, что обратная сторона похожа на видимую. Каково же было удивление астрономов, когда выяснилось, что на другой стороне Луны практически нет равнин – “морей”, там были сплошные горы. В результате были построены полная карта и часть глобуса естественного спутника Земли.
Затем последовали полёты с целью отработки мягкой посадки автомата на поверхности Луны. Американские аппараты “Рейнджер” провели фотографирование панорамы прилунения с высоты от нескольких километров до нескольких сот метров. Выяснилось, что буквально вся поверхность Луны испещрена малыми кратерами диаметром около 1 м.
Однако “пощупать” лунную поверхность удалось лишь через семь лет после первого попадания ракеты на Луну, слишком технически сложной оказалась задача прилунения в условиях отсутствия тормозящей атмосферы. Первую мягкую посадку совершил советский автомат “Луна–9”, затем – серия советских “Лун” и американских “Сервейеров”.
Уже “Луна–9” развеяла миф о том, что поверхность Луны покрывает толстый слой пыли или даже что её обтекают пылевые потоки.
Плотность пылевого покрова оказалась равной 1–2 г/см3, а скорость пробега звуковых волн в слое толщиной несколько сантиметров была всего лишь 40 м/с. Были получены фототелепанорамы лунной поверхности с высокой разрешающей способностью. Первоначальные изображения Луны поступали на Землю только по радиотелеметрическим и телевизионным каналам. Они стали много качественнее и полнее после обработки фотографий, полученных возвращаемыми на Землю советскими аппаратами “Зонд–5” (1968 г.), “Зонд–8” (1970 г.).
Почти у всех планет Солнечной системы, кроме Меркурия и Венеры, имеются естественные спутники. Наблюдая за их движением, астрономы по величине момента инерции заранее узнают, однородна ли планета, сильно ли меняются её свойства от поверхности к центру.
У Луны естественных спутников нет, но, начиная с “Луны–10”, над ней периодически появлялись спутники–автоматы, измерявшие поле тяготения, плотность потока метеоритов, космическую радиацию и даже состав пород задолго до того, как лунный образец попал под микроскоп в земной лаборатории. Например, по концентрации радиоактивных элементов, измеренной со спутника, заключили, что лунные моря сложены породами, похожими на земные базальты. Величина момента инерции Луны, определённая с помощью спутников, позволила думать, что Луна гораздо менее расслоена по сравнению с Землёй. Эта точка зрения укрепилась, когда сперва астрономически рассчитали среднюю плотность Луны, а потом непосредственно измерили плотность образцов лунной коры – они оказались близкими.
Орбитальные измерения выявляли в гравитационном поле видимой стороны положительные аномалии – усиленное притяжение в районах крупных “морей”: Дождей, Нектара, Ясности, Спокойствия. Они были названы “масконами” (по–английски: “концентрация масс”) и представляют одно из уникальных свойств Луны. Не исключено, что аномалии масс связаны с вторжением более плотного метеоритного вещества или с перемещением базальтовой лавы под действием земного притяжения.
Последующие автоматы на Луне становились всё сложнее и “умнее”. Станция “Луна–16” (12 – 24 сентября 1970 г.) совершила мягкую посадку в районе Моря Изобилия. Робот–“селенолог” осуществил сложные операции: выдвинулась штанга с буровым станком, электробур – пустотелый цилиндр с резцами на конце – за шесть минут погрузился в лунный грунт на 250 мм, керн был упакован в герметичный контейнер возвращаемого аппарата. Драгоценный 100–граммовый груз был благополучно доставлен в земную лабораторию. Образцы оказались сходными с бальзатами, взятыми экипажем “Аполлона–12” в Океане Бурь на расстоянии около 2 500 км от места посадки “Луны–12”. Это подтверждает общность происхождения лунных “морей”. Семьдесят химических элементов, определённых в реголите Моря Изобилия, не выходят за рамки периодической системы Менделеева.
Реголит – уникальное образование, специфически “лунная почва”, не водой и не вихрями размытая, но изрытая бесчисленными ударами метеоритов, обвеваемая “солнечным ветром” быстролетящих протонов.
Второй автомат–геолог, “Луна–20”, в феврале 1972 года доставил на Землю пробу грунта из высокогорного “материкового” района, разделяющего “моря” Кризисов и Изобилия. В отличие от базальтового состава “морского” образца, континентальная проба состояла в основном из лёгких светлых пород богатых плагиоклазом, окисью алюминия и кальция и имела очень низкое содержание железа, ванадия, марганца и титана.