Лунный календарь

Селенография наука, постигающая лунную поверхность, зародилась задолго до изобретения телескопа, чай на лунном диске даже невооруженным глазом видно много деталей.

Наскальные рисунки, напоминающие контур Луны, относятся к дюже старинной эре: скажем, возраст тех, что обнаружены в Ирландии, составляет больше 5000 лет. Возможно, в доисторические и античные времена люди не раз пытались изобразить вид лунного диска, впрочем документированных данных об этом нет. Сохранились словесные «карты» Луны в мифах древних китайцев и заокеанских индейцев. Увлекательно, что и те, и другие народы, невзирая на большое расстояние, разделяющее их, видели в очертании лунных морей кролика. Видимо, это 1й пример «астрономического открытия», сделанного самостоятельно на различных материках. Правда расположение серых пятнышек на диске Луны не меняется век от столетия, различные поколения интерпретировали эту картину поразличному. Многим людям полная Луна напоминает добрую физиономию, другие видят на Луне контуры какихто звериных, а религиозно настроенные звездочеты Средневековья, отличавшиеся богатым воображением, уверяли, что на Луне запечатлены фигуры Иуды и Каина.

Пытаясь проникнуть в суть пророческой, древнегреческие философы высказывали различные мнения о природе деталей лунного диска. Великий Аристотель (IV до н. э.) предполагал, что поверхность Луны зеркальна, а пятнышка на ее диске не что иное, как отражение земных морей и континентов. Авторитет Аристотеля был примерно безусловным, так что эта точка зрения в том либо другом виде продержалась до начала XVII в. Но в науке всегда есть место альтернативным гипотезам: другие древнегреческие философы, например Эпименид (VI до н. э.), Фалес (VI до н. э.) и Анаксагор (VI до н. э.), говорили о Луне как о «горной земле». Почти за два века до Аристотеля философ и математик Пифагор допускал мысль о том, что Луна во многом подобна Земле, а последователь Пифагора Демокрит (VIV до н. э.) считал, что причиной видимых различий на Луне служат тени, создаваемые неровностями ее поверхности. Мысль о схожести лунного и земного ландшафтов приводила некоторых философов к фантастическим идеям. Так, александрийский философ Прокл (V до н. э.) утверждал, что на Луне «возвышаются многочисленные горы и помещается большое количество городов и жилищ». А пифагорейцы заявляли, что «Луна есть Земля, подобная обитаемой нами, но с той разницей, что она населена животными гораздо большими и деревьями гораздо лучшими: лунные существа своим ростом и силой в пятнадцать раз превосходят земные». Как видим, уже в те времена многие ученые считали Луну соседним миром, похожим на Землю, а наиболее романтические из них даже населяли Луну разумными существами селенитами (Зигель, 1976).

Первые (из того, что сохранилось) качественные зарисовки Луны в полной фазе были сделаны Леонардо да Винчи (14521519) в период между 1505 и 1508 гг., уже после создания портрета Моны Лизы — «Джоконды» (ок. 1503 г.). На них хорошо отождествляются крупные моря восточной части лунного диска. Ни кратеров, ни лучевых систем на зарисовках да Винчи нет. Это означает, что Леонардо никогда не видел Луны в телескоп. Такое замечание не кажется излишним, несмотря на то, что да Винчи жил на столетие раньше, чем Галилео Галилей, которому обычно приписывают изобретение телескопа.

Действительно, история изобретения телескопа довольно запутанна. Всё необходимое для этого изобретения было в наличии задолго до начала XVII столетия времени, когда, как считается, и был изобретен этот инструмент.

Увеличительные и уменьшительные свойства соответственно выпуклых и вогнутых стекол были известны с античных времен. В конце XIII в. мастера Венеции и Флоренции научились делать выпуклые линзы хорошего качества; появились очки для коррекции дальнозоркости. В середине XV столетия в Италии стали делать очки с вогнутыми линзами для исправления близорукости. С этого времени телескоп как простая комбинация выпуклого и вогнутого стекол мог быть изобретен. Вероятно, это случалось неоднократно в разных местах Европы, однако такие изобретения, не получив должной оценки и применения, забывались. В частности, в 1570х гг. в Англии Леонард и Томас Диггесы сделали инструмент, состоящий из выпуклой линзы и зеркала, который можно рассматривать как прототип телескопа (уже в наше время некто Колин Ронин умудрился даже воссоздать такой инструмент по чертежам Томаса Диггеса). Не исключено, что в Италии в конце XVI в. также были мастера, владевшие секретом телескопа. В частности, некоторые историки считают, что телескопическое свойство линз открыл в 1589 г. Джамбатиста делла Порта из Неаполя.

По критериям патентоведения изобретателем телескопа должен считаться Ганс Липперсгей, голландский очковых дел мастер из Миддельбурга. В конце сентября 1608 г. он пытался официально зарегистрировать свое открытие зрительной трубы в правительстве Соединенных Штатов Нидерландов. За поддержание патента он соглашался платить немалые деньги. Претензии Липперсгея, правда, вызвали протесты нескольких мастеровоптиков, которые сообщали в Гаагу, столицу Нидерландов, что они также владеют этим секретом. В частности, некто Яков Метиус всего несколькими днями позже Липперсгея подал аналогичное прошение в Гаагу на выдачу патента. (Интересно, что ни Липперсгей, ни Метиус не получили патента; официальный ответ был таков: «Это слишком просто для того, чтобы быть сохраненным в секрете»!) В архивах хранятся документы, из которых следует, что другой гражданин Мидцельбурга, Захариас Жансен, примерно в то же время пытался без лишнего шума продать телескоп на Франкфуртской ярмарке. Липперсгей был знаком с Жансеном, что дало повод некоторым современникам утверждать, что Липперсгей украл идею телескопа у Жансена. Сам же Липперсгей говорил, что на эту идею его случайно натолкнули дети, игравшие линзами в его оптическом магазине.

Начало исследований Луны с помощью телескопов относят обычно к 16091610 гг. Однако история первых наблюдений Луны столь же непроста, как и история изобретения телескопа. Взглянуть на Луну через телескоп могли значительно раньше. Разве нельзя предположить, что первым на Луну посмотрел еще в 1589 г. итальянский ученый Джамбатиста делла Порта, на которого ссылается один из современников Липперсгея как на «истинного» изобретателя телескопа? Это мог быть и Ганс Липперсгей, и Яков Метиус, и Захариас Жансен или другие мастераоптики, чьи имена не сохранились. Наконец, это мог быть и граф Мауриц — глава федерального правительства, командующий вооруженными силами Нидерландов, которому Ганс Липперсгей в сентябре 1608 г. привез свой телескоп для демонстрации полезности этого изобретения в военном деле.

В конце 1608 г. Липперсгей и другие мастера изготовили несколько телескопов, которые быстро разошлись по Европе. В частности, один из них, вероятно, в апреле 1609 г. попал в Италию в качестве подарка папе римскому Павлу V. В то время в Риме существовала коллегия ученыхиезуитов, одной из задач которой было давать заключения по поводу важнейших научных достижений с точки зрения их соответствия церковным догмам. Известно, что упомянутый телескоп Липперсгея оказался в руках ученых этой коллегии, и они немедленно начали наблюдения неба. В их числе оказался иезуит Клавий (Христоф Клау, 15371612), известный ученый и преподаватель, прослывший «Эвклидом своего времени», поскольку его «Геометрия» стала наиболее распространенным учебником в школах Западной Европы XVIXVII столетий. Клавий также был одним из инициаторов замены юлианского календаря григорианским.

Естественно, наблюдения иезуитов не слишком афишировались, поскольку главной задачей монахов этого ордена была отнюдь не наука, а борьба с Реформацией. Существуют указания, что астрономыиезуиты открыли неровности на поверхности Луны раньше, чем это сделал Галилей, однако никаких зарисовок лунной поверхности того периода пока не найдено.

Неизвестно, сколько инструментов, изготовленных Липперсгеем и, возможно, другими голландскими мастерами, разошлось в конце 1608 и начале 1609 гг. по Европе «неофициально». В частности, главный астроном Ансбаха Симон Мариус (1573 1624) пишет, что приобрел телескоп у некого голландца и с лета 1609 г. начал исследовать небо. Однако результаты этих исследований пока не обнаружены.

Перечисленные выше первые наблюдения Луны в телескоп являются лишь историческими предположениями. К тому же следует различать ситуации, когда человек просто взглянул на Луну через телескоп первым и когда он первым начал изучать ее систематически, например, делать зарисовки увиденного.

Первые документированные наблюдения Луны провели 26 июля 1609 г. (по нашему календарю это было 5 августа 1609 г.) английский математик Томас Хэрриот и его помощник Кристофер Тук. Слухи об изобретении Липперсгея, дошедшие из Голландии осенью 1608 г., побудили Томаса Хэрриота (а также Галилея) построить собственный телескоп. Хотя Томас Хэрриот узнал об изобретении телескопа почти на полгода раньше Галилео Галилея, оба этих ученых построили собственные инструменты почти одновременно, в начале лета 1609 г. Это несколько странно, поскольку Томас Хэрриот, в отличие от Галилея, был оптиком с большим практическим опытом. Он раньше Снеллиуса открыл закон преломления света. Он рассчитал положение первой радуги от водяных капель, измерил показатели преломления воды, стекла, спирта и некоторых других веществ, составив подробные таблицы. Об этом он рассказал в своих письмах Иоганну Кеплеру еще в 1606 г. Роль Хэрриота в первых телескопических исследованиях Луны малоизвестна. В основном это связано с тем, что он почти не публиковал свои труды, хотя и оставил большой научный архив около 10 000 страниц! Между прочим, Хэрриоту мы обязаны математическими символами и . Телескоп, с помощью которого он начал наблюдения Луны, был, вероятно, не очень совершенным. Во всяком случае, он имел увеличение не более 57 раз. Первая зарисовка Луны, сделанная Хэрриотом 26 июля 1609 г., почти не содержит деталей. Кратеров на ней не изображено, хотя линия терминатора показана неровной, с несколькими выступами. Это говорит о том, что Хэрриот, вероятно, видел лунные горы. Томас Хэрриот возобновил телескопические наблюдения и зарисовки Луны только через год и то, возможно, под влиянием слухов о замечательных открытиях Галилея.

Галилео Галилей узнал об изобретении телескопа голландцами в июне 1609 г., о чем он пишет в своем «Звездном вестнике». Галилей быстро разобрался в сути открытия и уже в июле начал создавать свои первые инструменты: он был владельцем небольшой мастерской. В конце августа 1609 г. он демонстрирует свой телескоп в Венеции знатным гражданам города и главе правительства, дожу Леонардо Донато. Свои первые регулярные наблюдения Луны Галилей, вероятно, начал вести с 30 ноября 1609 г., хотя в «Звездном вестнике» он указывает дату первых наблюдений 7 января 1610 г. К тому времени он уже имел инструмент, позволяющий достичь примерно двадцатикратного увеличения.

Важно, чтобы ученый, идущий к открытию, был профессионально и психологически подготовлен к нему. Возможно, подобное имело место с Галилеем при открытии лунных кратеров. Галилео не был чужд изящных искусств, ведь он был сыном Винченцо Галилея — музыканта и композитора, чьи произведения исполняются и в наше время. Галилео изучал теорию перспективы и тени по книге Альбрехта Дюрера «Обучение системе мер» (1528 г.), был членом академии художеств Флоренции и имел множество друзей среди художников. Его способности к рисованию помогли ему правильно понять и квалифицированно отобразить на бумаге то, что он увидел на поверхности Луны. О том, как непросто было изобразить Галилею увиденное, говорят его первые зарисовки Луны. Крупный кратер на терминаторе однозначно не отождествляется: возможно, это Альбатениус, но некоторые считают, что это Птолемей. Во всяком случае, его относительный размер на рисунке заметно больше истинного. Дело в том, что поле зрения телескопа Галилея было слишком малым, чтобы наблюдать всю Луну; он мог только приблизительно соразмерить увиденное в телескоп с полным диском Луны.

Галилей не только открыл неровности лунной поверхности; он также, говоря современным языком, сделал этому открытию и другим своим астрономическим результатам быструю и солидную рекламу, опубликовав спустя всего несколько месяцев после начала наблюдений книгу «Звездный вестник». Галилей первым описал лунные кратеры — наиболее распространенный тип поверхностных структур не только Луны, но и других тел без атмосферы.

Он считал, что хорошо видимые на Луне даже без телескопа темные пятна могут быть участками безводных низин. Он первый использовал метод определения высоты возвышенности по длине тени применительно к лунным горам и дал правильное объяснение тому, что Луна в полной фазе выглядит плоской за счет шероховатости ее поверхности.

В некоторых источниках утверждается, что применительно к Луне слова «море» и «материк» были впервые использованы Иоганном Кеплером. Однако можно определенно говорить, что эти названия стали применяться значительно раньше, со времен Древней Греции. До сих пор темные участки лунной поверхности традиционно называют морями, а более светлые области — материками, хотя все понимают условность этой терминологии.

Начала лунной картографии теряются в веках. Если картой считать схематическое изображение крупнейших альбедных неоднородностей лунного диска с данными им названиями, то можно говорить, что первые карты Луны появились до изобретения телескопа. Известны зарисовки полной Луны с названиями нескольких образований, сделанные примерно в 1603 г. Уильямом Гильбертом (15441603) — первооткрывателем земного магнетизма. К сожалению, эти зарисовки были опубликованы лишь в 1651 г. На рисунке Гильберта можно угадать знакомые очертания лунных морей. Некоторым из них Гильберт дал названия. Например, область «Regio Magna Orientalis» легко отождествляется с Морем Дождей, a «Britannia» — с Морем Кризисов.

Первые удачные попытки составить карты Луны в разных фазах по зарисовкам с помощью телескопа предприняли фламандский математик Мишель ван Лангрен И польский астроном Ян Гевелий. Оба они положили начало номенклатуре лунных об разований. Однако до наших дней сохранились только названия Яна Гевелия, и то всего лишь шесть. В частности, он дал названия крупнейшим горным образованиям видимого полушария Луны — Апеннины, Альпы, Кавказ и Карпаты. На рис. 2.7 изображены Море Ясности И Море Спокойствия, которые на карте Яна Гевелия имеют общее название Pontus Euxinus, это латинское название Черного Моря. Современная номенклатура лунных кратеров восходит к итальянскому астрономуиезуиту Джованни Баттиста Риччоли (15981671). Используя подробную карту Луны, вычерченную Франческо Гримальди (16181663), Риччиоли присвоил многим кратерам имена ученых Древней Греции и своих современников. Карта Гримальди — уникальный исторический документ. В частности, в верхней ее части имеется надпись: «Луна необитаема, ни одна душа не бродит там»; это, вероятно, наиболее надежный научный факт, установленный селенологами за последние 360 лет.

Сохранилось около 200 наименований, данных Риччоли. В частности, он назвал в честь Клавия огромный лунный кратер диаметром около 230 км. Кроме того, Риччоли дал имя опального Коперника одному из самых красивых кратеров на Луне, обладающему яркой лучевой системой. Однако некоторые современники Риччоли оказались Им незаслуженно забыты. Сейчас кажется странным, что в честь Галилео Галилея назван лишь небольшой кратер, диаметром около 15 км, расположенный, кстати, неподалеку от кратеров Риччоли (диаметр 165 км) и Гримальди (диаметр 222 км). Ганс Липперсгей и Томас Хэрриот пострадали еще больше: именем первого назван скромный 7 километровый кратер к югозападу от Прямой стены, а второй и того не имеет.

Надежные топографические карты Луны появились лишь в XIX столетии. Отметим карту Иоганна Мёдлера (17941874), составленную им совместно с В. Бером в 18341836 гг., на которой нанесено около 6000 деталей. Эта карта была построена по результатам визуальных наблюдений, равно как и более поздняя карта Юлиуса Шмидта (18251884), содержащая более 34 000 деталей. Названия многим деталям лунной поверхности дал в начале XIX в. известный немецкий астроном Иоганн Шрётер (17451816), собственную обсерваторию которого сожгли войска Наполеона в 1813 г. Немало названий принадлежит и Мёдлеру.

Решение об упорядочении номенклатуры объектов лунной поверхности принял Международный астрономический союз (MAC) в 1929 г. Результатом этого стал каталог лунных деталей Мэри Блэгг и Карла Мюллера. Позднее этот каталог не раз дополнялся и расширялся, в частности, за счет наименований объектов на обратной стороне Луны. В настоящее время имеют собственные имена несколько тысяч лунных деталей. Создано много топографических карт Луны с хорошей селенографической (координатной) привязкой, например «Полная карта Луны», изданная под редакцией В. В. Шевченко (ГАИШ МГУ). Следует отметить, что до сих пор существует проблема с точностью координатных систем различных топографических карт Луны. В частности, координатная система мозаик изображений, созданных по данным съемки космического аппарата «Клементина», в отдельных районах расходится с координатами существовавших до нее карт на десятки километров.

Здесь уместно сделать замечание об исчислении селенографических долгот. За начальный принят меридиан, проходящий через центр видимого полушария Луны. Вправо от него (для наблюдателя Северного полушария без телескопа!) идут восточные долготы, а влево западные, пока не встретятся в центре обратного полушария на меридиане 180°. Историческим моментом в исследованиях Луны (в том числе картографических) стало начало применения фотографии. Первый фотоснимок, а точнее дагерротип Луны сделал в 1840 г. англоамериканский ученый Джон Уильям Дрэпер (18111882). Он так писал об этом: «С помощью линзы и гелиостата я сфокусировал лунные лучи на пластинке. Линза имела три дюйма в диаметре. Через полчаса было получено очень отчетливое изображение» (Дариус, 1986). По сути, это была первая в мире астрофотография. Даже Солнце сфотографировали лишь несколькими годами позже изображений, передающих распределение того или иного физического параметра лунной поверхности, например яркости (обычная фотография), является важнейшим методом исследования Луны. Применение фотографии дало сильный импульс развитию лунной картографии. Были созданы фотографические атласы Луны, например знаменитый атлас Пикеринга. Вершиной фотографических исследований Луны с помощью наземного телескопа стал фотографический атлас, изданный под редакцией Джерарда Койпера в 1960 г. В нем участки, покрывающие все видимое полушарие Луны, сняты при разных условиях освещения. Пространственное разрешение некоторых изображений доходит до 800 м. Более высокой четкости изображений при наблюдении с Земли добиться очень сложно изза атмосферного замытая изображений. В свое время атлас Койпера сыграл большую роль в развитии селенографии и космических исследованиях Луны.

В последние годы, благодаря появлению цифровых панорамных приемников высокого качества (ПЗСматрицы и т. п.) и развитию методов обработки изображений, получение снимков высокого разрешения стало доступным любителям астрономии. Некоторые из любительских снимков превосходят по качеству даже фотографии из атласа Койпера. Так, на рис. 2.9 показано изображение кратера Платон, полученное любителем астрономии Крэйгом Зербе (он профессиональный дирижер) с помощью цифровой фотокамеры и небольшого телескопа. Это изображение — результат суммирования нескольких десятков снимков высокого качества, отобранных из большой серии, и небольшой корректировки пространственного спектра результирующего изображения; оно действительно имеет более высокое пространственное разрешение, чем фотографии из атласа Койпера.

Справедливости ради отметим, что и до появления цифровых камер любителям астрономии часто удавалось получать изображения довольно высокого качества.

Вернемся к лунной номенклатуре. Имена лунным деталям продолжают присваиваться и в наши дни. Причем иногда речь идет о при своении новых имен даже крупным образованиям. Так, недавно, в номенклатурной группе MAC обсуждался вопрос о переименовании самого крупного ударного образования на Луне, известного как бассейн Южный полюс кратер Эйткен. Это длинное и довольно неуклюжее название предлагалось заменить названием Бассейн Шумейкера, по имени Юджина Шумейкера известного астронома и геолога, много сделавшего для подготовки научных программ космических экспедиций «Аполлон». Шумейкер трагически погиб в Австралии в нелепой автомобильной катастрофе; небольшая часть его праха в капсуле была отправлена на Луну на борту аппарата «Лунар Проспектор». Этот аппарат завершил свою научную программу падением в кратер вблизи южного полюса. Таким образом, Юджин Шумейкер оказался первым человеком, погребенным на Луне (правда, точное место захоронения еще предстоит обнаружить). По ряду причин бассейн Южный полюс — кратер Эйткен так и не был переименован в его честь.

До полетов космических аппаратов к Луне человечество не знало, как выглядит обратная сторона Луны. Существовало много разных прогнозов на этот счет — от совершенно спекулятивных до методически корректных, основанных на экстраполяции «узора» деталей, видимых на обращенной к нам стороне Луны в зоне лимба. Вспомним некоторые из наиболее интересных предположений относительно вида обратной стороны Луны. Известный исследователь Луны Юлиус Франц (18471913) писал: «...На задней стороне Луны... находится обширная, светлая, богатая кратерами возвышенность, лишенная морей». Это предсказание оказалось правильным. Правда, он же писал, что за юговосточным лимбом Луны, возможно, расположено большое морское образование, частью которого является Море Смита. Этот прогноз Франца подтвердился не полностью.

Поверхность обратной стороны Луны впервые сфотографировал космический аппарат «Луна3» в 1959 г. Это была большая победа советской науки. В настоящее время благодаря снимкам, сделанным астронавтами в ходе экспедиций «Аполлон», а также снимкам зонда «Клементина» обратная сторона Луны изучена топографически не хуже, чем видимая.

Хорошо видно, в частности, что морей на обратной стороне Луны значительно меньше по сравнению с видимой стороной.