Наблюдения Луны

28 Марта 2007

Первым шагом при изучении Луны является ознакомление с морфологическими структурами лунной поверхности.

Изучать поверхность Луны нужно последовательно, переходя от более крупных деталей к более мелким. Первый уровень наблюдений: крупные светлые и темные образования, материки, океаны и моря. Второй уровень наблюдений: крупные кратеры, целые и полуразрушенные, центральные горки кратеров, горные цепи, трещины, расходящиеся от кратеров светлые лучи. Третий уровень наблюдений: изучение деталей морфологического строения небольших выбранных районов, например, отдельные пики, террасы и уступы, цепочки кратеров, следы лавовых извержений и обрушений, скопления камней и т.д.

Луна является самым ярким небесным объектом (после Солнца). При ее наблюдениях в телескоп нередко возникает неприятное ощущение «ослепляющей яркости». Это не только субъективно неприятное ощущение, оно также мешает рассмотреть мелкие детали поверхности вследствие физиологического эффекта иррадиации. В этом случает целесообразно применить ослабляющий свет нейтральный лунный фильтр.

Луна и ее фазы

Естественный спутник Луна движется вокруг Земли по эллиптической орбите. Период обращения Луны, синодический период, равен 29.53 средних солнечных суток и совпадает с лунными сутками, т.е. периодом вращения Луны вокруг своей оси. Это приводит к тому, что к Земле все время повернута одна и та же сторона Луны, а обратной стороны мы видеть с Земли не можем. (Существует явление либрации, которое позволяет нам видеть около 60% всей лунной поверхности, без либрации мы могли бы наблюдать только 50%).

Луна светит отраженным солнечным светом. При визуальных наблюдениях можно наблюдать, как непрерывно меняется соотношение освещенной и неосвещенной частей Луны, на протяжении синодического периода завершая цикл смены фаз. Отношение ширины освещенной части поверхности к диаметру всего диска называется фазой. Цикл смены фаз, естественно, совпадает с продолжительностью лунных суток.

Видимость той или иной части Луны зависит от того, какое положение занимает Луна относительно Земли и Солнца, зависит от фазового угла. Фазовым углом называется угол «наблюдатель - центр Луны - Солнце».

Во время соединения Луна находится между Землей и Солнцем, повернутая к Земле сторона не освещена, видеть ее мы не можем. Это фаза новолуния.

По мере увеличения фазового угла растет часть освещенной поверхности, видимой с Земли. Наблюдается слегка изломанная изогнутая линия, разделяющая освещенную и неосвещенную сторону – терминатор. Терминатор движется по направлению к центру Луны, достигая его примерно через неделю. Это первая четверть.

Во время противостояния Земля находится между Солнцем и Луной. К Земле повернута вся освещенная, дневная, сторона Луны. Мы видим Луну как круглый диск, линии терминатора нет. Прошло примерно две недели после новолуния.
Терминатор снова движется к центру, достигая его приблизительно через неделю. Настала последняя четверть Луны. А через неделю Луна снова находится между Солнцем и Землей. Цикл смены фаз завершился, начинается новый.

При работе с картами Луны следует иметь ввиду, что в селенографической системе координат лунные стороны света расположены по отношению к наблюдателю и горизонту следующим образом: Север – на верху видимого диска, Юг – внизу диска, Восток – на правом краю диска, Запад - на левом краю диска. Следует также учитывать, что во многие типы телескопов изображение перевернуто и зеркально обращено, лево и право поменялись местами.

Визуальные наблюдения

Визуальные исследовательские наблюдения имеют ограниченную ценность по сравнению с фотографическими с применением CCD камер, но они незаменимы при изучении поверхности Луны. Прежде чем переходить к исследованию какого-либо частного вопроса, например, вспышечных явлений, необходимо, как минимум, изучить поверхность Луны в общем, ее основные структуры и особенности, иметь представление о картине в целом.

Основной помехой при наблюдении Луны является атмосферная турбулентность. Городская засветка и прочие мешающие при наблюдениях звезд, туманностей, галактик и т.п. небесных объектов факторы при наблюдении Луны гораздо менее значимы. Поэтому качество изображения зависит, в первую очередь, от высоты Луны над горизонтом.
У горизонта диск Луны настолько искажен турбулентностью, что качественные наблюдения невозможны. Чем выше находиться Луна в небе, тем лучше. Необходимо также учитывать местные особенности. Например, в холодное время года сильную помеху проведению наблюдений Луны может оказать теплый дым, поднимающийся из труб котельных, заводов и т.д.

При наблюдениях в телескоп желательно иметь набор окуляров с различными фокусными расстояниями. При сильном дрожании изображения нужно использовать небольшое увеличение, а при спокойной атмосфере можно применять большие увеличения. На телескопах с большой апертурой можно использовать диафрагму, размер которой может быть в 2 - 4 раза меньше размеров объектива. При оптимальных условиях наблюдения можно различить детали лунного рельефа размером до нескольких км, в обычных городских условиях различимы детали до нескольких десятков км.

Освещение места, где проводится наблюдение, должно быть отключено, или должно быть слабым красным, при наблюдениях слабых объектов. Напротив, в случае наблюдения Луны несильное освещение желательно, так как препятствует утомлению глаз.

Следует учесть, что наилучшие условия видимости деталей лунного рельефа складываются тогда, когда объекты находятся вблизи терминатора. Кроме того, наблюдая объект на протяжении нескольких ночей, можно видеть, как меняется его вид в зависимости от условий освещения.

Обзор видимой стороны Луны

Наблюдения следует начинать не раньше третьего дня после новолуния, так как вблизи лимба детали рельефа практически не заметны.

Вблизи третьего дня терминатор проходит через центральную часть моря Кризисов. На поверхности моря, имеющего круговую форму, видны невысокие пологие валы. Хорошо видны окружающие море горы. Интересно, что отдельные освещенные вершины видны и по другую сторону терминатора, на фоне черной, неосвещенной части диска. Чем выше вершина, тем дальше от терминатора она видна. Кроме того, хорошо видны крупные кратеры Лангрен, Петавий, Фурнерий.

На пятый день терминатор проходит через горный район Тавр, восточную часть моря Спокойствия, море Нектара. В северной части диска хорошо видны два крупных, находящихся рядом кратера Атлас и Геркулес. В южной части диска интересен большой древний кратер Жансен. Внутри, у вала кратера находятся несколько более молодых кратеров.

Первая четверть. В северной части видна половина моря Холода, несколько отличающегося по яркости от типичного морского района. С юга к морю Холода примыкают горы Альпы, окружающие море Дождей. Альпы рассечены Альпийской долиной – широкой прямой трещиной. Южнее расположены горы Кавказ и Апеннины, которые обрамляют море Дождей с востока, отделяя его от моря Ясности и моря Паров, находящихся в юго-восточном направлении. Южнее центра Луны с севера на юг цепочкой, примыкая друг к другу, протянулись крупные кратеры Птолемей, Альфонс, Арзахель.

В последующие ночи появляется кратер Платон, расположенный к северу от моря дождей, примечательный ровным темным дном. Из темноты выступают отдельные вершины, расположенные на равнине моря Дождей – Питон и Пико, а также горы Тенериф и Прямой хребет. Южнее виден кратер Коперник и еще южнее кратер Тихо. Основная особенность этих кратеров – это система расходящихся от них светлых лучей, но видна она тогда, когда терминатор находится далеко от кратеров.

В возрасте Луны десять дней терминатор пересекает западную часть моря Дождей, и появляется залив Радуги, с севера и запада ограниченный горами Юра, а в юго-восточной части сливающийся с морской равниной. На юге, между морем Облаков и морем Влажности открывается огромный южный материк, который является наиболее густо покрытой кратерами частью поверхности видимого полушария. Можно видеть, как одни кратеры перекрывают другие, и это позволяет определить, какие кратеры старше, а какие моложе. Более древние кратеры находятся в частично разрушенном состоянии, а более молодые располагаются на валу или на дне старых кратеров.

К двенадцатому дню появляются кратеры Кеплер и Аристарх. Аристарх весьма примечателен. Это наиболее яркий объект видимого полушария. Расходящиеся от него лучи также обладают повышенной яркостью. Аристарх является крупным молодым кратером, а прилегающий к нему район носит следы активных внутренних процессов. Чуть позже, в южной части терминатора появляется большой кратер Шиккард с двумя темными пятнами на дне. Происхождение этих пятен связывают с лунным вулканизмом.

В оставшиеся до полнолуния две ночи можно ознакомиться с западной окраиной океана Бурь и прилегающим материком. Также видны расположенные рядом кратеры Гримальди и Риччоли. Гримальди полностью заполнен темным веществом, а Риччоли заполнен только частично, в северной части. Одновременно появляются остатки кратеров Эддингтон и Струве, видны только наиболее возвышающиеся остатки их валов. Остальные части кратеров полностью затоплены лавовыми потоками.

В полнолуние на западном крае диска исчезает терминатор, но появляется узкая зона косого освещения рельефа на севере или на юге, в зависимости от того, севернее или южнее эклиптики находится Луна. В полнолуние хорошо видно, какие образования имеют повышенную отражательную способность. Они кажутся заметно более яркими, чем окружающий рельеф. Такими образованиям являются в первую очередь поверхности дна некоторых кратеров и расходящиеся от кратеров светлые лучи. Прежде всего, выделяются лучевые системы кратеров Тихо, Коперник, Кеплер, Аристарх, Лангрен и Прокл, расположенного на материковой перемычке между морем Спокойствия и морем Кризисов. Более тонки и менее заметны лучи кратеров Месье в море Изобилия, Бессель в море Ясности и Росс в южной части моря Нектара.

На следующие сутки терминатор показывается на восточном краю диска, и теперь он будет уже закрывать тенью детали рельефа. Наблюдая те же самые объекты, что и при растущей Луне, можно обнаружить новые подробности наблюдаемых ранее объектов, так как теперь солнечные лучи падают с противоположной стороны.

Наблюдение кратковременных явлений на Луне

Наблюдение кратковременных явлений на Луне является интереснейшей задачей любительской астрономии, но визуальные наблюдения является делом малоэффективным. Можно провести многие сотни часов у телескопа. И не заметить ничего необычного. Намного более эффективным являются телескопические наблюдения с применением CCD матриц и видеозаписывающей аппаратуры.

Есть три основные задачи: наблюдение проявления внутренней активности, такие как выбросы газов из кратеров, точнее связанные с ними явления; вспышечные явления; другие аномальные явления на или над поверхностью.

В соответствии с последними исследованиями установлено, что на Луне часто наблюдаются вспышки, вызванные падением на поверхность метеоритов. Но наблюдения этих явлений требует видеозаписи, так как глазами большинство вспышек не различимо.

Явления, связанные с проявлением активных лунных процессов можно разделить на четыре группы: изменение внешнего вида объектов (очертаний, контуров тени, вида центральной горки и т.д.) и локальные изменения четкости изображения (отличные от размытости, вызываемой атмосферной турбулентностью); изменения яркости объекта или появление светлых пятен и точек; появление темных пятен; изменение цвета участков лунной поверхности.

Существуют так сказать активные области, где необычные явления наблюдаются значительно чаще. В кратере Аристарх оптические явления зафиксированы более 100 раз, в кратере Платон более 30, в долине Шретера 15, примерно столько же в кратерах Альфонс и Тихо, немного больше явлений наблюдалось в море Кризисов.

Активность наблюдается, как правило, в районе молодых крупных кратеров, при этом средняя продолжительность явления не превышает 15 минут. Прослеживается закономерность в расположении кратковременных явлений по периферии круговых морей или вдоль систем валов и складок на морской поверхности.

Просматривается также зависимость частоты появления аномалий от положения Луны на орбите. Наиболее активный период приходится на прохождение Луны через перигей. Около четверти всех случаев приходится на три дня нахождения Луны вблизи перигея. Другой пик, около десятой событий, приходится на апогей. Кратковременные явления на Луне являются малоизученной и очень интересной областью астрономии, одной из тех областей, где любители могут внести серьезный вклад в науку, а может быть и прославить свое имя.