Селенография — это изучение поверхности и физических особенностей Луны ( также известное как география Луны , или селенодезизм ). [1] Подобно географии и ареографии , селенография является подразделом в области планетологии . Исторически основной заботой селенографов было картографирование и наименование лунных террейнов, идентифицирующих моря , кратеры , горные хребты и другие различные особенности. Эта задача была в значительной степени завершена, когда изображения с высоким разрешением ближней и дальней сторон Луны были получены с помощью орбитальных космических аппаратов в раннюю космическую эру. Тем не менее, некоторые регионы Луны остаются плохо отображенными (особенно вблизи полюсов), а точное местоположение многих особенностей (например, глубины кратеров ) неопределенно на несколько километров. Сегодня селенография считается подразделом селенологии , которую чаще всего называют просто «лунной наукой». Слово селенография происходит от греческого слова Σελήνη (Селена, что означает Луна) и γράφω graphō, что означает писать.
Идея о том, что Луна не идеально гладкая, берет свое начало по крайней мере около 450 г. до н. э. , когда Демокрит утверждал, что «высокие горы и полые долины» Луны были причиной ее отметин. [2] Однако только в конце 15-го века н. э. началась серьезная селенография. Около 1603 г. н. э. Уильям Гилберт сделал первый лунный рисунок, основанный на наблюдении невооруженным глазом. Вскоре последовали и другие, и когда был изобретен телескоп , были сделаны первоначальные рисунки низкой точности, но вскоре после этого они были улучшены в тандеме с оптикой . В начале 18-го века были измерены либрации Луны, которые показали, что более половины лунной поверхности было видно наблюдателям на Земле. В 1750 году Иоганн Мейер создал первый надежный набор лунных координат , который позволил астрономам определять местоположение лунных объектов. [ необходима цитата ]
Картографирование Луны стало систематическим в 1779 году, когда Иоганн Шрётер начал тщательное наблюдение и измерение лунной топографии . В 1834 году Иоганн Генрих фон Медлер опубликовал первую большую картографию (карту) Луны, состоящую из 4 листов, и впоследствии он опубликовал «Всеобщую селенографию» . [3] Все лунные измерения основывались на прямых наблюдениях до марта 1840 года, когда Дж. В. Дрейпер, используя 5-дюймовый рефлектор, создал дагерротип Луны и таким образом ввел фотографию в астрономию . Сначала изображения были очень плохого качества, но, как и в случае с телескопом 200 лет назад, их качество быстро улучшилось. К 1890 году лунная фотография стала признанной поддисциплиной астрономии.
XX век стал свидетелем большего прогресса в селенографии. В 1959 году советский космический аппарат «Луна-3» передал первые фотографии обратной стороны Луны , дав первый в истории вид на нее. Соединенные Штаты запустили космический аппарат «Рейнджер» в период с 1961 по 1965 год, чтобы сфотографировать лунную поверхность до момента их столкновения с ней, « Лунные орбитальные аппараты» в период с 1966 по 1967 год, чтобы сфотографировать Луну с орбиты, и «Сервейеры» в период с 1966 по 1968 год, чтобы сфотографировать и мягко приземлиться на лунную поверхность. Советские «Луноходы» 1 (1970) и 2 (1973) прошли почти 50 км лунной поверхности, сделав подробные фотографии лунной поверхности. Космический аппарат «Клементина» получил первую почти глобальную картографию (карту) лунного рельефа , а также многоспектральные изображения . Последующие миссии передавали фотографии с возрастающим разрешением.
Луна была измерена методами лазерной альтиметрии и анализа стереоизображений , включая данные, полученные в ходе нескольких миссий. Наиболее заметной топографической особенностью является гигантский бассейн дальней стороны Южный полюс-Эйткен , который обладает самыми низкими возвышениями Луны. Самые высокие возвышения находятся прямо к северо-востоку от этого бассейна, и было высказано предположение, что эта область может представлять собой толстые отложения выбросов , которые были размещены во время косого удара Южного полюса-бассейна Эйткен. Другие крупные ударные бассейны, такие как моря Дождей , Ясности , Кризисов , Смити и Восточный , также обладают регионально низкими возвышениями и приподнятыми краями .
Еще одной отличительной чертой формы Луны является то, что возвышения в среднем примерно на 1,9 км выше на дальней стороне, чем на ближней. Если предположить, что кора находится в изостатическом равновесии , и что плотность коры везде одинакова, то более высокие возвышения будут связаны с более толстой корой. Используя гравитационные, топографические и сейсмические данные, кора, как полагают, в среднем имеет толщину около 50 ± 15 км , причем кора дальней стороны в среднем толще, чем ближняя сторона, примерно на 15 км. [4] [ устаревший источник ]
Самая старая известная иллюстрация Луны была найдена в проходной могиле в Ноут , графство Мит , Ирландия . Гробница была датирована углеродом 3330–2790 гг. до н. э. [5] Леонардо да Винчи сделал и аннотировал несколько набросков Луны около 1500 г. Уильям Гилберт сделал рисунок Луны, на котором он обозначил дюжину особенностей поверхности в конце 16 века; он был опубликован посмертно в De Mondo Nostro Sublunari Philosophia Nova . После изобретения телескопа Томас Харриот (1609), Галилео Галилей (1609) и Кристоф Шайнер (1614) также сделали рисунки. [6]
Названия поверхностных особенностей Луны, основанные на телескопических наблюдениях, были сделаны Михаэлем ван Лангреном в 1645 году. Многие из его наименований были отчетливо католическими , называя кратеры в честь католических королевских особ , а мысы и мысы — в честь католических святых . Лунные моря были названы на латыни для земных морей и океанов. Малые кратеры были названы в честь астрономов, математиков и других известных ученых.
В 1647 году Иоганн Гевелий выпустил конкурирующий труд Selenographia , который был первым лунным атласом. Гевелий проигнорировал номенклатуру Ван Лангрена и вместо этого обозначил лунную топографию в соответствии с земными особенностями, так что названия лунных особенностей соответствовали топонимам их географических земных аналогов, особенно потому, что последние были обозначены древнеримской и греческой цивилизациями . Эта работа Гевелия повлияла на современных ему европейских астрономов, и Selenographia была стандартным справочником по селенографии на протяжении более столетия.
Джамбаттиста Риччоли , SJ , католический священник и ученый, живший в северной Италии, создал современную схему латинской лунной номенклатуры. Его Almagestum novum был опубликован в 1651 году как резюме тогдашнего астрономического мышления и последних разработок. В частности, он изложил аргументы в пользу и против различных космологических моделей, как гелиоцентрических, так и геоцентрических. Almagestum Novum содержал научные справочные материалы, основанные на современных знаниях, и современные педагоги по всей Европе широко использовали его. Хотя этот справочник по астрономии давно уже устарел, его система лунной номенклатуры используется и сегодня.
Иллюстрации луны в Almagestum novum были нарисованы коллегой- иезуитом по имени Франческо Гримальди, SJ . Номенклатура основывалась на подразделении видимой лунной поверхности на октанты, которые были пронумерованы в римском стиле от I до VIII. Октант I относился к северо-западной части, а последующие октанты шли по часовой стрелке в соответствии с направлениями компаса. Таким образом, октант VI находился на юге и включал кратеры Клавий и Тихо .
Латинская номенклатура состояла из двух компонентов: первый обозначал общие черты terrae (земли) и maria (моря), а второй обозначал кратеры. Риччоли был автором лунных топонимов, полученных от названий различных условий, включая климатические, причины которых исторически приписывались Луне. Так, существовали моря кризисов («Mare Crisium»), безмятежности («Mare Serenitatis») и плодородия («Mare Fecunditatis»). Также существовали моря дождя («Mare Imbrium»), облаков («Mare Nubium») и холода («Mare Frigoris»). Топографические особенности между морями были сопоставимо обозначены, но были противоположны топонимам морей . Так, существовали земли бесплодия («Terra Sterilitatis»), тепла («Terra Caloris») и жизни («Terra Vitae»). Однако эти названия для горных регионов были вытеснены на более поздних картографах (картах). Полный список см. в разделе Список объектов на Луне .
Многие из кратеров были названы тематически в соответствии с октантами, в которых они находились. Кратеры в октантах I, II и III были в основном названы на основе имен из Древней Греции , таких как Платон , Атлас и Архимед . Ближе к середине октантов IV, V и VI кратеры были названы на основе имен из Древней Римской империи , таких как Юлий Цезарь , Тацит и Тарунций . Ближе к южной половине лунного картографа (карты) кратеры были названы в честь ученых, писателей и философов средневековой Европы и арабских регионов. Внешние крайности октантов V, VI и VII и весь октант VIII были названы в честь современников Джамбаттисты Риччоли . Особенности октанта VIII также были названы в честь Коперника , Кеплера и Галилея . Эти люди были «изгнаны» туда, подальше от «древних», как жест в адрес Католической Церкви . [ требуется цитата ] Многие кратеры вокруг Моря Нектара были названы в честь католических святых в соответствии с номенклатурой Ван Лангрена. Все они, однако, были связаны в той или иной степени с астрономией . Более поздние картографы (карты) удалили «Святой» из своих топонимов .
Лунная номенклатура Джамбаттисты Риччоли широко использовалась после публикации его Almagestum Novum , и многие из ее топонимов используются в настоящее время. Система была научно инклюзивной и считалась красноречивой и поэтичной по стилю, и поэтому она широко привлекала его современников. Она также легко расширялась новыми топонимами для дополнительных характеристик. Таким образом, она заменила номенклатуру Ван Лангрена и Гевелия.
Позднее астрономы и лунные картографы дополнили номенклатуру дополнительными топонимами . Самым заметным среди этих авторов был Иоганн Х. Шрётер , который опубликовал очень подробную картографию (карту) Луны в 1791 году под названием Selenotopografisches Fragmenten . Принятие Шрётером номенклатуры Риччоли увековечило ее как универсальную стандартную лунную номенклатуру. Голосование Международного астрономического союза (МАС) в 1935 году установило лунную номенклатуру Риччоли , которая включала 600 лунных топонимов, как универсально официальную и доктринальную.
Позднее, в 1960-х годах, МАС расширил и обновил лунную номенклатуру, но новые топонимы ограничивались топонимами в честь умерших ученых. После того, как советский космический аппарат сфотографировал обратную сторону Луны, многие из недавно обнаруженных объектов были названы в честь советских ученых и инженеров. МАС присваивал все последующие новые лунные топонимы. Некоторые кратеры были названы в честь исследователей космоса .
Иоганн Х. Мэдлер был автором номенклатуры кратеров-спутников. Вспомогательные кратеры, окружающие крупный кратер, обозначались буквой. Эти вспомогательные кратеры обычно были меньше кратера, с которым они были связаны, за некоторыми исключениями. Кратерам можно было присвоить буквы от «A» до «Z», опуская «I». Поскольку подавляющее большинство топонимов кратеров были мужского рода, крупные кратеры были обобщенно обозначены как « патронимические » кратеры.
Первоначально присвоение букв кратерам-спутникам было несколько бессистемным. Буквы обычно присваивались кратерам в порядке значимости, а не местоположения. Старшинство зависело от угла освещения Солнцем во время телескопического наблюдения, который мог меняться в течение лунного дня. Во многих случаях присвоения были, по-видимому, случайными. В ряде случаев кратер-спутник располагался ближе к крупному кратеру, с которым он не был связан. Чтобы идентифицировать патронимический кратер, Мэдлер поместил идентификационную букву сбоку от средней точки объекта, который был ближе всего к связанному крупному кратеру. Это также имело преимущество, позволяя опускать топонимы крупных кратеров на картографах (картах), когда их вспомогательные объекты были помечены.
Со временем лунные наблюдатели дали многим кратерам-спутникам эпонимы . Международный астрономический союз (МАС) принял на себя полномочия по обозначению лунных объектов в 1919 году. Комиссия по обозначению этих объектов официально приняла соглашение об использовании заглавных латинских букв для обозначения кратеров и долин.
Когда к 1966 году стали доступны подходящие картографы (карты) обратной стороны Луны, Эвен А. Уитакер обозначил спутниковые объекты на основе угла их расположения относительно крупного кратера, с которым они были связаны. Спутниковый кратер, расположенный к северу от крупного кратера, был обозначен как «Z». Полный круг в 360° вокруг крупного кратера затем был разделен равномерно на 24 части, как 24-часовые часы. Каждому «часовому» углу, идущему по часовой стрелке, была назначена буква, начиная с «A» в 1 час. Буквы «I» и «O» были опущены, в результате чего осталось только 24 буквы. Таким образом, кратер, расположенный к югу от своего крупного кратера, был обозначен как «M».
На Луне, очевидно, отсутствует средний уровень моря , который можно было бы использовать в качестве вертикальной точки отсчета . Лазерный высотомер лунного орбитального аппарата USGS ( LOLA), инструмент на лунном разведывательном орбитальном аппарате NASA (LRO), использует цифровую модель рельефа (DEM), которая использует номинальный радиус Луны 1737,4 км (1079,6 миль). [7]Селеноид ( геоид Луны) был измерен гравиметрически с помощью двух спутников GRAIL . [8]
Ниже приведены исторически значимые лунные карты и атласы, расположенные в хронологическом порядке по дате публикации.
Лунные долины и горы Демокрита.
