Селенография — это изучение поверхности и физических особенностей Луны ( также известная как география Луны , или селенодезия ). [1] Подобно географии и ареографии , селенография является субдисциплиной в области планетологии . Исторически основной задачей селенографистов было картографирование и присвоение названий лунному террейну с указанием морей , кратеров , горных хребтов и других различных объектов. Эта задача была в основном завершена, когда в раннюю космическую эпоху с помощью орбитальных космических кораблей были получены изображения ближней и дальней сторон Луны с высоким разрешением. Тем не менее, некоторые регионы Луны остаются плохо визуализированными (особенно вблизи полюсов), а точное расположение многих объектов (например, глубины кратеров ) не определено на несколько километров. Сегодня селенография считается разделом селенологии , которую чаще всего называют просто «лунной наукой». Слово селенография происходит от греческого слова Σελήνη (Селена, что означает Луна) и γράφωgraphō, что означает писать.
Идея о том, что Луна не совсем гладкая, возникла по крайней мере ок. 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 нашей эры серьезная селенография началась. Около 1603 года нашей эры Уильям Гилберт сделал первый рисунок Луны, основанный на наблюдении невооруженным глазом. Вскоре последовали и другие, и когда был изобретен телескоп , первоначальные чертежи были сделаны с плохой точностью, но вскоре после этого были улучшены вместе с оптикой . В начале 18 века были измерены либрации Луны, которые показали, что наблюдателям на Земле было видно более половины лунной поверхности. В 1750 году Иоганн Мейер создал первый надежный набор лунных координат , который позволил астрономам определять местонахождение лунных объектов. [ нужна цитата ]
Картирование Луны стало систематическим в 1779 году, когда Иоганн Шретер начал тщательные наблюдения и измерения топографии Луны . В 1834 году Иоганн Генрих фон Медлер опубликовал первую большую картографию (карту) Луны, состоящую из 4 листов, а впоследствии опубликовал «Универсальную селенографию» . [3] Все измерения Луны основывались на прямых наблюдениях до марта 1840 года, когда Дж. У. Дрейпер, используя 5-дюймовый рефлектор, создал дагерротип Луны и тем самым ввёл фотографию в астрономию . Сначала изображения были очень низкого качества, но, как и в случае с телескопом 200 лет назад, их качество быстро улучшилось. К 1890 году лунная фотография стала признанной дисциплиной астрономии.
XX век стал свидетелем новых успехов в селенографии. В 1959 году советский космический корабль «Луна-3» передал первые фотографии обратной стороны Луны , дав первый в истории ее вид. Соединенные Штаты запустили космический корабль «Рейнджер » в период с 1961 по 1965 год для фотографирования лунной поверхности до момента столкновения с ней, « Лунарные орбитальные аппараты» в период с 1966 по 1967 год для фотографирования Луны с орбиты и « Сюрвейерс» в период с 1966 по 1968 год для фотографирования и мягкой посадки на нее. лунная поверхность. Советские «Луноходы -1» (1970 г.) и «Луноходы-2 » (1973 г.) преодолели почти 50 км лунной поверхности, сделав подробные фотографии лунной поверхности. Космический корабль «Клементина» получил первую почти глобальную картографию (карту) лунной топографии , а также мультиспектральные изображения . Последующие миссии передавали фотографии все большего разрешения.
Луна была измерена методами лазерной альтиметрии и анализа стереоизображений , включая данные, полученные в ходе нескольких миссий. Наиболее заметной топографической особенностью является гигантский бассейн Южный полюс-Эйткен на дальней стороне Луны , в котором расположены самые низкие высоты Луны. Самые высокие возвышения находятся к северо-востоку от этого бассейна, и было высказано предположение, что эта область может представлять собой мощные отложения выбросов , которые образовались во время косого удара Южного полюса и бассейна Эйткен. Другие крупные ударные бассейны, такие как maria Imbrium , Serenitatis , Crisium , Smythii и Orientale , также имеют небольшие возвышения и приподнятые края .
Еще одной отличительной особенностью формы Луны является то, что высота ее обратной стороны в среднем примерно на 1,9 км выше, чем 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. На основе гравитационных, топографических и сейсмических данных предполагается, что толщина коры в среднем составляет около 50 ± 15 км , при этом кора на дальней стороне в среднем толще, чем на ближней стороне, примерно на 15 км. [4] [ устаревший источник ]
Самая старая известная иллюстрация Луны была найдена в проходной могиле в Ноуте , графство Мит , Ирландия . Гробница была датирована радиоуглеродом 3330–2790 гг. до н.э. [5] Леонардо да Винчи сделал и аннотировал несколько зарисовок Луны в ок. 1500. В конце 16 века Уильям Гилберт сделал рисунок Луны, на котором обозначил дюжину особенностей поверхности; оно было опубликовано посмертно в De Mondo Nostro Sublunari Philosophia Nova . После изобретения телескопа рисунки делали также Томас Харриот (1609 г.), Галилео Галилей (1609 г.) и Кристоф Шайнер (1614 г.). [6]
Номиналы особенностей поверхности Луны, основанные на телескопических наблюдениях, были сделаны Михаэлем ван Лангреном в 1645 году. Многие из его наименований были явно католическими : кратеры назывались в честь католической королевской семьи , а мысы и мысы - в честь католических святых . Лунные моря на латыни обозначали земные моря и океаны. Небольшие кратеры были названы в честь астрономов, математиков и других известных ученых.
В 1647 году Иоганн Гевелий выпустил конкурирующую работу «Селенография» , которая стала первым лунным атласом. Гевелий проигнорировал номенклатуру Ван Лангрена и вместо этого обозначил топографию Луны в соответствии с земными особенностями, так что названия лунных объектов соответствовали топонимам их географических земных аналогов, особенно потому, что последние были обозначены древнеримскими и греческими цивилизациями . Эта работа Гевелия оказала влияние на современных ему европейских астрономов, а « Селенография» была стандартным справочником по селенографии на протяжении более столетия.
Джамбаттиста Риччоли , SJ , католический священник и ученый, живший в северной Италии , является автором настоящей схемы латинской лунной номенклатуры. Его Almagestum novum был опубликован в 1651 году как краткое изложение современных на тот момент астрономических взглядов и последних событий. 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 преподаватели по всей Европе широко использовали их. Хотя этот справочник по астрономии уже давно был заменен, его система лунной номенклатуры используется даже сегодня.
Лунные иллюстрации в Almagestum novum были нарисованы коллегой- иезуитом- просветителем по имени Франческо Гримальди, SJ . Номенклатура была основана на подразделении видимой лунной поверхности на октанты, пронумерованные в римском стиле от I до VIII. Октант I относился к северо-западной части, а последующие октанты двигались по часовой стрелке в соответствии с направлениями компаса. Таким образом, Октант VI находился южнее и включал кратеры Клавиус и Тихо .
Латинская номенклатура состояла из двух компонентов: первый обозначал общие черты terrae (земли) и maria (моря) , а второй обозначал кратеры. Риччоли создал лунные топонимы , производные от названий различных условий, в том числе климатических, причины которых исторически приписывались Луне. Таким образом, возникли моря кризисов («Mare Crisium»), безмятежности («Mare Serenitatis») и плодородия («Mare Fecunditatis»). Были также моря дождя («Mare Imbrium»), облаков («Mare Nubium») и холода («Mare Frigoris»). Топографические особенности марий были сопоставимы по выражению, но были противоположны топонимам марий . Таким образом, существовали земли бесплодия («Terra Sterilitatis»), тепла («Terra Caloris») и жизни («Terra Vitae»). Однако эти названия горных районов были вытеснены на более поздних картографах (картах). Полный список см. в разделе «Список объектов на Луне» .
Многие кратеры имели тематическое обозначение в соответствии с октантом, в котором они находились. Кратеры в Октантах I, II и III в основном были названы на основе имен из древней Греции , таких как Платон , Атлас и Архимед . Ближе к середине кратеры Октанта IV, V и VI были названы на основе имен древней Римской империи , таких как Юлий Цезарь , Тацит и Тарунций . Ближе к южной половине лунной картографии (карты) кратеры были обозначены в честь ученых, писателей и философов средневековой Европы и арабских регионов. Внешние крайние Октанты V, VI и VII, а также весь Октант VIII были названы в честь современников Джамбаттисты Риччоли . Особенности Октанта VIII были также названы в честь Коперника , Кеплера и Галилея . Эти люди были «сосланы» туда подальше от «древних», как жест в сторону католической церкви . [ нужна цитация ] Многие кратеры вокруг Моря Нектара были названы в честь католических святых в соответствии с номенклатурой Ван Лангрена. Однако все они были так или иначе связаны с астрономией . Более поздние картографы (карты) удалили «Св.» из их топонимов .
Лунная номенклатура Джамбаттисты Риччоли получила широкое распространение после публикации его « Нового Альмагеста» , и многие из ее топонимов используются и в настоящее время. Система была всеобъемлющей с научной точки зрения и считалась красноречивой и поэтической по стилю, и поэтому она широко нравилась его современникам. Его также можно было легко расширить за счет новых топонимов для дополнительных функций. Таким образом, она заменила номенклатуру Ван Лангрена и Гевелия.
Позднее астрономы и лунные картографы дополнили номенклатуру дополнительными топонимами . Самым известным среди этих авторов был Иоганн Х. Шретер , опубликовавший в 1791 году очень подробную картографию (карту) Луны под названием Selenotopografisches Fragmenten . Принятие Шрётером номенклатуры Риччоли увековечило ее как универсально стандартную лунную номенклатуру. Голосование Международного астрономического союза (МАС) в 1935 году установило лунную номенклатуру Риччоли , включавшую 600 лунных топонимов, как общеофициальную и доктринальную.
Позже МАС расширил и обновил лунную номенклатуру в 1960-х годах, но новые топонимы ограничивались топонимами в честь умерших ученых. После того, как советский космический корабль сфотографировал обратную сторону Луны, многие из вновь открытых объектов были названы в честь советских ученых и инженеров. МАС присваивал всем последующим новым лунным топонимам. Некоторые кратеры были названы в честь покорителей космоса .
Иоганн Х. Мэдлер является автором номенклатуры спутниковых кратеров. Вспомогательные кратеры, окружающие главный кратер, были обозначены буквой. Эти дополнительные кратеры обычно были меньше кратера, с которым они были связаны, за некоторыми исключениями. Кратерам можно было присвоить буквы от «А» до «Z» без буквы «I». Поскольку подавляющее большинство топонимов кратеров были мужскими, основные кратеры в целом назывались « отчествовыми » кратерами.
Отнесение букв к кратерам-спутникам изначально было несколько случайным. Буквы обычно присваивались кратерам в порядке значимости, а не местоположения. Старшинство зависело от угла освещения Солнцем в момент телескопического наблюдения, который мог меняться в течение лунных суток. Во многих случаях назначения казались случайными. В ряде случаев кратер-спутник располагался ближе к крупному кратеру, с которым он не был связан. Чтобы идентифицировать кратер по отчеству, Мэдлер поместил опознавательную букву сбоку от средней точки объекта, которая была ближе всего к соответствующему главному кратеру. Это также имело то преимущество, что позволяло исключать топонимы основных кратеров из картографий (карт) при обозначении их второстепенных объектов.
Со временем лунные наблюдатели присвоили многим кратерам-спутникам эпонимы . Международный астрономический союз (МАС) взял 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 картографии (карты) обратной стороны Луны, Юэн А. Уитакер обозначил спутниковые объекты на основе угла их расположения относительно главного кратера, с которым они были связаны. Кратер-спутник, расположенный к северу от главного кратера, был обозначен как «Z». Полный круг на 360° вокруг главного кратера был затем равномерно разделен на 24 части, как 24-часовые часы. Каждому «часовому» углу, идущему по часовой стрелке, была присвоена буква, начинающаяся с буквы «А» в положении «1 час». Буквы «I» и «O» были опущены, в результате чего получилось всего 24 буквы. Таким образом, кратер к югу от главного кратера был обозначен как «М».
На Луне явно отсутствует средний уровень моря , который можно было бы использовать в качестве точки отсчета по вертикали . Лазерный альтиметр лунного орбитального аппарата Геологической службы США (LOLA), прибор на лунном разведывательном орбитальном аппарате НАСА (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 спутников - близнецов GRAIL . [8]
Следующие исторически известные лунные карты и атласы расположены в хронологическом порядке по дате публикации.
Демокрит, лунные долины и горы.
