Луна. Кратеры

Астроном Игорь Белый рассказывает как распознавать кратеры на лунной поверхности, почему древнегреческий астроном Аристарх Самосский загадочнее автора гелиоцентрической системы мира Николая Коперника, что такое «суперлуние» и насколько диск Луны увеличивается на нашем небосводе на самом деле.

Что сказать за кратеры Луны. Они все ударные. Всё это - следы сверхдолгой космической бомбардировки, которые Луна маниакально сохраняет себе на память. Кратеров на ней - неисчислимо много, собственно, почти вся поверхность - причём старые кратеры забиваются новыми почти до неузнаваемости. Кратеры бывают большие и маленькие, светлые и тёмные, молодые и старые, с лучами и без. Называют кратеры именами разных великих учёных, по возможности связанных с астрономией. Идею эту ввели ещё те самые итальянцы-картографы XVII века - Джованни Риччоли и Франческо Гримальди - чьи названия лунных объектов прижились лучше всего. И по-хорошему кратеры надо, конечно, разглядывать в телескоп. На цифрофотке видны только самые значимые, их не очень много. Сначала - опять фотка без всяких объяснений. Про моря вы уже знаете, поэтому обратите внимание на всякие точки и царапины.

Лучше всего видны светлые точки - это они и есть, в смысле кратеры. Причём именно молодые. Дело в том, что поверхность морей - это базальт, застывшая лава - тёмная сама по себе. Обычная материковая поверхность - серенькая, на неё действует солнечная радиация, из-за которой она темнеет. А то, что выкапывается ударом астероида - оно светлое, это внутренность лунной коры.

Начнём с самого заметного лунного кратера - кратера Тихо. Это такой «пупок» Луны. Навроде затычки в надувном шаре. Диаметр его 85 километров (не самый большой), но в него можно, например, целиком засунуть город Стамбул, и ещё место останется. Кратер Тихо из молодых - ему 108 миллионов лет - он яркий и свежий. От него расходятся хорошо видимые лучи - это следы выбросов лунной породы после удара. Стукнуло сильно, поэтому и летело далеко; некоторые лучи протянулись на тысячи километров и видны аж на Море Ясности и дальше. В центре кратера - характерная горка.

Когда в Луну влетает что-нибудь больше 26 километров в диаметре, в месте удара твёрдая порода начинает вести себя, как жидкость. Фотографии, как капля падает в воду, надеюсь, все видели? В Луне происходит примерно то же самое - и после удара поверхность вспучивается обратной затухающей волной. Назван кратер в честь знаменитого датского астронома и алхимика Тихо Браге, который жил во второй половине XVI века и умудрился создать первый в истории научный астрономический центр - Ураниборг. Кроме этого, он первым выяснил природу комет, с помощью собственных изобретённых инструментов повысил точность наблюдений неба на порядок, спас от гонений Иоганна Кеплера - и ещё массу всего прочего героического совершил. Про Тихо Браге ходит дурацкая детская легенда, которую мне ещё мама в детстве рассказывала. Будто бы он умер на королевском приёме, прямо за обеденным столом. Очень писать хотел, но стеснялся выйти - вот мочевой пузырь и порвался. А это как бы несовместимо с жизнью. Непонятно, откуда взялся этот бред, может быть, даже тянется с 1601 года: болезнь астронома протекала столь стремительно (11 дней), что многие тогда заподозрили неладное и стали предлагать версии одни глупее других. До сих пор, кстати, возятся с останками, не могут определить точно причину смерти. Следующий кратер - как раз имени того молодого немецкого математика, которого выписал к себе Тихо Браге за год до своей странной кончины. Иоганн Кеплер приехал по приглашению заменитого астронома в Прагу в 1600 году - и остался там жить. На основе исключительно точных для своего времени материалов, оставшихся от Тихо Браге, Кеплер вывел законы движения планет, которые актуальны и по сей день. Они так и называются - Законы Кеплера, и благодаря им гелиоцентрическая система мира получила окончательное научное подтверждение. Если присмотреться к кратеру Кеплера - тоже видна система лучей, хоть и не такая бешеная, как у Тихо. Диаметр его 32 километра. Он примерно того же времени образования, но чуть постарше. От Тихо к Кеплеру чётко тянется один из лучей - всё, как в жизни. А вот рядом с Кеплером хорошо виден кратер Коперник, тоже из молодых и с лучами. Кто такой польский астроном Николай Коперник, автор концепции «Солнце - в центре», рассказывать, наверное, не надо. Имя этому кратеру, как и вышеперечисленным, дал в 1651 году всё тот же Джованни Риччоли, итальянский иезуит и астроном. То, что выкопало Коперника, глубоко взрыло материковую породу под уровнем базальтового моря - поэтому он один весь такой «умный в белом пальто стоит красивый». Диаметр Коперника - 95 километров, лучи тянутся на 800 километров, возраст его - 80 миллионов лет. В селенохронологии по кратеру Коперника отсчитывают целую эпоху в истории Луны, которая тянется по сей день и так и называется - «коперниковская эпоха». К этой эпохе относятся все яркие кратеры с целой лучевой системой. При этом сам Коперник образовался почти в самом её конце

Левее этих достойных во всех отношениях кратеров располагается кратер Аристарх. Это самая яркая область на Луне - что даже на такой поганой фотке чётко видно. Диаметр его - 45 километров, возраст - 450 миллионов лет. Назван он в честь древнегреческого астронома III века до н. э. Аристарха Самосского, который, как ни странно, тоже считается автором концепции «Солнце - в центре». Знал ли Коперник о его идее - считается неустановленным. Аристарх - самый загадочный кратер Луны по всем наблюдениям. Во-первых, в нём очень сложная структура дна. Во-вторых, из него зафиксирован переменный поток альфа-частиц (залежи радона). И в-третьих, Аристарх является рекордсменом по так называемым кратковременным лунным явлениям (КЛЯ), которые пока не имеют никакого объяснения. Это не просто искорки от метеоритов, а посложнее вещи: изменяющиеся пятна, изменение яркости, затуманивание, разноцветное свечение и прочая. В 1970 году было описано, как три ночи подряд в Аристархе на 10 секунд появлялось голубое пятно. Потом на 10 секунд пропадало. И опять появлялось. Чорт его знает, что. В общем, если наладить бытовой телескоп на балконе и заняться прицельным наблюдением за Аристархом, есть хороший шанс оказаться свидетелем тому, что человечество не в состоянии объяснить .

Вот он, красавец, на фото NASA 2012 года (солнце слева) И вид сбоку тоже неплох.

У меня с фотографиями лунных кратеров вечный напряг - постоянно кажется, что это не углубление, а выпуклость. Необходимо определённое напряжение внимания. Чуть выше центра лунного диска, возле границ Моря Ясности, располагается пара примерно одинаковых кратеров с примерно одинаковыми названиями - Манилий и Менелай. Марк Манилий - римский астролог I века н. э., известен в истории мира первой книгой по астрологии. Называлась она «Астрономикон» и была вся в стихах по моде того времени. А Менелай - не рогатый муж Елены из поэмы Гомера, а совсем даже Менелай Александрийский, древнегреческий математик и астроном, живший в то же время, что и Манилий. Знаменит Менелай своим трудом «Сферика», в котором изложил законы расчётов треугольников, лежащих на шаре. И остались два последних кратера из хорошо заметных - слева и справа по сторонам лунного диска, как гвоздики. Гвоздик тёмный слева - кратер Гримальди, а справа светлый - Лангрен. Про Франческо Гримальди я уже излагал выше. Физик, монах-иезуит, тот, кто на пару с Джованни Риччоли дал все основные названия лунным объектам. Надо сказать, что недалеко от него есть кратер и его коллеги, но он плохо заметен. В кратере Гримальди зафиксирован самый тёмный цвет поверхности Луны. Это один из самых древних кратеров, его образование относят к Донектарскому периоду. Придворный астроном и картограф испанского короля фламандец Микаэль ван Лангрен, живший в XVII веке, как и итальянцы-иезуиты, тоже занимался лунной топографией и давал свои названия разным объектам. Другое дело, что почти все они не сохранились - кому интересны имена чиновников того времени. Неудачный выбор. А вот кратер, который он назвал собственным именем, неожиданно сохранил своё название до сегодняшних дней. И последнее - из современного ажиотажа вокруг Луны. Термин «суперлуние» - действительно существует в астрономии. Означает он совпадение полнолуния и перигея лунной орбиты. Орбита нашего спутника - не ровный круг с Землёй в центре, а эллипс. И Земля при этом - не в центре . Поэтому Луна то приближается к нам (максимально близкая точка орбиты - перигей), то отдаляется (самая далёкая точка - апогей). Но даже в этом самом перигее - видимый лунный диск увеличивается не больше, чем на 14%. А зрительный эффект увеличения размеров Луны происходит обычно всегда, когда она низко над горизонтом. В этом случае атмосфера работает, как линза. Но никак не «вдвое больше обычного», как подают некоторые безграмотные СМИ. Более того, Луна постепенно отходит от Земли со скоростью примерно 4 сантиметра в год - это следствие истории её образования (теория гигантского столкновения). Вот как выглядит Луна с Земли в течение месяца, если фиксировать её каждый день и убрать тени от Солнца:

Это покачивание называется либрацией, открыл её ещё Галилей. Причин у неё много, но я думаю, что не в последнюю очередь она болтается ещё со своего поворота лицом к Земле. Просто ещё не успокоилась, как маятник в пустоте. И самое-самое последнее:) Теперь, после этих двух постов, когда будете в Южном полушарии, обратите внимание на Луну. Снос крыши обеспечен.

Герцшпрунг — самый большой лунный кратер, его диаметр 591 км, глубина 4,5 км. Он находиться на обратной стороне Луны, поэтому он не виден с Земли.

Герцшпрунг образовался в результате столкновения с крупным космическим телом. Удар был настолько мощным, что на поверхности образовались кольца, две стены, высотой до 1 км. В настоящий момент он сильно поврежден в результате падения на его поверхность более поздних космических объектов. Из-за таких падений на поверхности самого большого лунного кратера образовались более мелкие кратеры. Самые крупные из них это: кратер Майкельсона (диаметр 123 км) расположенный на северо-востоке, кратер Вавилов (диаметр 98 км) в западной части и кратер Лукреция (диаметр 63 км) в юго-восточной части.

Назван самый большой кратер на Луне в честь датского химика и астронома Эйнара Герцшпрунга. Американские космонавты дали кратеру неофициальное название «Гелрут».

На обратной стороне Луны расположено большое количество крупных кратеров: Аполлон (537 км), Королев (437 км), Биркхоф (345 км), Планк (314 км), Менделеев (313 км), и Шредингер (312 км).

На видимой стороне Луны также имеются крупные ударные структуры, однако в результате вулканических извержений, эти кратеры заполнились лавой, которая затвердела и превратилась в темную твердую породу, которую принято называть морями, а не кратерами. На обратной стороне Луны вулканических извержений не происходило, поэтому кратеры остались в первозданном виде.

На Луне существует огромное количество кратеров (около 500 тыс.), которые практически не изменились и даже многие самые древние кратеры остались в первозданном виде. Такое стало возможным из-за отсутствия на Луне воды, атмосферы и серьезных геологических процессов.

Однако самый большой лунный кратер — это бассейн (гигантская впадина) Южный полюс-Эйткен, который имеет диаметр 2500 км и глубину 12 км. Впадина простирается почти на четверть окружности Луны и является самой большой ударной структурой в Солнечной системе. Бассейн был назван в честь его двух противоположных сторон: южного полюса Луны с одной и кратера Эйткен на севере с другой стороны.

Исследователи обнаружили, что в то время как оба полушария Луны обладают 12 кратерами в регионах уменьшения толщины коры в 200 километров диаметром, ближайшие кратеры однозначно крупнее. Ученые представили свою работу в последнем номере Science.

Хотя восемь бассейнов на ближней стороне обладают диаметром 320 километров, только один кратер такого размера обнаружен на дальней стороне. Моделирование показало, что разница в размерах не должна превышать 1-2 процента. Откуда же такое несоответствие?

Около 4 миллиардов лет назад непропорционально большое число астероидов прокатилось по Солнечной системе, столкнувшись с Меркурием, Венерой, Землей и Марсом. Позднее его назвали «поздняя тяжелая бомбардировка». Серьезно. Луна получила серьезный удар. Настолько серьезный, что поздняя тяжелая бомбардировка для Луны стала лунным катаклизмом.

Милькович и ее команда утверждают, что вулканическая активность, которая возникла в период этого катаклизма, привела к тому, что верхняя мантия на ближайшей к нам стороне Луны стала теплее, чем на обратной. Нагрев привел к тому, что геология Луны стала более восприимчивой к расширению после удара астероида. Холодная сторона луны после столкновения с астероидом и возникновения кратера коллапсировала, «в результате чего диаметр утонченной коры был меньше, чем диаметр переходного кратера».

Моделирование это подтвердило. Выше слева показано холодное дальнее полушарие в течение двух часов после столкновения с 30-километровым астероидом, вошедшим на скорости 10 км/с 4 миллиарда лет назад. Моделирование справа показывает два часа столкновения с теплым полушарием. Симуляция подтвердила, что на дальней стороны образовывались бассейны по диаметру в два раза меньше, чем на ближней.

Такого типа могут помочь ученым нарисовать четкую картину истории Луны, а также рассказать многое об эволюции Солнечной системы в целом. В частности, ученых интересуют загадки и . Команда Милькович утверждает, что поскольку температура ближней части Луны не представляет температуру Луны в целом, истинные масштабы поздней тяжелой бомбардировки были преувеличены. Кроме того, лучшее понимание геологических процессов на Луне может понадобиться во время анализа бассейнов других планет — Марса, Меркурия, Венеры или даже Земли.

Милькович уверена в данных миссии «Грааль»:

«Для того, чтобы проверить расчетно-теоретические работы, мы должны сравнивать и сопоставлять данные с планетарных миссий», - говорит она. - «В будущем нашу работу можно распространить и на другие планетарные тела».

Кратеры на Луне – это удивительное для человека явление, которое пытались объяснить еще в 18 веке. Существовало две основных гипотезы происхождения кратеров – метеоритная и вулканическая. До 20-го века предпочтение отдавалось вулканической гипотезе, так как по мнению ученых того времени метеориты должны были оставлять форму эллипса, ведь они падают на поверхность под углом.

Однако новозеландский ученый Джиффорд в 1924 году впервые предоставил качественное описание падение и удара метеорита о поверхность планеты, двигающегося с космической скоростью. Из этого описания следовало, что большая часть метеорита при таком ударе испаряется, а форма кратера от угла падения не зависит.

Что такое лунный кратер?

Лунным кратером именуется чашеобразное углубление на поверхности Луны, которое окружено кольцевидным приподнятым валом и имеет сравнительно плоское дно. Большинство лунных кратеров в соответствии с действующими современными представлениями представляют кратеры ударного типа. Лишь незначительная часть из них до этого момента относится к вулканическим кальдерам.

Сегодня на поверхности Луны можно свидетельства бомбардировки ее , кометами и астероидами. Существует примерно полумиллиона кратеров, которые имеют размер свыше 1 км. Из-за того, что на Луне нет атмосферы, воды, а также не происходили значительные геологические процессы, фактически кратеры не подвергались изменениям. Поэтому даже древние кратеры находятся на поверхности Луны в практически нетронутом состоянии.

Самый большой кратер на Луне находится на обратной стороне спутника земли, его глубина равняется 13 км, а в диаметре он составляет 2240 км.

История происхождения кратеров

Название «кратер» позаимствовано из древнегреческого языка и введено Галилео Галилеем. Слово кратер обозначало сосуд, который применяли для смешивания вина и воды. В 1609 г. Галилео соорудил первый , который имел трехкратное увеличение. Он провел астрономические наблюдения Луны и выяснил, что ее форма далека от правильной сферой – у нее есть горы, а также чашеобразные углубления, которые ученый стал называть кратерами.

На протяжении веков научное мнение о появлении лунных кратеров менялось. Кроме ударного происхождения рассматривалась вулканическая теория, а также воздействие «космического льда». Однако сведения, которые были собраны в ходе изучения Луны, показали, что большинство кратеров представляют ударные кратеры.

Морфологические признаки кратеров

К морфологическим признакам кратеров можно отнести:

1. Кратер окружает местность с породами, которые выброшены при ударе (импакте). Как правило, они светлее старых пород вследствие меньшего воздействия солнечной радиации.
2. Система радиальных лучей, образованных ударными выбросами и отходящих от кратера, в некоторых случаях простираются на весьма большое расстояние.
3. Внешний вал с породами, которые были выброшены при ударе, однако упавшие около кратера.
4. Центральный пик, который характерен для кратеров, его диаметр превышает 26 км, данный процесс его появления подобен образованию капли отдачи во время падения в воду небольшого предмета.
5. Дно чаши кратера.
6. Внутренний склон.

Морфологические признаки кратера во многом связаны с его размером. Стандартный небольшой кратер в 5 км включает острый внешний вал по высоте до 1000 м, а также дно чаши, находящееся на уровне ниже 100 м местности, которая окружает ее.

Кратерам, которые имеют диаметр выше 26 км, свойственен центральный пик. Крупные кратеры диаметром примерно 100 км обладают внешним валом возвышения 1000 — 5000 м.

Классификация кратеров

Кратеры на видимой стороне луны получили классификацию в 1978 г. Ее разработали Лейф Андерссон и Чарльз Вуд.

1. Тип ALC — кратер сферической формы, имеет острый вал, сферическую форму дна чаши и гладкий внутренний склон. Диаметр до 10 км. (представитель – кратер Аль-Баттани C).
2. Тип BIO – такой же, как и ALC, однако в центральной части чаши находится плоское дно. Диаметр — 10-15 км. (представитель – кратер Био).
3. Тип SOS – кратер с плоским дном чаши, центральный пик и террасы внутреннего склона отсутствуют. Диаметр — 15-25 км. (представитель – кратер Созиген).
4. Тип TRI – кратер с центральным пиком от 26 км, гладкость внутреннего склона утрачена и есть следы обрушения. Диаметр — 15-50 км. (представитель – кратер Триснеккер).
5. Тип TYC – кратер с сравнительно плоским дном чаши, который имеет террасовидный внутренний склон, имеет часто центральный пик более 50 км. представитель – кратер Тихо).

Крупнейшие кратеры на Луне

Крупнейший кратер Луны – Айткен, его назвали Бассейном Южный Полюс (South Pole — Aitken basin). Это самый глубокий, старый и крупнейший бассейн на Луне. Его глубина -13 км, а в диаметре он простирается на 2500 км. Область Айткена расположена главным образом на дальней стороне Луны, вследствие чего увидеть с Земли кратер невозможно. Из-за его глубины, местоположения и высоты стен он постоянно находится в тени.

Кратер Герцшпрунг

Герцшпрунг – один из крупнейших кратеров, его диаметр равняется 591 км, располагается он на обратной стороне Луны, вследствие чего его нельзя увидеть с Земли. Данный кратер представляет многокольцевую ударную деталь. Кратер назвали в честь Эйнара Герцшпрунга, химика и астронома из Дании.

Герцшпрунг представляет огромную вмятину. Удар космического тела был колоссальным, отчего поверхность Луны пошла кольцами. В результате у кратера образовалось сразу две стены, их высота на некоторых участках превышает тысячу метров. Кратер достигает глубины до 4 500 метров. В то же время Герцшпрунг имеет повреждения стенок, которые появились вследствие образования более мелких кратеров, а также воздействия других космических катастроф.

Следует также отметить и другие крупные кратеры на Луне : это Коперник, Тихо и другие.

Попытки объяснить происхождение кратеров на Луне начались с конца 1780-х годов. Основных гипотез было две — вулканическая и метеоритная. Согласно постулатам вулканической теории, выдвинутой в 80-х годах XVIII века немецким астрономом Иоганном Шрётером, лунные кратеры были образованы вследствие мощных извержений на поверхности. Но в 1824 году также немецкий астроном Франц фон Груйтуйзен сформулировал метеоритную теорию, согласно которой при столкновении небесного тела с Луной происходит продавливание поверхности спутника и образование кратера.

Ударный кратер — углубление, появившееся на поверхности космического тела в результате падения другого тела меньшего размера. До 20-х годов XX века против метеоритной гипотезы выдвигали тот факт, что кратеры имеют круглую форму, хотя косых ударов по поверхности должно быть больше чем прямых, а значит при метеоритном происхождении кратеры должны иметь форму эллипса. Однако в 1924 году новозеландский учёный Джиффорд впервые дал качественное описание удара о поверхность планеты метеорита, двигающегося с космической скоростью. Получалось, что при таком ударе большая часть метеорита испаряется вместе с породой на месте удара, и форма кратера не зависит от угла падения. Также в пользу метеоритной гипотезы говорит то, что совпадает зависимость количества лунных кратеров от их диаметра и зависимость количества метеорных тел от их размера. В 1937 году эту теорию привёл к обобщённому научному виду советский студент Кирилл Петрович Станюкович, впоследствии ставший доктором наук и профессором. «Взрывная теория» разрабатывалась им самим и группой учёных с 1947 по 1960 года, а дорабатывалась в дальнейшем и другими исследователями.

Полёты к спутнику Земли с 1964 года, совершенные американскими аппаратами «Рейнджер», а также открытие кратеров на других планетах Солнечной системы (Марс, Меркурий, Венера) подвели итог этому вековому спору о происхождении кратеров на Луне. Дело в том, что открытые вулканические кратеры (например, на Венере) сильно отличаются от лунных, схожих с кратерами на Меркурии, которые, в свою очередь были образованы ударами небесных тел. Поэтому метеоритная теория ныне считается общепринятой.

Но приверженцы вулканической теории происхождения кратеров не сдаются и приводят свои доводы. Траектория движения луны построена так, что луна всегда повернута одной стороной к земле, мы можем наблюдать кратеры различной величины. Образование этих кратеров метеоритами со стороны земли в теории не возможно. Учёные из Парижского института физики Земли полагают, что 3,9 миллиарда лет назад столкновение Луны с крупным астероидом заставило Луну повернуться.