Текст книги "Азбука звездного неба. Часть 2"

Автор книги: Сторм Данлоп

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 8 страниц)

Искусственные спутники

Вокруг Земли обращается так много искусственных небесных тел, что в течение всего удобного для наблюдений времени суток – начиная с вечерних сумерек и кончая утренней зарей – можно видеть яркие спутники, рассекающие звездное небо. (Часто под «спутниками» понимают не только спутники, но и сброшенные последние ступени ракет или отделившиеся от них различные части и детали.) Многие из спутников «кувыркаются» в пространстве или вращаются вокруг собственной оси, порождая вспышки света и изменяя свою яркость, когда лучи Солнца отражаются от плоских панелей солнечных батарей и других элементов поверхности. Попадая в тень Земли и выходя из нее, спутники то исчезают, то вновь появляются на небе. Искусственные спутники Земли можно наблюдать только при определенных условиях. Период видимости того или иного спутника зависит от широты места наблюдения и времени года, а также от высоты и наклонения его орбиты. Так, спутник, движущийся по орбите с высоким апогеем, на высоких широтах можно наблюдать летом на протяжении всей ночи. Однако в другое время года он может быть едва виден низко над горизонтом лишь в течение очень короткого времени. Очевидно, что предсказать время наилучшей видимости спутника в данной точке Земли – задача довольно сложная и только упорный, не боящийся трудностей наблюдатель может взяться за такое дело. Большинству же наблюдателей мы рекомендуем пользоваться данными, публикуемыми национальными координирующими центрами. Нанеся предполагаемую траекторию полета спутника на звездную карту, вы можете приступить к его наблюдению в бинокль или телескоп. Астрономам-любителям мы рекомендовали бы использовать для этих целей бинокль.

Серьезные наблюдения предполагают определение положения спутника в тот или иной момент времени, который устанавливается с помощью секундомера или каким-то другим способом. Наиболее точный метод-это измерение момента, когда спутник проходит между двумя звездами, что, правда, не всегда возможно; поэтому приходится искать другие способы. Чтобы определить орбиту спутника, нужно измерить его точное положение по крайней мере в двух точках. Сравнивая расчетную и наблюдаемую траектории движения спутника, можно оценить распределение плотности в верхних слоях атмосферы (особенно в перигее, где спутник наиболее приближается к поверхности Земли), а плотность атмосферы существенно зависит от солнечной активности. Кроме того, отклонение расчетной орбиты от наблюдаемой дает информацию о точных размерах и фигуре Земли. Наблюдая за яркостью спутника и ее колебаниями, мы можем судить о его форме и вращении.

Спутники настолько медленно перемещаются на фоне звезд, что их трудно спутать с другими небесными телами. Лишь при входе в земную атмосферу и сгорании в ней искусственный спутник напоминает метеор, а иногда и яркий болид, но и в этом случае спутник можно отличить по видимой скорости и направлению движения. Скорость движения спутника по орбите и скорость его входа в атмосферу довольно невелики: 4-8 км/с, тогда как минимальная скорость вхождения в атмосферу метеорного тела по теоретическим оценкам составляет около 11 км/с. А многие метеорные тела имеют значительно большие скорости – до 70 км/с. Длительные наблюдения метеоров помогут вам лучше отличать движение спутника.

Рис. 74. Положение спутника можно задать отношением расстояний между двумя звездами (А и В) или прямым углом относительно линии, соединяющей пару звезд (С и D). Иногда удобно отметить, что точка, где находится спутник, образует равносторонний треугольник с двумя звездами (Е и F) либо что спутник расположен на вертикали относительно звезды (G) или проходит близко к звезде (H).

Рис. 75. След одного из первых и самых ярких спутников «Эхо-II», пересекающий богатую звездами область неба, которая лежит в направлении на центр Галактики.

Полезную информацию дает также направление движения объекта. Очень мало искусственных спутников движутся с востока на запад – все они в основном перемещаются с запада на восток. Спутники, запущенные на полярную орбиту, перемещаются по небу с севера на юг или с юга на север. Кроме того, при вхождении в атмосферу спутники обычно рассыпаются на части, создавая множество следов. Для метеорных тел такая картина-редкость, нечто подобное иногда наблюдается только у самых ярких болидов.

Луна

Астрономы-любители обычно начинают свои наблюдения с Луны. Это неудивительно, поскольку из-за своих больших размеров (видимый диаметр Луны составляет около 30') и яркости Луна является самым заметным объектом на ночном небе, ее вполне можно наблюдать и днем. Более того, при благоприятных условиях дневные наблюдения могут оказаться весьма эффективными, так как в это время не столь велик контраст между яркой поверхностью Луны и небом. При ночных наблюдениях в телескоп приходится использовать нейтральный светофильтр или уменьшать апертуру, чтобы уменьшить яркость Луны и тем самым сделать более четкими детали ее поверхности.

Рис. 76. Луна (слева направо) в возрасте 4, 10, 14 (полнолуние), 17.8 и 26 суток. В полнолуние наиболее отчетливо видны лучи, исходящие из некоторых кратеров.

Рис. 77. На фотографии, полученной с борта космического корабля «Аполлон-11», показаны частично видимая и обратная стороны Луны: в центре-Море Кризисов (север вверху).

Фазы Луны

Движение Луны на фоне звезд представляет собой чрезвычайно сложную картину, поэтому расчет точного времени ее восхода сопряжен с большими трудностями. В ряде случаев вполне достаточно информации, которая дается в газетах, но если вас интересуют более точные сведения о появлении Луны, то придется обратиться к астрономическим календарям и ежегодникам. Для приблизительных оценок следует иметь в виду, что восход и заход Луны каждый день происходят на 50 мин позднее, чем в предыдущий; хотя точная величина запаздывания иногда отличается от этой величины.

Полный временной цикл, в течение которого Луна последовательно проходит все свои фазы, называется лунным (или синодическим) месяцем. Начинается он, как и отсчет возраста Луны, с фазы новолуния и продолжается около 29,5 сут. В момент новолуния диск Луны расположен наиболее близко к диску Солнца, и иногда он загораживает Солнце – наступает солнечное затмение. Многие наблюдатели испытывают огромное удовлетворение, если им удается обнаружить тончайший серпик зарождающейся Луны в возрасте всего нескольких часов. Для наблюдений такого рода пригодна та же методика, что и для наблюдений Меркурия.

Таблица №9

Наиболее известные образования на поверхности Луны

Числа, стоящие после названия детали лунной поверхности, указывают два возраста Луны, при которых эта деталь видна наиболее отчетливо. Вследствие либрации и ряда других причин эти даты могут несколько изменяться. (Номера деталей в таблице соответствуют обозначениям на карте.)

По мере сезонного изменения высоты Солнца над горизонтом меняется и положение Луны. Поэтому наиболее благоприятные периоды наблюдения той или иной фазы Луны приходятся на определенное время года. Так, наблюдения полной Луны лучше проводить в середине зимы, когда Солнце расположено ниже всего над горизонтом, а Луна выше; наблюдения же зарождающейся и умирающей Луны вблизи новолуния лучше проводить в разгар летнего сезона. Первую четверть Луны жителям Северного полушария удобнее наблюдать весной (жителям Южного полушария – осенью), а последнюю четверть – осенью (в Южном полушарии – весной). Путь Луны среди звезд проходит в полосе шириной 10°, лежащей по обе стороны от эклиптики, и это благоприятствует наблюдениям соответствующих фаз Луны в указанные сроки. В тропиках условия наблюдения различных фаз Луны одинаковы на протяжении всего года, хотя период видимости ее в тропиках менее продолжителен.

Детали лунной поверхности

Некоторые наиболее заметные образования на поверхности Луны можно видеть даже невооруженным глазом; поэтому имеет смысл начать наблюдения с зарисовки этих деталей, не прибегая к помощи оптических приборов. Сравнительно легко сделать наброски контуров темных областей, но при более остром зрении удается разглядеть кое-какие детали и в светлых областях лунной поверхности, особенно когда контуры этих деталей обрисованы четкими тенями, возникающими при косом падении солнечных лучей на линию терминатора.

Даже в бинокль заметны существенные различия между темными и светлыми областями лунной поверхности. Светлые области сильно пересечены, покрыты кратерами, возвышенностями (их называют также материками; латинское название – terrae), тогда как темные области представляют собой более низкие и плоские равнины. За этими областями сохранилось название «моря» (по-латыни – mare; множественное число – maria), в память о тех временах, когда ошибочно полагали, что темные области действительно являются морями и океанами, похожими на земные.

Рис. 78. Четыре рисунка Дж. Д. Гринвуда: кратер Петавий (вверху слева); Море Облаков, Кратер Бирт и Вертикальная Стена (вверху справа); кратеры Кирилл и Теофил (внизу слева); кратеры Аристарх и Геродот, Долина Шретера (внизу справа).

В бинокль отчетливо видны только наиболее крупные кратеры, в то время как даже в самые небольшие телескопы различимо огромное многообразие деталей. В телескоп с 75-миллиметровым объективом наряду с кратерами различных форм и размеров можно увидеть много других интересных образований: горные цепи, отдельные вершины, обширные горные районы, пересеченные широкими долинами. Заметны также и узкие глубокие ущелья, получившие названия борозд. Некоторые наиболее общие детали лунной поверхности указаны в таблице (в ней приведены общепринятые латинские названия, а также используемые в русской номенклатуре. – Ред.). Контрастные детали лунной поверхности и длина тени, отбрасываемой ими, изменяются в зависимости от высоты Солнца. Многие детали становятся отчетливо видны на терминаторе (линии, разделяющей освещенную и неосвещенную части лунной поверхности). Именно в этой области при косом падении солнечных лучей (во время восхода и захода Солнца) горы и другие неровности поверхности отбрасывают четкие длинные тени, делающие рельеф более резко очерченным. Из-за отсутствия атмосферы тени даже от небольших неровностей на терминаторе выглядят очень контрастными. Склоны гор на Луне более пологи, чем на Земле.

При сильной освещенности некоторые детали лунной поверхности, включая самые крупные кратеры, становятся едва различимыми или вообще невидимыми. А если их все же удается разглядеть, то только благодаря иной способности отражать солнечный свет, чем у окружающей поверхности. Другие детали, например система лучей, выходящих из некоторых кратеров, наоборот, наиболее заметны при яркой освещенности. Они едва различимы в начальной и конечной фазах Луны и резко выделяются в период полнолуния, когда Солнце расположено наиболее высоко над лунным горизонтом.

Таблица №10

Детали лунной поверхности

Способность небесного тела отражать падающий на него свет называется альбедо. Так, сама Земля, окутанная облаками, имеющая обширные снежный и ледовый покровы, отражает значительное количество падающего солнечного света в космическое пространство, т.е. она обладает высоким альбедо. Отраженный Землей свет частично освещает Луну; это явление (получившее название «пепельный свет») можно наблюдать вблизи новолуния в виде слабого свечения не освещенной Солнцем лунной поверхности. Некоторые участки лунной поверхности (особенно такие кратеры, как Аристарх, Кеплер и Коперник) сами обладают высоким альбедо, благодаря чему они отчетливо видны даже в таком слабом отраженном свете.

Либрации

Луна всегда повернута к Земле одной стороной, и на первый взгляд может показаться, что мы видим все время только одну половину ее поверхности. Однако внимательное изучение вида Луны в течение нескольких месяцев показывает, что наблюдениям доступно несколько больше половины лунной поверхности. Это обусловлено явлением, называемым либрацией – медленным покачиванием Луны вперед-назад и с боку на бок; благодаря либрации мы можем наблюдать некоторые участки поверхности «обратной» стороны Луны.

Либрация по широте связана с наклонением лунной орбиты к небесному экватору, вследствие чего Луна попеременно оказывается то ниже, то выше земного экватора. В результате мы видим несколько большую часть то северного, то южного полушарий Луны. Лунная орбита имеет вытянутую, эллиптическую форму. Поэтому угловая скорость обращения Луны вокруг Земли значительно меняется, тогда как вращение Луны вокруг своей оси происходит с постоянной угловой скоростью. Различием этих скоростей обусловлена либрация по долготе, вследствие которой периодически то возникают, то скрываются лежащие за лимбом участки лунной поверхности. (Лимбом называют видимый край любого тела, наблюдаемого в виде отчетливого диска.)

Либрации по долготе и широте наряду с либрациями других видов позволяют при длительных наблюдениях (в течение примерно 30 лет) увидеть почти 59% лунной поверхности. При благоприятных условиях наблюдения на краю видимого диска Луны удается заметить ряд довольно редких и интересных деталей. Из-за либрации линия терминатора пересекает некоторые кратеры и другие детали лунной поверхности не с четкой периодичностью через месяц, а иногда на полсуток раньше или позднее. Изменяется также видимый угловой диаметр Луны; в ближайшей к Земле точке орбиты, перигее, она больше, а в самой удаленной, апогее, – меньше. Невооруженным глазом изменения углового диаметра Луны не видны; их можно обнаружить на фотографиях Луны, сделанных с одинаковым увеличением в моменты, когда она находится в апогее и перигее. В отличие от либрации изменение видимых размеров Луны не сказывается на ее наблюдениях.

Поверхность Луны

Так как при восходе и заходе Солнца горы и другие неровности на поверхности Луны отбрасывают длинные тени, то лучше всего начать изучение Луны с наблюдения за прохождением терминатора по ее диску и появлением и исчезновением различных деталей лунного рельефа. О положении терминатора и условиях наблюдения ряда деталей лунной поверхности на любой день лунного месяца можно судить по фотографиям.

Детали поверхности, расположенные вблизи лимба, и в первую очередь области, видимость которых зависит от либрации, лучше всего наблюдать сразу до или после полнолуния; их изучение в новолунии затруднено. Следует иметь в виду, что некоторые детали, возможно, не всегда будут видны из-за либрации. Так как вследствие проекции детали на лимбе искажены, их довольно трудно узнать, и только многократные наблюдения помогут вам с уверенностью опознать их.

Рис. 79. Влияние либрации на вид Моря Кризисов (слева) и другие детали поверхности вблизи лимба Луны.

Рис. 80. Море Ясности и кратер Посидоний; несколько зарисовок этого кратера представлены на рис. 54.

Моря

В настоящее время установлено, что темные лунные моря представляют собой районы, покрытые лавой. В ряде случаев (моря круглой формы, ограниченные кольцевыми горами) лавой залиты огромные кратеры, образовавшиеся при столкновении с Луной крупных метеоритов. Яркими примерами могут служить обширное Море Дождей (Маrе Imbrium) и несколько меньшие по размерам Море Ясности (Маrе Serenitatis) и Море Кризисов (Маrе Crisium). В качестве примеров других менее четко очерченных морей неправильной формы можно назвать Море Холода (Маrе Frigoris) и Море Паров (Маrе Vaporum). Океан Бурь, покрывающий площадь в 2 млн. км2, настолько огромен, что вполне оправдывает название океана. В Море Ясности, Океане Бурь и некоторых других морях имеются протяженные складчатые горные хребты. Подобные складчатые хребты видны и в Море Спокойствия (Маrе Tranquillitatis); именно здесь нога человека впервые ступила на поверхность Луны.

Горы

Среди самых заметных горных районов на Луне можно выделить области, окаймляющие крупные моря. Резко выделяются такие горные хребты, как Карпаты, Аппенины и Альпы (с заметной Альпийской Долиной), обрамляющие Море Дождей, а также хребты Кавказа, расположенного на границе Моря Ясности. Алтайский сброс – пример более старой горной формации, значительно разрушенной и покрытой более поздними наслоениями.

Рис. 81. На фотографии заметны часть Моря Дождей, Альпы и темное дно кратера Платон.

Наряду с горными хребтами на поверхности Луны есть и изолированные вершины: Пико (Pico) и Питон (Piton) в Море Дождей, невысокая вершина Рёмкера (Mons Rumker) в месте слияния Залива Росы (Sinus Roris) и Океана Бурь. При самых благоприятных условиях на Луне можно различить вулканические образования типа низких куполов, например, вблизи кратеров Араго (Arago) и Гортензий (Hortensius).

Кратеры

Столкновения Луны с метеоритами привели к образованию на ее поверхности множества кратеров самых разных размеров. К числу самых крупных кратеров относятся Птолемей (Ptolemaeus) и Шикард (Schickard), а гигантский кратер Бэйли (диаметром около 300 км) едва различим. Примерами сильно разрушенных кратеров могут служить Гиппарх (Hipparchus) и Фра Мауро (Fra Mauro).

У многих кратеров, например, таких, как Коперник (Copernicus) и Теофил (Theophilus), на внутренних стенках имеются террасы. Внутри некоторых кратеров возвышаются центральные горки; к подобным относятся кратеры Петавий (Petavius), Эратосфен (Eratosthenes), Коперник, Аристилл (Aristillus) и Теофил. Очень много небольших, довольно правильной формы (напоминающей чашу) кратеров; самые мелкие из них видны лишь на пределе видимости современных телескопов. На лунных плоскогорьях многие кратеры как бы наползают друг на друга, частично перекрываясь. Наиболее ярким примером таких кратеров является кратер Тебит (Thebit), на стене которого заметен небольшой четко очерченный кратер Тебит А.

На дне кратера Клавий (Clavius) и ряда других хорошо различимы цепочки небольших кратеров, а в кратере Альфонс заметны небольшие впадины с темными ореолами. У некоторых кратеров отчетливо видны специфические детали; по-видимому, наиболее известными образованиями такого рода следует считать темные полосы внутри кратера Аристарх.

Вторичные кратеры и лучи. При столкновении с поверхностью Луны крупный метеорит образует основной кратер, а некоторые из разлетевшихся осколков при падении дают начало вторичным, более мелким кратерам. Вторичные кратеры и обширные поля, засыпанные веществом, выброшенным при образовании кратера, хорошо видны в окрестностях многих кратеров; особенно заметны они в окрестностях кратеров Коперник и Бульялд (Bullialdus). Более мелкие куски вещества, выброшенные при образовании кратера, формируют системы слабых светлых лучей. Расходящиеся по всей поверхности Луны, эти лучи лучше видны в период полнолуния. Особенно четко выделяется система расходящихся светлых лучей кратера Тихо, который сам по себе представляет довольно необычную картину с центральной горкой и отчетливым окаймлением из темного вещества. Хорошо видны симметрично расходящиеся светлые лучи у кратеров Коперник, Кеплер и Аристарх, а, например, у кратера Прокл (Proclus) система лучей резко асимметрична. Кометоподобная пара кратеров Мессье и Мессье A (Messier), расположенная в Море Изобилия (Marie Fecun-ditatis), имеет всего один довольно рельефный светлый луч. Предполагается, что эта система кратеров образовалась при косом столкновении метеорного тела с лунной поверхностью, когда вещество было в основном выброшено в направлении движения метеорного тела.

Рис. 82. Залив Радуг представляет собой остаток большого кратера, заполненного лавой из Моря Дождей.

Рис. 83. У кратера Тихо отчетливо заметно темное гало, от которого расходится гигантская система светлых лучей.

Кратеры, залитые лавой. Очень темный вид многих кратеров говорит о том, что в прошлом их дно было залито лавой. Наиболее заметны среди таких кратеров Эндимион (Endimion), Архимед, Платон (Plato) и Гримальди (Grimaldi). Стены некоторых кратеров были разрушены стремительным потоком лавы, которая и залила их дно. Ярким примером такого кратера служит Залив Радуга (Sinus Indium). С ним сходны кратеры Принц (Prinz), Летрон (Letronne), Фракастор (Fracastorius). Кратер Варгентин (Wargentin), заполненный лавой до краев, превратился в плато. На поверхности Луны много совершенно разрушенных образований. От некоторых из них остались только «намеки» на структуры; несколько разрушенных, едва заметных кратеров получили название кратеров-призраков. Эти древние образования, по-видимому, были до краев залиты потоками лавы, которая в дальнейшем, по мере охлаждения, трескалась, очерчивая некое подобие структуры залитой поверхности. Типичным среди такого рода образований является кратер Стадий (Stadius) в Заливе Зноя (Sinus Aestuum), расположенный между кратерами Эратосфен и Коперник. Более впечатляющую картину представляет, правда, кратер, расположенный южнее кратера Ламберт (Lambert) в Море Дождей (Маге Imbrium) и кратера Ламон (Lament) в Море Спокойствия.

Долины

К числу других широко распространенных образований лунной поверхности относятся различного типа долины и борозды (общее латинское название этих структур rima). В качестве примера можно назвать борозды, протянувшиеся параллельно границе Моря Влажности. Вытянутые узкие долины, менее выраженные по структуре, хорошо заметны в системе кратеров Триснеккер, Арпадий и Гигинус, расположенных в области, окруженной Заливом Центральный (Sinus Medii), Морем Паров и Морем Спокойствия.

Борозды обязаны своим происхождением расщелинам, по которым в прошлом текла раскаленная лава; в дальнейшем, после остывания лавы, расщелины разрушались и проседали, формируя эти протяженные извилистые структуры. По-видимому, наиболее ярким примером таких образований могут служить долины вблизи кратера Шрётера (рядом с кратером Аристарх), хотя аналогичные борозды расположены и по соседству с кратером Принц. Гигантский разрыв в середине горной цепи Альп – Альпийская Долина – имеет плоское дно с хорошо заметной центральной узкой извилистой бороздой. В качестве другого хорошего примера такого разрыва можно назвать Борозду Хэдли (Rima Hadley) – место посадки космического корабля «Аполлон-15».

Рис. 84. Разрушенный кратер Юлий Цезарь и вытянутая долина Ариа-да расположены вблизи центра видимого диска Луны.

Расщелины имеются на дне таких кратеров, как Гассенди (Gas-sendi), Петавий и Посидоний (Posidonius) и некоторых других, а разлом, проходящий по дну кратера Гоклен (Goclenius), рассекая обе его стены, тянется дальше. В Море Облаков (Mare Nubium) имеется интересное образование, известное под названием «Прямая Стена» (Rupes Recta), которое наиболее отчетливо видно при заходе Солнца за лунный горизонт. Эта «стена» довольно пологая – ее наклон составляет всего около 7°. Другое аналогичное образование Борозда Коши (Rupes Cauchy), по всей видимости, представляет собой невысокий гребень, который отбрасывает заметную тень только при восходе Солнца.

Быстро меняющиеся детали на лунной поверхности

На Луне есть области, яркость которых иногда меняется. Природа этих так называемых кратковременных лунных явлений пока не совсем понятна – возможно, они связаны с солнечной активностью или выбросом газов из лунных недр. Вызванные этими процессами непродолжительные изменения яркости и цвета лунной поверхности можно изучать, наблюдая их через красный и синий фильтры. Простое приспособление, обеспечивающее быструю смену фильтров, позволяет сразу обнаружить эти изменения. Например, в области кратера Фракастор наблюдаются постоянные изменения яркости («мигания»), а в кратерах Аристарх, Гассенди и Альфонс заметны явные признаки вулканической активности[5]5
  С позиций современных представлений о внутреннем строении и эволюции Луны утверждение о ее нынешней эндогенной активности выглядит довольно сомнительным. – Прим. ред.


[Закрыть].