Лунариум

Планета Луна

Перевернута последняя страница «Лунариума», и читатель, отложив книгу, задумчиво смотрит на полную Луну, величественно поднимающуюся из-за соседних домов. На темнеющем небе все ярче блестит желтоватого оттенка кажущийся плоским диск, чуть более темный к краям, с загадочным и непонятным узором темных пятен, в которых наше воображение видит то зайца со ступкой, то рака, то уродливого человечка… Точно такой же узор видели наши деды и прадеды, сподвижники Петра, воины Димитрия Донского и Игоря Святославовича, герои Гомера и быстроногие охотники-кроманьонцы…

Луна, вечно меняющая свою форму от еле заметного серпа до круглого диска, в то же время являет людям пример вечного постоянства своего лика, и это не могло не производить глубокого впечатления на наших предков, не пробуждать их извечную любознательность — желание понять, как и почему все это происходит.

И первой проблемой, которая надолго завладела лучшими умами, было видимое движение Луны по небосводу.

Еще древние подметили, что наступление солнечных и лунных затмений происходит лишь тогда, когда Луна и Солнце занимают определенные положения на небе друг относительно друга. А поскольку затмения в древности неизменно вызывали ужас, то предсказание их наступлений стало важной функцией, нередко государственной. Но для этого необходимы были тщательные и хорошо организованные наблюдения. Тем самым было положено начало подлинной наблюдательной астрономии.

Эти регулярные наблюдения привели к замечательному открытию — оказывается, Луна перемещается среди звезд неравномерно! Промежутки времени, за которые происходила смена лунных фаз, как и промежутки времени, когда Луна занимала прежнее положение среди звезд, никогда не были равными, а постоянно изменялись. Поскольку, по воззрениям древних, небеса были источником извечного совершенства, то эти «неравенства» в видимом движении Луны по небу требовали объяснения. Однако подлинного объяснения пришлось ждать очень долго — вплоть до открытия И. Ньютоном в конце XVII века закона всемирного тяготения.

Тем не менее древние сумели узнать о Луне поразительно много. Демокрит учил, что пятна на Луне — это огромные горы и долины. Аристотель понимал, что Луна имеет форму шара и светит отраженным светом Солнца. Греческие мудрецы осознали, что Луна обращается вокруг Земли; Аристарх, за 1800 лет до Коперника предложивший гелиоцентрическую теорию мира, считал, что расстояние до Луны в 10 раз превышает диаметр земного шара (он ошибся примерно в три раза из-за несовершенства тогдашних методов наблюдений); Гиппарх исправил ошибку своего предшественника и открыл эксцентричность лунной орбиты. Наконец Птолемей оставил потомству довольно точные таблицы движения Луны.

Однако с закатом античной культуры угас и интерес к Луне. В долгой ночи средневековья лишь в странах арабского мира продолжались наблюдения Луны и других светил.

Подлинный переворот произошел в эпоху Возрождения, когда Коперник, Кеплер и Галилей отбросили устаревшие догмы, призвали внимательно изучать великую книгу мироздания, развернутую перед нашими глазами, и заложили фундамент новой науки, опиравшейся на тщательные наблюдения и точный эксперимент.

Решающим достижением астрономии после этого переворота было открытие Ньютоном закона всемирного тяготения, давшего прочную основу для изучения движения Луны. «Я сравнил силу, необходимую для того, чтобы удержать Луну на ее орбите, — писал Ньютон, — с силой тяжести на поверхности Земли, и нашел их близко соответствующими друг другу».

Закон Ньютона позволил разработать теорию движения Луны и сравнить ее с наблюдениями. Чем точнее становились наблюдения, тем изощреннее должна была становиться теория, чтобы объяснить все более тонкие особенности в движении Лупы. Но в состоянии ли ньютоновский закон тяготения объяснить все особенности движения Луны? XVIII век стал триумфом ньютоновской небесной механики. Трудами самого Ньютона, петербургского академика Эйлера, блестящей плеяды французов Клеро, Деламбера, Лапласа, Лагранжа была создана, казалось, совершенная теория движения Луны, полностью удовлетворяющая всем требованиям наблюдений. Увы, торжество длилось недолго: уже в конце XVIII века английский астроном Галлей, сравнив моменты древних затмений с рассчитанными по таблицам движения Луны, доказал, что они не совпадают; чтобы теория и наблюдения согласовались, надо было предположить, что Луна постепенно ускоряет свой бег по небу. Существование «векового ускорения» Луны неопровержимо доказал в середине XIX века английский астроном Адамс, одновременно и независимо от Леверрье открывший «на кончике пера» новую планету — Нептун. Но гравитационная теория объяснила только половину наблюдаемого «векового ускорения»; а чем объяснить вторую половину?

Почти век продолжались поиски таинственной причины, и они привели к выдающемуся открытию: оказывается, под влиянием приливов, вызываемых Луной, вращение нашей Земли постепенно замедляется, и это замедление гигантских часов — Земли — приводит к видимому ускорению движения Луны. Значит, наша Земля хранит время неправильно! Теперь в глубоких подвалах астрономических обсерваторий отсчитывают верное время атомные часы, идущие точнее, чем вращается наша планета. Так Луна заставила нас перейти на иной эталон времени — атомный.

Но если Земля постепенно замедляет свое вращение, не может ли она остановиться, как замерла Луна, постоянно обратив к Земле одну сторону? А что тогда произойдет с Луной? Не упадет ли она на Землю или, наоборот, навсегда не покинет ли Землю? Этот вопрос тревожил умы уже давно, но уверенного ответа на него до сих пор нет. По расчетам, произведенным в конце XIX — начале XX века Дж. Г. Дарвином, внуком великого биолога, выходило, что Луна отделилась от Земли. Однако новые расчеты, проведенные в 50—60-х годах, показали, что более вероятен захват Луны из межпланетного пространства.

Долгие века астрономы, наблюдая Луну, довольствовались собственными глазами и простейшими угломерными инструментами. В начале XVII века Галилей направил на Луну первый телескоп. С началом телескопических наблюдений размеры телескопов непрерывно росли. В конце 40-х годов к Луне повернулись антенны радиотелескопов. А в 1965 году из Крымской обсерватории АН СССР на Луну был направлен луч лазера.

Сейчас лазерное лоцирование Луны стало обязательной составной частью космических экспериментов, связанных с Луной. Крупнейшие телескопы направляют на Луну импульсы мощных лазеров, а затем принимают отраженные от Луны импульсы. И хотя в итоге до Земли доходит буквально несколько фотонов, современные приборы позволяют не только уловить эту ничтожную искру света, но и с величайшей точностью измерить время ее путешествия от Земли до Луны и обратно и определить таким образом расстояние до Луны с точностью до 15 сантиметров.

Современная теория Луны представляет положение Луны с точностью всего в полкилометра. Значит, перед теоретиками новая область увлекательной работы, которая позволит проверить не только правильность ньютоновского закона всемирного тяготения, но и более точной теории тяготения, созданной Альбертом Эйнштейном.

Подлинное изучение физической природы самого близкого нам небесного тела началось той январской ночью 1610 года, когда Галилео Галилей направил на Луну только что изготовленный им телескоп. Вид Луны, открывшийся Галилею, поистине открыл дверь в новый мир: впервые человек увидел горы и долы иного небесного тела, столь похожие и в то же время отличные от любых деталей земного рельефа. Галилей же сделал первые зарисовки ‘лунной поверхности, придумал способ определения высоты лунных гор и понял, что темные пятна на Луне, заметные и невооруженным взглядом, не могут быть настоящими морями, а представляют собой обширные безводные низины.

Возможна ли жизнь на Луне, в том числе и разумная?

Ответы на этот вопрос стали неисчерпаемым источником для научно-фантастических произведений, начиная с Лукиана Самосатского. Прекрасный образец подхода к той же теме с позиций науки своего времени дал Фонтенель в «Диалогах о множественности обитаемых миров». В сущности, Фонтенель перечислил почти все доводы, на которые могут опираться косвенные аргументы в пользу обитаемости иных миров.

Решительным сторонником обитаемости Луны (и даже Солнца) был В. Гершель. Выдающийся наблюдатель и создатель крупнейших по тому времени телескопов, он считал лунные моря равнинами, покрытыми растительностью, а кратеры — развалинами лунных городов. Но именно он, пытаясь подметить какие-либо изменения на Луне, разработал метод зарисовок, когда ученый терпеливо изучает ночь за ночью один и тот же участок поверхности Луны, тщательно фиксируя все увиденное. И весь XIX век и половина XX века метод зарисовок был основным инструментом исследования Луны.

В XIX веке интерес к исследованиям Луны заметно упал. Благодаря открытию фотографии и спектрального анализа в центре внимания астрономов стало изучение Солнца и звезд; для планетной же астрономии, в том числе и для изучения Луны, эти могущественные методы давали немного, поскольку, во-первых, Луна светит не собственным, а отраженным светом, а, во-вторых, способность глаза различать и фиксировать мелкие детали оказалась значительно лучше, чем у фотопластинки.

И тем не менее процесс накопления знаний о природе Луны продолжался. В XIX веке стало ясно, что поверхность Луны темно-серая и почти лишена цветовых оттенков; что атмосфера Луны, если она и существует, весьма разрежена, что поверхность Луны сильно нагревается за 14-суточный лунный день и сильно остывает за столь же долгую лунную ночь. Именно на эти данные науки своего времени опирались Жюль Верн в своем романе «Из пушки на Луну» и Камиль Фламмарион в «Популярной астрономии». Интересно, что ученый Фламмарион был убежден в обитаемости Луны и других небесных тел, а фантаст Жюль Верн соблюдал в этом вопросе сугубую осторожность.

Открытие, что при достаточно низких температурах воздух, которым мы дышим, способен превращаться в жидкость, а потом и затвердевать, оживило интерес к проблеме жизни на Луне. Эта идея не умирала до последнего времени, и лишь обнаружение полной стерильности образцов лунных пород, доставленных на Землю космонавтами «Аполлонов» и автоматическими станциями «Луна», нанесло ей сокрушительный удар. Правда, не смертельный: ведь образцы взяты лишь из нескольких точек поверхности Луны…

Еще Галилей в «Звездном вестнике», вышедшем в 1610 году, сообщал, что поверхность Луны «изобилует неровностями», наиболее характерными из которых были круговые, окруженные кольцеобразными валами впадины, названные кратерами. А спустя пятьдесят семь лет Роберт Гук, бросая горох в сосуд с жидкой глиной, наблюдал возникновение образований, которые можно было бы назвать моделью «ударных кратеров». Но Гук не остановился на этом эксперименте: вскипятив масло, он заметил образование кратерообразных структур на его поверхности. Тем самым было положено начало знаменитой дискуссии о происхождении лунных кратеров. Являются ли они результатом вулканической деятельности на Луне или возникли под действием каких-то внешних сил? Представление об огненно-жидкой магме в недрах и Земли, и Луны, и всех других планет, временами вырывающейся на поверхность, казалось вполне естественным с позиций господствовавшей в XIX веке теории происхождения планет Канта — Лапласа. Но извержения вулканов на Луне, даже значительно более слабые, чем земные, были бы безусловно замечены с Земли. Однако никаких достоверных наблюдений этого явления не было. Так что же, Луна — это мертвый мир, навсегда застывший после бурных катаклизмов молодости?

Такой вывод после торжества идей эволюции в неживой и живой природе (напомним «Принципы геологии» Лайеля и «Происхождение видов» Ч. Дарвина) представлялся антинаучным. И раз вулканизм на Луне отсутствует, значит, поверхность Луны должна изменяться под действием внешних, космических сил, прежде всего падений гигантских метеоритов.

Яркую картину образования крупных лунных структур под действием космических ударов нарисовал решительный сторонник ударной теории, наш современник Ральф Болдуин. Казалось, ударная теория восторжествовала. Однако советский исследователь А. В. Хабаков, геолог по специальности, на основе тщательного изучения лунной топографии убедительно доказал, что различные детали лунной поверхности генетически связаны между собой и имеют разные возрасты, согласующиеся с хорошо заметными следами внутренних процессов (обвалы, сбросы, тектонические разломы). Далее советский астроном Н. А. Козырев открыл кратковременное выделение газов по центральной черте лунного кратера Аристарх. Наблюдения лунной радиоактивности с борта первого искусственного спутника Луны «Луна-10» показали, что лунные породы скорее всего имеют состав, аналогичный земным изверженным породам. А Нейл Армстронг, спустившись из кабины «Аполлона-11» на лунную поверхность, ступил на россыпь обломков базальтовых пород и частичек вулканического стекла…

Итак, хотя окончательного ответа еще нет, ясно одно: Луна не мертвое небесное тело; в формировании ее рельефа значительную роль играли и внутренние силы, вулканические и тектонические, тесно связанные с источниками тепла в недрах Луны и ее внутренним строением. А изучению и того и другого помогут измерения магнитного поля и сейсмичности Луны: эти данные дадут нам возможность судить об электрическом сопротивлении и упругих свойствах лунных недр, а следовательно, их температуре и плотности.

Советские исследователи вписали блестящую страницу в изучение Луны, получив при помощи автоматической станции «Луна-3» первые фотографии невидимой с Земли обратной стороны Луны. До этого о природе ее почти ничего не было известно; лишь продолжая за край лунного диска очертания заметных на краю морей, хребтов и кратеров…

_{… «Скан» закончился ☺ Букв больше нет …}