Путешествия к Луне - Александр Марков

Существуют каталоги нестационарных явлений на поверхности Луны. В частности, в 1960–е гг. Берли и Мидлхерст изучили литературу, охватывающую несколько сотен лет, в которой упоминается о примерно 200 случаях наблюдений на Луне ярких вспышек, изменений цвета и прочих преходящих явлений. Эти наблюдения были сопоставлены с солнечной активностью (зависимости не обнаружилось) и с приливным действием Земли. Оказалось, максимальное число явлений приходится на перигей и апогей лунной орбиты. Отсюда был сделан вывод, что явления, наблюдаемые на Луне, возможно, вызваны внутренними причинами, происходящими в Луне в периоды максимальных изменений приливных напряжений.

Позднее Камерон составила каталог более 1500 лунных временных явлений. Они связаны с примерно 100 объектами лунной поверхности; интересно, что на область кратера Аристарх попадает 30 % всех явлений. Распределение этих объектов показывает, что преходящие явления чаще наблюдаются по краям морей. Обработка каталога не дала корреляции этих явлений ни с одним физическим фактором. Корреляция с приливами, указанная ранее Берли и Мидлхерст, оказалась выраженной очень слабо. Вполне возможно, что многие события в каталогах Мидлхерст и Камерон просто недостоверны.

Особенно интенсивно проблема нестационарных явлений изучалась перед началом реализации космической программы «Аполлон». Например, для выявления кратковременных цветовых явлений на Луне в конце 1960–х гг. была создана сеть из 12 станций в США и двух в Англии. Выполнялось «блинкование» Луны — быстрое сравнение двух полученных последовательно изображений, позволяющее заметить их различие. Это делалось при помощи небольших телескопов, снабженных вращающимися обтюраторами, которые имели красный и синий светофильтры. Станции работали в течение нескольких лет, однако не дали результатов, которые достоверно подтверждали бы нестационарные цветовые эффекты. Позднее к явлениям такого рода возникло устойчивое скептическое отношение. Появились работы, в которых разбирается ошибочность некоторых данных о временных явлениях на Луне. Например, это касалось сообщений, появившихся 22–28 февраля 1975 г., когда в Западной Европе господствовал глубокий антициклон с температурной инверсией. Дисперсия света при преломлении в такой атмосфере могла дать окраску альбедно контрастных лунных деталей.

Согласно работе Яна, опубликованной в 1972 г., все наблюдавшиеся временные явления на Луне делятся на три типа: 1) очень быстро проходящие яркие вспышки; 2) длительные, до нескольких часов, бесцветные свечения или затемнения районов размером во многие квадратные километры; 3) красные или голубые свечения. Первая группа явлений может быть как лунного, так и не лунного происхождения. В последнем случае вспышки могут объясняться случайным проецированием на лунный диск картины сгорания метеоров в земной атмосфере. Другим «не лунным» объяснением вспышек, наблюдаемых в наше время, могут быть блики от солнечных панелей искусственных спутников, в большинстве своем уже утерянных и потому находящихся в бесконтрольном полете. Однако теоретически возможны и вспышки, связанные с Луной. В частности, в некоторых работах 1970–1980–х гг. обсуждается механизм электрического разряда в разреженном газе, который, как считается, может выделяться из трещин в лунной поверхности при освобождении напряжений. То, что процесс выделения газов из недр Луны реален, сомнений не вызывает — это экспериментальный факт, установленный в ходе орбитальной съемки лунной поверхности, проведенной на космическом корабле «Аполлон-16» с помощью α—спектрометра. Были обнаружены вариации потока α—частиц, порождаемых радиоактивным распадом очень летучего газа радона, который выделяется из лунных недр вместе с другими компонентами. Проблема состоит в количестве газа, необходимого для поддерживания разряда, — согласно измерениям «Аполлона-16», газа на много порядков меньше, чем необходимо.

В последнее время заметный импульс получили исследования вспышек на лунной поверхности, которые вызваны ударами метеоритов. Такие вспышки надежно наблюдались в 1999–2002 гг., когда Луна пересекала метеорный поток Леониды. Однако этим наблюдениям предшествовали теоретические работы, которые стимулировали экспериментальные исследования. В частности, расчеты, выполненные российским физиком И. В. Немчиновым и его коллегами, показали, что удар о лунную поверхность метрового метеороидного тела, летящего со скоростью 15–30 км/с, может дать вспышку, регистрируемую с Земли. Наибольший интерес в таких исследованиях представляли бы детальные спектры вспышек. Они могли бы дать информацию о составе материала, вовлеченного в ударное испарение. Однако световой поток от этих событий должен быть весьма слаб. При образовании импактного (ударного) кратера в энергию световой вспышки преобразуется лишь малая доля кинетической энергии ударника, всего 10-4-10“5. Однако удары тел размером порядка 1 м могут быть зарегистрированы с помощью телескопов с зеркалом диаметром около 1 м.

Серьезной проблемой, ограничивающей наблюдательные возможности, является длительность вспышек. Чем меньше упавшее на Луну тело, тем короче вспышка. Для тел размером 1 м длительность вспышки составляет всего одну секунду. Тем не менее детектирование таких вспышек вполне возможно, что, как уже отмечалось, было подтверждено с помощью наблюдений Луны во время пересечения ею метеорного потока Леониды.

Патрулирование импактных вспышек проводилось синхронно с использованием инструментов, находящихся на значительном расстоянии друг от друга, чтобы отделить вспышки на поверхности Луны от вспышек, вызванных отражением солнечных лучей от спутников или сгоранием метеоров в земной атмосфере. Удивительные случайные проекции действительно порой происходят при наблюдениях Луны. Так, на любительской фотографии (рис. 2.28) можно видеть лунную поверхность, на которую спроецировался летящий самолет.

Рис. 2.28. Любительская фотография лунной поверхности со случайно спроецировавшимся самолетом.

Метеорный поток Леониды наблюдается каждый год примерно 17–18 ноября, когда Земля пересекает орбиту кометы 55Р/Темпеля—Тутля; вдоль этой орбиты движется множество пылевых и более крупных фрагментов кометы. Движение потока по отношению к движению Земли почти встречное, поэтому скорость соударения частиц потока с Луной очень высока, примерно 70 км/с. Поток неоднороден, поэтому количество ударных событий может год от года сильно варьироваться. Ноябрь 2001 г. был очень благоприятным для регистрации вспышек на ночной стороне Луны. Американские любители астрономии и профессиональные астрономы надежно зарегистрировали не менее шести вспышек на темной части лунного диска. Это были одновременные наблюдения из разных мест, документированные видеосъемкой, причем измерение проводились в такое время, когда большинство искусственных спутников, способных дать случайно проецирующийся блик, находились в глубокой тени.

В ноябре следующего, 2002 года, пересечение Луной потока Леонид происходило при полнолунии, что сделало регистрацию вспышек практически невозможной. Леониды — очень неоднородный поток: в нем есть уплотненные и разреженные области, орбиты его частиц возмущаются Юпитером. Обычно усиление потока наблюдается с периодом в 33 года, но это правило может и не выполняться. Ближайшее благоприятное пересечение Луны с этим потоком прогнозируется лишь на 2099 г., так что придется терпеливо ожидать новых результатов.

Отметим сравнительно свежее ударное событие в Море Облаков, которое произошло 2 мая 2006 г. Вспышку удалось снять на видео ученым NASA, ведущим патрульные наблюдения Луны. Вспышка длилась 0,4 секунды; мощность взрыва оценивается эквивалентом 4 тонн тротила. Расчеты показали, что лунную поверхность ударило тело диаметром около 25 см, которое двигалось со скоростью примерно 40 км/с. Должен был образоваться кратер диаметром около 15 м и глубиной около 3 м, но с Земли его заметить невозможно.

Если причины вспышек на ночной стороне Луны довольно понятны, то глобальные изменения яркости (если они действительно происходят) на больших площадях освещенной части лунной поверхности интерпретировать довольно трудно. Учитывая, что яркость таких преходящих явлений должна быть сравнима с яркостью освещенной Солнцем лунной поверхности, механизм свечения должен быть очень мощным. В работе Гарлика и его коллег 1977 г. предполагается, что зто может быть связано с временными возмущениями поверхностного пылевого слоя, нарушающими когезию частиц (т. е. связь между молекулами разных частиц при их соприкосновении), что усиливает диффузное отражение света. Причинами таких нарушений считаются: 1) спорадический выход газов; 2) лунотрясения; 3) электростатическая левитация пыли, типа той, что наблюдалась по свечению горизонта при заходе Солнца на снимках космических аппаратов «Сервейор-7» и «Луноход-2». Роль этих механизмов трудно анализировать, не имея достаточно надежных характеристик самих явлений. Понятно, однако, что при нынешней активности недр Луны первые два механизма едва ли можно обсуждать всерьез. Третий механизм, вероятно, также слишком слаб, чтобы создать эффекты, которые наблюдались бы с Земли. Однако он все же не кажется вовсе безнадежным, и его продолжают исследовать.