|
Большое значение для решения
вопросов о происхождении лунных форм имеет правильное представление о составе
лунной поверхности — о том, какие именно породы образуют лунные цирки,
светлые лучи, дно «морей» и т. д.
Полагают, что лунная поверхность состоит из рыхлых
веществ, похожих на вулканический пепел. В пользу этого предположения говорят
исследования французского астронома Лио, работающего на Медонской
обсерватории близ Парижа. Лио нашел, что лунный свет вполне сходен со светом
Солнца, отраженным от вулканического пепла. А мы знаем, что лунный свет — это
свет Солнца, отраженный поверхностью Луны.
Примерно такими же отражательными свойствами обладает
пемза, порода светлой окраски, похожая на стекло. Отраженный от пемзы свет
похож на лунный.
Эти данные подтверждают мнение о том, что на Луне некогда
происходили мощные вулканические процессы; грандиозные извержения
сопровождались образованием огромных отложений вулканического пепла на лунной
поверхности. Известно, что Луна обладает значительно меньшей плотностью, чем
Земля. Значит, она в большей части состоит из рыхлых легких пород.
Нельзя ли, однако, получить какие-нибудь более точные
данные о строении лунной почвы?
Такую возможность дает нам спектральный анализ. Не
вдаваясь в подробности, напомним, в чем заключается сущность этого метода
исследования.
Белый солнечный луч, отраженный плоским зеркальцем, дает
на потолке или на стене светлый «зайчик». Тот же луч света, пропущенный через
стеклянную трехгранную призму, дает цветную, радужную полосу; эта полоса и
носит название спектра.
В спектре, полученном при помощи трехгранной призмы ( 55),
можно различить только семь основных радужных цветов. Несколько иную картину
спектра солнечного белого луча мы получим, наблюдая его при помощи особого
прибора — спектроскопа. При наблюдении в хороший спектроскоп видно,
что спектр солнечного луча в определенных местах пересечен бесчисленными
темными линиями.
Что же это за темные линии?
Установлено, что спектры различных газов состоят из
отдельных светлых линий разного цвета. Лучи Солнца идут через его атмосферу,
состоящую из различных газов. Поэтому в солнечном спектре появляются темные
линии поглощения ().
Изучая расположение этих темных линии в спектрах Солнца и
звезд и сравнивая их с спектральными линиями земных веществ, ученые получают
возможность делать выводы о том, с какими именно веществами они в том или
ином случае встречаются. Таким путем современная наука имеет возможность
уверенно говорить о химическом составе и других особенностях небесных тел,
находящихся от нас в невероятном удалении.
Спектральный анализ не может являться способом полного и
исчерпывающего определения состава Луны, и даже только ее поверхности: темные
линии в спектрах получаются только от раскаленных тел и газов, а Луна —
холодное, совершенно остывшее тело.
Однако спектр Луны должен все-таки иметь некоторые
особенности, хотя бы в ничтожной степени отличающие его от спектра Солнца.
Одно дело — спектр Солнца, получаемый нами путем разложения его лучей,
попавших непосредственно в приборы, и другое дело, если эти лучи сначала
падают на какой-то экран, от него отражаются и затем уже попадают в приборы.
Когда луч света сначала падает на какой-нибудь предмет и
затем отражается, некоторое количество света поглощается этим предметом.
Разные поверхности отражают разные количества света. Можно установить путем
наблюдений и опытов, сколько света отражается и поглощается тем или другим
веществом.
Тщательнейшие опыты показывают, что даже такое интенсивно
белое вещество, как, например, магнезия, отражает не весь падающий на нее
свет, а только 98%. С другой стороны, черный бархат, например, не поглощает
весь падающий на него свет. Часть этого света — в количестве 1—2%— он
все-таки отражает.
Мы уже отмечали раньше, что Луна отражает немного больше
семи процентов солнечного света, на нее попадающего. Значит, остальные 93%
попадающего на нее солнечного света поглощаются лунной .поверхностью.
Земля отражает гораздо больше попадающего на нее
солнечного света — окрло половины (46—47%). Столь высокой отражательной
способностью Земля обязана окружающей ее атмосферной оболочке, облакам,
плавающим в атмосфере, и наличию снегового покрова в многих местах нашей
планеты.
В общем, о цвете поверхности Луны можно сказать так: она
темнокоричневая, близкая по цвету к лесной бурой почве, но не белая и не
серая. Однако на Луне ^есть много более светлых областей, напоминающих
светлый песок.
При помощи особых приборов, так называемых спектро-фото-
метров, можно сравнивать степень яркости различных частей спектра солнечных
лучей, отраженных от различных земных тел. При^помощи тех же приборов можно,
конечно, исследовать степень яркости различных частей спектра и солнечного
света, отражаемого лунными морями и склонами лунных цирков. Такие
исследования и сравнения могут дать нам представление о веществах, из которых
слагается лунная поверхность.
Некоторые результаты таким «спектро-фотометрическим» путем
в настоящее время уже получены. Так, совсем недавно установлено, что
отражательная способность дна лунных морей очень близка к отражательной
способности лав, изверженных вулканами Этной и Везувием.
На астрономической обсерватории Харьковского
государственного университета проведена была большая работа по изучению
отражательной способности различных частей лунной поверхности. Результаты
этой работы приводят к следующим выводам: наиболее темные места лунной
поверхности состоят, по- видимому, из весьма пористых, темных, похожих на
вулканические лавы, пород, покрытых в некоторых местах вулканическим пеплом.
Более светлые места лунной поверхности состоят из веществ, похожих на земные
пески и глины. Эти выводы очень ценны для понимания того, что некогда
происходило на лунной поверхности.
На обсерватории горы Вилсон в 1935 г. установлено, что светлые лучи состоят из порошкообразных веществ. Это тоже подтверждает
гипотезу о бушевавшей на Луне вулканической деятельности.
ЭВОЛЮЦИЯ ЛУННОЙ ПОВЕРХНОСТИ
Каковы бы ни были причины, вызвавшие те или иные
характерные особенности лунного рельефа, как бы ни казалась Луна нам в
настоящее время совершенно мертвой и застывшей в одном виде, мы должны
признать, что и в лунном мире накапливаются и будут давать о себе знать те
или иные изменения, связанные с эволюцией, с развитием лунной поверхности.
Какие же причины могут вызывать эти изменения?
Силы, которые в течение тысячелетий вызывают разрушение
горных*пород и вообще земной поверхности, нам хорошо известны. Все эти силы у
нас на Земле так или иначе связаны с Солнцем, с его могучей деятельностью.
Все процессы так называемого физического и химического выветривания связаны с
солнечной энергией.
К области физического выветривания относятся те процессы
разрушения каменных пород, которые обусловлены колебаниями температуры:
растрескивание, разрыхление. Вслед- ствии неравномерного накопления
солнечного тепла в различных местах Земли у нас имеют место ветры,
переносящие и пыль, и пески на далекие расстояния. Деятельность Солнца
вызывает и круговорот воды на Земле.
Земные горы постоянно подвергаются действию жары и холода,
дождей, снегов и ветра. Таким образом в течение тысячелетий изменяется рельеф
земной поверхности. На рисунке 58 изображены выветрившиеся скалы.
Кроме того, под действием кислорода воздуха, при
постоянном участии воды и Солнца, происходят процессы и так называемого
химического выветривания. Различные минералы и горные породы растворяются;
происходят различные химические реакции (окисления, расщепления, обмена).
Наконец, разрушению земных пород способствуют также и
живые организмы — микробы, животные и растения. Они механически разрушают, а
иногда действуют на твердые породы разрушительно своими органическими
кислотами.
В общем «вечные» горы на Земле, сложенные из крепчайших
пород — гранита, гнейса и др., — в течение веков видоизменяют свою форму.
На Луне подобные процессы происходить не могут, по крайней
мере теперь: Луна не имеет ни воздуха, ни влаги, ни живых организмов.
Однако процессы физического выветривания и на Луне должны
иметь место, коль скоро Солнце греет Луну, и притом весьма интенсивно.
Путешественники по Центральной Африке уже давно обратили
внимание на то обстоятельство, что в Нубийской пустыне и в других местностях,
прилегающих к Сахаре, вследствие значительной разницы между наивысшей и самой
низкой температурой суток, все каменные породы сильно растрескиваются. При
этом отделившиеся куски иногда с сильным шумом отскакивают от скал и нередко
подпрыгивают на значительную высоту.
В этих пустынях скалы нагреваются днем до 70°, тогда как
ночью температура падает очень низко, иногда до 9° мороза. Эти резкие и очень
чувствительные колебания температуры приводят к разрушению горных пород.
Очевидно, что такого рода процессы физического
выветривания на Луне тоже должны обязательно происходить и в большем
масштабе, чем на Земле. Суточные колебания температуры на Луне очень резки и
значительны: на дневной стороне Луны под палящими лучами Солнца температура
должна быть очень высокой; когда же Солнце перестает здесь греть, температура
быстро падает, так как на Луне нет воздуха, смягчающего эту перемену.
Воздух на Земле играет огромную роль в уравнивании
среднесуточных и разноместных температур. Воздух — плохой проводник тепла; он
умеряет деятельность солнечных лучей, поглощая огромную часть их тепла; он,
как шуба или одеяло, сохраняет накопленное земной поверхностью солнечное
тепло, благодаря чему ночью лишь постепенно усиливается холод или прохлада;
наконец, воздушные течения сглаживают различия в температурах разных мест на
земном шаре. В связи с этим даже в полярных областях Земли, где Солнце
скрывается за горизонт на целые месяцы, температура не опускается ниже —60,
—70° Ц.
На Луне, при отсутствии воздуха, картина должна быть иная.
Там существует колоссальная разница температур между смежными областями на
Луне, отделенными друг от друга только границей света и тени. Как только
перестает греть в данном месте Солнце, немедленно с чрезвычайной быстротой
происходит усиленная теплоотдача, и жуткий холод мирового пространства
сменяет нещадный палящий зной долгого лунного дня.
В настоящее время сконструированы чувствительные приборы,
при помощи которых можно на больших расстояниях отмечать даже слабые
колебания температуры.
Мы этих чувствительных приборов описывать не будем, а
приведем только результаты, полученные при их помощи. Американские астрономы
Петтит и Найколсон на обсерватории горы Вил- сон измеряли температуру лунной
поверхности до и во время лунного затмения.
В затмившейся части Луна почти совсем не нагревается
Солнцем. Петтит и Найколсон нашли, что температура тех мест Луны, которые
оказывались в земной тени, падала сразу на 190°. И это— буквально в несколько
минут, пока тень Земли надвигалась на данное место лунной поверхности.
Американский ученый Кобленц, работавший на обсерватории
Лоуэлла (США), много раз измерял температуру на Луне. Многочисленные его
измерения приводят к такому заключению: днем на Луне жара достигает, в
зависимости от высоты Солнца на лунном «небе», 100—120° тепла, а ночью мороз
достигает 120° холода Возможно, что температура в конце лунных ночей
опускается и еще ниже: до 150—160е холода.
Мы должны теперь сделать вывод, что процессы физического
выветривания в виде растрескивания скал и откалывания целых глыб должны
происходить на Луне непрерывно. Эти процессы должны быть значительно более
интенсивными, чем на Земле.
Почему же мы этих изменений не замечаем? Как было сказано,
за триста с лишним лет телескопических наблюдений на поверхности Луны ничто,
повидимому, не изменилось.
Ответ на это заключается в том, что действительно
детальные обозрения лунной поверхности с достаточными инструментальными
средствами начались совсем недавно. Сами же изменения, несмотря на их
грандиозность по лунным масштабам, в общем так ничтожны, что их никак нельзя
сразу заметить на таком расстоянии, с какого мы наблюдаем Луну. Даже самые
мощные наши телескопы не могут нам дать возможность видеть на лунной
поверхности детали, имеющие размеры меньшие нескольких сот метров.
Известно одно весьма существенное изменение на Луне,
относящееся, может быть, к числу крупнейших. Это — исчезновение небольшого
цирка Линнея.
Риччиоли, Медлер и Лорман (последние два— достаточно
авторитетные наблюдатели) описывали среди прочих цирков, находящихся в Море
Ясности, цирк Линней. По некоторым данным его поперечник равнялся 8—10 км.
Место его расположения указывается западнее цирков Архимеда и Автолика,
поблизости от хребта Апеннин. Однако никто теперь цирка Линнея здесь не
видит,— на месте его нахождения видны какие-то ничтожные остатки, различаемые
только в сильные трубы при хороших атмосферных условиях. На фотоснимках же
получается здесь какое-то сравнительно светлое пятно.
Некоторые исследователи предполагают, что цирк Линней
исчез при какой-то катастрофе. Возможно, что именно постепенное разрушение
этого цирка привело к тому, что его гранитный вал, в процессе усиленного
выветривания, превратился в более мелкие, рассыпавшиеся глыбы, различить
которые теперь уже нельзя.
Вот такого-то рода изменения и важно наблюдать и
регистрировать. Именно с этими целями нужны систематические и тщательные
обследования лунной поверхности, особенно мельчайших ее деталей. Этого дела
не сможет охватить полностью ни одна обсерватория; нужны усилия многих
наблюдателей, в том числе, конечно, и любителей астрономии.
Сделаем теперь еще одно замечание, вытекающее из фактов,
обнаруженных в результате измерений лунной температуры до и во время лунного
затмения. Возникает такой вопрос: почему температура поверхности Луны может
сразу понизиться на 190°? Ведь нагретая Солнцем лунная поверхность,
окружающая затененное место, должна несколько умерить резкость перехода
температур.
Объяснение этого заключается, вероятно, в том, что
вещества, из которых состоит лунная поверхность, являются плохими
проводниками тепла, — плохо удерживают в себе тепло, обладают малой
теплоемкостью. Следовательно, поверхность Луны состоит не из массивных горных
пород, вроде гранита, гнейса или базальта, а из нетеплоемкой вулканической
пыли.
При абсолютном безветрии пыль эта покойно лежит в таком
виде, в каком она в свое время осела на поверхность Луны. Ничто ее не
тревожит. А значит, и то, что мы видим в виде светлых лучей, не меняет своего
вида. Скорее скалы и целые горные хребты разрушатся и перестанут существовать
в своем настоящем виде под влиянием перехода от чрезвычайной жары к крайнему
холоду; но эта покойно лежащая вековая пыль будет продолжать неподвижно
лежать в течение будущих тысячелетий.
Таковы картины Луны, так они представляются земному
наблюдателю при настоящих средствах исследования и при современных данных. В
наших знаниях Луны еще много невыясненного до конца. Но кроме наблюдений есть
путь к абсолютно точному и всестороннему изучению Луны — это непосредственное
исследование Луны при ее посещении. Экспедиция, путешествие на Луну — вот
мысль, издавна занимающая ученых и все более близкая, повидимому, к
разрешению.
|