CC BY
66
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИРОДЫ КРАТКОВРЕМЕННЫХ ЛУННЫХ ЯВЛЕНИЙ: НЕКОТОРЫЕ СТАТИСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КЛЯ
© Солодовник А.А.*, Анисимов В.П.*
Северо-Казахстанский государственный университет, Республика Казахстан, г. Петропавловск
На примере полного каталога изучены статистические характеристики кратковременных лунных явлений. Показано преобладание феноменов люминесцентных свечений. Выделены преимущественные цвета этих свечений. Определены перспективы дальнейшего изучения КЛЯ.
Ключевые слова: КЛЯ, Луна, люминесцентные свечения, реголит, солнечная активность.
Постановка исследований Луны наземными средствами в наше время выглядит, по крайней мере, странно, если не безнадёжно. И всё же есть исследовательские задачи, для решения которых не разработаны космические аппараты. Одна из таких задач засвидетельствована в заглавии статьи. Сегодня астрономия трактует термин, кратковременные лунные явления (КЛЯ) -как краткие изменения вида лунных деталей, включающие свечения и изменения яркости участков поверхности, вызванные внешними или внутренними факторами. Отчасти КЛЯ могут распространяться и на окололунное пространство.
Феномен КЛЯ смело можно назвать малоизученным, профессиональный интерес к нему, время от времени стимулируется перспективой реализации крупных программ по исследованию Луны. Изучение КЛЯ в СКГУ проводится в рамках отдельного проекта НИР.
Итак, мы имеем дело с явлениями, происходящими на Луне. Её главная по сравнению с Землей особенность - отсутствие атмосферы. Разумеется, прецизионные измерения позволяют найти и ничтожные следы газов (водород, гелий, неон, аргон) вблизи лунной поверхности. Но они не создают препятствий действию на Луну всех без исключения космических факторов.
Отсутствие атмосферы приводит к высокому перепаду температур на поверхности Луны (от -160 °С до +120 °С), в зависимости от освещённости; при этом температура пород, залегающих на глубине 1 м и более постоянна.
Рельеф Луны изучен в результате многолетних телескопических наблюдений. Большинство его форм: моря, цирки, кратеры имеют экзогенную природу, что сразу наводит исследователя на мысль о том, что большая часть «странных» явлений на Луне может быть связана с импактными явлениями [1].
* Доцент астрономии кафедры «Физика», кандидат физико-математических наук.
* Студент.
В любом месте поверхность Луны покрыта слоем раздробленных горных пород - реголитом, представляющем смесь тонкой пыли и скалистых обломков, образующихся в результате столкновений метеороидов с лунной поверхностью. Толщина слоя составляет от долей метра до десятков метров. Основная масса частиц реголита имеет размер 0,03-1 мм. Их цвет от темно-серого, до черного с наличием частиц, имеющих зеркальный блеск. Реголит обладает слипаемостью из-за отсутствия окисной пленки на поверхности частиц и их электризации. Лунная пыль легко поднимается вверх от любых воздействий и хорошо прилипает к поверхности твердых тел [2-4].
Кратковременные лунные явление - широкое понятие, объединяющее явления и порождающие их причины весьма разнообразные по физической сути. Достаточно подробная классификация КЛЯ включает следующие типы феноменов [5], которые мы перечислим, не вдаваясь в детальное описание:
- Газовые выбросы.
- Повышения яркости.
- Потемнения.
- Голубоватые и красноватые сияния.
- Сумеречные и теневые явления.
- Эффекты контраста.
- Звездоподобные вспышки и огни.
Возможно, что разные типы КЛЯ порождаются одной причиной. В настоящее время в качестве возможных причин таких явлений чаще всего предполагаются следующие [5-6]:
- Приливы. Приливные напряжения могут вести к вскрытию трещин и выходу газов на поверхность.
- Изменения альбедо. Изменения альбедо могут быть связаны с перемещением облаков пыли. Это объяснение подкрепляют данные космических аппаратов Clementine и Prospector.
- Ультрафиолетовое излучение. Коротковолновое излучение Солнца свободно достигает лунной поверхности и может вызвать флуоресценцию в видимом диапазоне.
- Солнечный ветер.
- Метеориты.
- Лунотрясения и пьезоэлектричество.
Кратковременные лунные явления неравномерно распределяются по диску Луны. Существуют участки поверхности, где эти явления встречаются гораздо чаще. Первичной задачей исследования КЛЯ стало изучение статистики регистрации различных их морфологических форм. Разумеется, решение этой задачи требует наличия обширного по объёму и однородного по характеру наблюдательного материала.
Оказалось, что требование однородности данных невыполнимо. Дело в том, что обнаружение КЛЯ в большинстве случаев было побочным резуль-
татом решения совсем других задач. Таким образом, сводки данных о КЛЯ представляют собой набор фактов, полученных в разных условиях, разными наблюдателями, использующими совершенно разную технику и методы наблюдений.
С точки зрения полноты содержания информации о КЛЯ наиболее заметен каталог NASA [7], составленный в конце 60-х годов прошлого века трудами большой группы исследователей в США. Составление каталога было стимулировано выполнением программы пилотируемых полётов на Луну. В его основе научные источники разных лет, авторами наблюдений были астрономы многих стран. По времени он охватывает более четырех веков. На начальном этапе исследования был выполнен максимально точный перевод содержания каталога на русский язык. Записи разделены по векам, каждая из них содержит: краткое описание явлений, дату и место наблюдения, имя наблюдателя, ссылку.
В табл. 1 показано хронологическое распределение числа КЛЯ.
Таблица 1
Количество КЛЯ за 4 века наблюдений
Годы наблюдений 1668-1685 1706-1799 1820-1898 1900-1967
Количество КЛЯ 12 51 137 380
Заметно возрастание эффективности регистрации КЛЯ от века к веку. Следует отметить, что перевод данных каталога был затруднен архаизмами терминологическими и лексическими.
Найдено, что есть немало КЛЯ слабо описанных в оригинале каталога. Из данных были указаны либо только дата, либо само явление, но без местоположения данного события. Все эти неполные данные были удалены из общего каталога.
Итогом первого этапа работы стал промежуточный каталог КЛЯ, развитием которого стала морфологическая классификация этих явлений. Такую классификацию мы построили на основе самых общих физических моделей КЛЯ. А именно явлений связанных с люминесценцией участков поверхности Луны в ночной и дневной части диска (типы А и Б); явлений, связанных с выбросом газопылевых облаков и, наконец, импактных событий (типы В и Г). В итоге классификации КЛЯ, каталог приобрёл завершённый вид.
На основе его анализа первым делом была определена частота кратковременных лунных явлений, выделенных нами типов в целом по лунному диску. Следует учесть, что статистика отразила не только реальные частоты появления КЛЯ разных типов, но и эффективность (селективность) методов их регистрации. Подсчёты выполнены с использованием стандартных функций программной среды Excel.
Заметно преобладание КЛЯ типа разного рода свечений в освещённой части лунного диска. Возможно, это обусловлено более частыми наблюде-
ниями именно освещённой, а не теневой области лунного диска. Логично задаться вопросом, насколько среднестатистические характеристики КЛЯ являются общими для всех участков лунного диска? Ряд авторов указывает на повышенную частоту КЛЯ в районе кратера Аристарх и цирка Платон [5]. Поэтому выполнен статистический анализ частоты появления КЛЯ разных типов именно в этих участках поверхности. Результаты обработки данных представлены в последней строке табл. 2.
Таблица 2
Частота встречаемости КЛЯ различных типов интегрально по лунному диску и областях Аристарх-Платон
Тип явления Тип А Тип Б Тип В Тип Г
Частота КЛЯ общая 24.8 % 41.3 % 28.01 % 6 %
Частота КЛЯ Аристарх и Платон 37.5 % 46.1 % 12.2 % 4.2 %
Заметны отличия частоты встречаемости КЛЯ разных типов в районах кратера Аристарх и цирка Платон от интегральной частоты их встречаемости. Особенно резко различие в частоте появления затенений и помутнений (тип В) - более чем в 2 раза. Полученный результат определяет направление будущих исследований КЛЯ - выявление локальных (по лунному диску) различий в их типе и физическое объяснение этих различий. В то же время количество свечений в дневной части диска и импактных КЛЯ практически одинаково.
Преобладание среди КЛЯ свечений, стимулирует интерес к их дальнейшему изучению. Наиболее естественно связав такие свечения с люминесценцией поверхности Луны, выявить возможные различия в свойствах этого феномена. Для этого, прежде всего, рассмотрен вопрос о цветах КЛЯ. Справедливо предположить, что легче всего обнаружить свечение в той области спектра, где интенсивность излучения рассеянного поверхностью Луны минимальна - то есть в области сине-голубых и красных цветов. Дело в том, что именно в этих диапазонах Солнце излучает относительно слабее и сам цвет лунных пород не соответствует им [8]. В этой связи проведены подсчеты количества КЛЯ типа Б, проявивших себя как свечения указанных и некоторых других цветов. Дело в том, что в данных основного каталога имеются упоминания о свечениях ряда других цветов: жёлтого, фиолетового, оранжевого. Они тоже включены в анализ.
Итоги статистического анализа свечений приведены на рис. 2. Заметим, что часть событий типа Б в исходных источниках вообще не классифицирована по цвету. На диаграмме каждый из пяти столбцов отображает суммарное количество феноменов свечения по цветам - красному, сине-голубому, желтому, белому и оранжевому.
Рис. 1. Распределение частоты дневных свечений по цвету
Заметно преобладание сине-голубых КЛЯ. Далее идут КЛЯ красного, оранжевого и желтого цветов. Часть свечений не классифицирована по цвету, возможно, по причине малой яркости. Полученный результат может быть увязан с особенностями люминесценции различных лунных горных пород. Рассмотрение особенностей люминесценции минералов следует рассмотреть в контексте различных физических и геофизических причин её возникновения. Этот вопрос будет освещён в следующей статье.
Список литературы:
1. Ewen A. Whitaker (1999). Mapping and Naming the Moon: A History of Lunar Cartography and Nomenclature. - Cambridge University Press. - ISBN 0521-62248-4.
2. Lunar Regolith and Fragmentai Breccias [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://epsc.wustl.edu/resources/meteorites/lunar/regolith_brec-cia.htm.
3. Черкасов И.И., Шварев В.В. Грунт Луны. - М.: «Наука», 1975. - 144 с.
4. Astromaterials Curation at NASA JSC [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://curator.jsc.nasa.gov/lunar/index.cfm.
5. Дарлинг Д. Кратковременные лунные явления - Руководство наблюдателя [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://old.astronomer.ru/libra-ry.php?action=2&sub=2&gid=54.
6. Архипов А.В. Краткая энциклопедия - Тайны Луны [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://arracis.com.ua/moon/index.html.
7. Middlehurst B.M. Chronological Catalog of Reported Lunar Events / NASA Technical Report R-277, 1968.
8. Спектральный состав света Солнца [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://vseznaniya.ru/advert/821-spectral.
