Проект о чем может рассказать цвет лунного диска
Цвета Луны. Презентация 11 класс
Презентация по астрономии на тему «Цвета Луны».
Просмотр содержимого документа
«Цвета Луны. Презентация 11 класс»
Почему мы наблюдаем изменение цвета луны?
Все дело в том, что мы наблюдаем с Земли за космическими объектами через толщу атмосферы, а смотреть на Солнце или Луну через атмосферу — это равносильно тому, что смотреть через вуаль. Прежде чем достигнуть глаз, свет проходит через атмосферу, и именно это «путешествие» визуально меняет спектральный состав. Чем больше загрязнений в воздухе, тем красочнее выглядят Солнце и Луна. К примеру, в сумерках, когда Луна видна прямо над горизонтом, ее цвет обычно ярко-оранжевый. К ночи Луна поднимается высоко в небе, и цвет светлеет. Если Луну окружают небольшие пурпурно-красные облака, то она приобретает почти зелено-желтый цвет, а если облака имеют оранжево-розовый оттенок — Луна становится сине-зеленой. Следует отметить, что все эти контрастные цвета отчетливее видны на лунном серпе.
Считается, что по цвету лунного диска можно определить погоду на предстоящие дни и даже предсказать некоторые события. Еще в давние времена люди со страхом наблюдали за появлением красной Луны, полагая, что она является предвестницей раздоров или начала войны. Чаще всего необычный цвет лунного диска объясняется состоянием нижних атмосферных слоев. Мелкие частицы пыли в околоземном слое имеют свойство в наибольшей степени поглощать красный участок спектра и хорошо рассеивают красный цвет. По этой причине все объекты, находящиеся в сфере видимости, приобретают красноватый, а иногда и более насыщенный кровавый оттенок. Наибольшее запыление нижних слоев атмосферы наблюдается в сухую и ветреную погоду. Иногда покраснение Луны становится более отчетливым по причине извержений вулканов, в ходе которых происходит вынос пепла на значительную высоту. Например, в середине июня 2011 года в Африке и Азии Луна казалась кроваво-красной, когда произошло извержение одного из чилийских вулканов, сопровождавшееся выбросом пепла. Это событие совпало с глубоким лунным затмением, при котором спутник Земли и без того приобретает медный цвет. Лунное затмение, как уже говорилось, также способно изменить облик Луны. Во время наступления частичного или полного лунного затмения Луна не исчезает из виду, а приобретает темно-красный оттенок. Почему это происходит? Даже в фазе глубокого затмения спутник Земли освещается солнечными лучами, которые проходят по касательной к земной поверхности. Атмосфера Земли прозрачна для лучей оранжевой и красной части спектра, что и объясняет медную окраску Луны при затмении. Частицы пыли только усиливают этот эффект.
Если смотреть на Луну с Земли, то цвет нашего спутника будет меняться в зависимости от того, какое положение он занимает на небе. Когда Луна только начинает подниматься над горизонтом, то имеет вид ярко-оранжевого круга. Земля продолжает вращаться вокруг своей оси, поднимается над горизонтом все выше, и цвет Луны бледнеет. Оранжевый цвет становится желтым, а через некоторое время — бело-желтым. Если посмотреть на Луну, которая находится над головой, то ее цвет покажется светло-серым, серебристым.
Следует отметить, что подобное происходит, если понаблюдать за Солнцем. В полдень оно желтовато-белое, а на восходе и закате бывает красным, оранжевым и даже ярко-розовым.
При свечах, дающих красноватый оттенок, Луна представляется зеленовато-синей. Это особенно различимо, если источник света несильный — скажем, при одновременном наблюдении в воде отражения Луны и газового пламени. Если прежде посмотреть на оранжевое пламя костра, а затем перевести взгляд на Луну, то она визуально примет голубой оттенок.
Вот откуда пошло выражение «голубая Луна» — именно так многие ученые называют вторую полную Луну месяца. Хотя нужно заметить, что далеко не всегда в одном месяце дважды бывает полнолуние. Периодичность смены фаз Луны составляет около 29,5 суток, а потому второе полнолуние в течение 30-31 дня может произойти только в том случае, если первое полнолуние было первого числа.
Новое в блогах
ЦВЕТ ЛУНЫ
Что может рассказать цвет Луны о «полётах на Луну»?
Логика здесь проста: кто был на Луне, тот не перепутает цвет её поверхности. А если высадки американцев на Луне снимались в студиях, то при отсутствии или незнании научных данных о цвете лунной поверхности, можно засыпать съемочную площадку песком или цементом не того цвета. А такая возможность была вполне реальна, потому что, как мы убедимся ниже, ко времени постановки спектакля полётов «на Луну» американские специалисты (не в пример советским учёным) имели противоречивые представления о цвете Луны.
Итак, поверхность Луны – очень тёмная. А каков её цвет? Под солнечными лучами средь лунного дня? Ведь именно в ясный солнечный день природа дарит нашим глазам всё богатство своих красок. Но никто из людей пока не видел лунную поверхность средь ЛУННОГО дня (об американских «лунопроходцах» в данном случае речи не идёт). Означает ли это, что мы до сих пор не знаем, какого цвета Луна? Нет, не означает.
Определив спектр отражённого от Луны солнечного излучения, можно смоделировать окрашенные цветовые аналоги лунного грунта, которые будут иметь такой же спектр отражения солнечного света. И таким способом определить цвет лунной поверхности.
Уже к 1954 году усилиями многих советских астрономов путём спектральных телескопических наблюдений с Земли было установлено, что поверхность Луны имеет тёмный коричневый оттенок. Вот что пишет об этом Большая Советская Энциклопедия (БСЭ) 1954 года издания [4]
В 1959 году известный советский астроном – Н.Н. Сытинская [8] опубликовала достаточно подробную монографию под названием «Природа Луны». [6] Вот что она пишет о цвете лунной поверхности (илл.2):
Потому что цветопередача фотоплёнки зависит от её качества, от самого алгоритма, заложенного в её «цветность». Аналогичные замечания можно сделать и по отношению к электронной фотографии. Спектр же света – это его объективная физическая характеристика.
Но разве не хочется более непосредственно увидеть цвет лунной поверхности? Вот бы сфотографировать Луну с близкого расстояния на цветную плёнку, а плёнку доставить на Землю для последующей проявки и печати с неё снимков! Пусть это не так строго, как спектральные измерения, зато более просто и наглядно. И в конце 60 – х советские космические специалисты блестяще решили эту задачу.
3. 1969г. Советский «Зонд – 7» доставляет на Землю цветную фотоплёнку, снятую над Луной. Луна – коричневая!
«Зонды» облетали Луну на расстоянии около 1000 км, что почти в 400 раз меньше расстояния от Земли до Луны. Они проводили около неё исследования, фотографировали её и возвращались на Землю. Фотоплёнку, отснятую возле Луны, доставили на Землю «Зонд – 5» (сент. 1968), «Зонд – 6» (нояб. 1968), «Зонд – 7» (1969) и «Зонд – 8» (1970). [15] Ни одна страна за прошедшие с тех пор 40 с лишним лет не смогла ни повторить, ни превзойти достижение создателей «Зондов» – доставить на Землю фотоплёнку, отснятую в далёком космосе. Это важно отметить, потому что доставленная от Луны на Землю цветная фотоплёнка – это самый простой и убедительный научный документ о цвете лунной поверхности.
Из названных четырёх «Зондов» только у «Зонда – 7» фотокамера была заряжена цветной фотоплёнкой.
На илл.4 показаны два снимка, отпечатанных на Земле с этой плёнки. Комментарии к ним, как говорится, излишни. Так для советских учёных коричневый цвет Луны перестал быть откровением. И не удивительно, что школьный глобус Луны, выпущенный в 1980 году топографической службой СССР, имел коричневую окраску (илл.5). А разработан этот лунный глобус под научным руководством авторитетнейшего советского (а ныне российского) астрономического института ГАИШ (г. Москва).
4. 2005 – 2014 г. г. Фотографирование Луны с Земли: Луна – коричневая!
Практически любой читатель может сам убедиться в коричневом цвете Луны, сфотографировав её. Но фотографировать надо на фоне чёрного и ясного (без дымки) неба. Именно так поступил профессиональный московский фотограф А.Г. Соловьян, любезно предоставивший автору свою фотографию Луны на ночном небе (илл.6а). Глазами он видел Луну серебристую, но на фотографии она получилась коричневой (илл.6а). На илл.6б показана фотография Луны, снятая с Земли в 2010 году уже другим фотографом и не электронную матрицу, а на цветную фотоплёнку. Как видим, и электронная фотография, и классическая на фотоплёнку свидетельствуют об одном и том же: Луна – коричневая.
Автор данной статьи привёл письмо почти полностью, потому что в нём есть и интересные ссылки, и рекомендации по фотографированию. Один из снимков Луны А. Кудрявца показан на илл.6в. По второй ссылке, указанной в письме, Вы найдёте и другие фотографии коричневой Луны.
5. 2013 г. Кинооператор Л. Коновалов моделирует цвет Луны по спектру отражения лунного грунта, доставленного на Землю: Луна – коричневая!
В 2013 году была опубликована статья «Какого цвета лунный грунт?». [24] Её автор Л. Коновалов (илл.7) –- кинооператор, доцент кафедры кинотелетехники ВГИКа (Москва) с 20 – летним стажем преподавания, специалист по цветопередаче и автор курса «Цветоведение», читаемого им в том же ВГИКе.
В 1970 – 1976 г.г. с Луны на Землю на территорию СССР автоматическими станциями «Луна – 16», «Луна – 20» и «Луна – 24» было доставлено в общей сумме около 320 г лунного грунта. К сожалению, в Интернете пока не найдено фотографий доставленного автоматами лунного грунта, о которых было бы известно, что они сняты при дневном солнечном освещении. В то же время спектры отражения лунного грунта опубликованы, что позволяет достаточно точно установить цвет этого грунта.
Далее Л. Коновалов, смешивая пластилин разных цветов, получил «лунный пластилин», спектр отражения которого минимально отличается спектра отражения лунного грунта. Цвет такого лунного пластилина оказался тёмно – коричневым (илл.7).
6. Где американские «лунопроходцы» нашли серую Луну?
Теперь, когда мы знаем цвет Луны, посмотрим снимки, якобы снятые американскими «лунопроходцами» на Луне. На сайтах НАСА выложены тысячи таких снимков. Таков, например, сайт НАСА, который как бы обобщает все пилотируемые американские «лунные» полёты по программе «Аполлон» (Apollo). [26]
Из множества представленных на сайте якобы лунных снимков автор данной статьи выбрал те снимки, на которых присутствует американский флаг. Потому что на американском флаге (илл.9) представлены противоположные цвета видимого спектра – синий и красный. Есть и белый цвет, часто используемый для коррекции цветопередачи снимков. Поэтому правильная передача цветов полотнища флага на том или ином снимке НАСА свидетельствует о высоком качестве цветопередачи всего рассматриваемого снимка.
А, может быть, на коричневой Луне есть небольшие серые пятна? Такие маленькие, что «Зонд – 7», пролетая в 1000 км над Луной их не «увидел». И «Аполлон – 11» сел как раз в такое серое пятнышко? Ну, а другие «Аполлоны», которые якобы прилунялись в сотнях и тысячах км друг от друга. Просто невероятно, чтобы на коричневой Луне каждый из шести «Аполлонов» нашёл своё серое пятнышко и точно в него угодил. Тем не менее, серую «Луну» мы видим и на приведённых ниже снимках НАСА для всех других «прилунившихся» «Аполлонов» (илл.11 – 15).
Итак, все научные данные говорят о том, что цвет лунной поверхности – КОРИЧНЕВЫЙ. А американские «лунные» флаги стоят на некоей СЕРОЙ поверхности. О чём, по мнению автора, это говорит противоречие? О том, что серая «Луна», на которой якобы высаживались американские «лунопроходцы», могла располагаться где угодно, но только не на Луне.
Приложение.
Почему мы не видим воочию коричневый цвет Луны на ясном ночном небе?
Наука разъясняет, что укореняющийся ещё с детства в нашем сознании образ «серебристой» Луны – это искажение цветового восприятия наших глаз в условиях недостаточного освещения.
«Поговорка имеет в виду не полный мрак, а темноту в обиходном смысле слова, т. е. весьма слабое освещение. Смысл поговорки тот, что при недостаточном освещении глаз наш перестает различать окраску — каждая поверхность кажется серой. Верно ли это? Легко убедиться в правильности этого утверждения. Кто в сумерки приглядывался к окраске предметов, тот замечал, конечно, что цветовые различия стираются и все вещи кажутся более или менее темно-серыми: и красное одеяло, и синие обои, и фиолетовые цветы, и зеленые листья. «Сквозь опущенные шторы, — читаем мы у Чехова («Письмо»), — сюда не проникали солнечные лучи, было сумеречно, так что все розы в большом букете казались одного цвета». Точные опыты вполне подтверждают это наблюдение. Если окрашенную поверхность освещать слабым белым светом (или белую поверхность — слабым окрашенным светом), постепенно усиливая освещение, то глаз сначала видит просто серый цвет, без какого-либо цветового оттенка. И лишь когда освещение усиливается до определенной степени, глаз начинает замечать, что поверхность окрашена. Эта степень освещения называется «низшим порогом цветового ощущения». Итак, буквальный и вполне правильный смысл поговорки (существующей на многих языках) тот, что ниже порога цветового ощущения все предметы кажутся серыми».
Поэтому, по мнению автора данной статьи, не будет удивительно, если «лунные» снимки на сайтах НАСА под воздействием критики скептиков их лунной аферы вскоре покоричневеют.
В ходе подготовки данной статьи и обмена мнениями с коллегами автор получил от А. Бурганова интересное письмо. В нём, в частности, написано: «Как видим, наука утверждает о коричневом цвете Луны. Правда, как- то тихо, вместо БСЭ большинство читают Википедию, где о цвете Луны правды нет. Кстати, снимки НАСА уже покоричневели. На форумах насатролли выкладывали отредактированные фотки с коричневым оттенком. Это было примерно в январе 2014 года».
О цвете Луны
Ни один человек на Луне пока еще не побывал. Тем не менее, опираясь на длительные исследования природы Луны, проводившиеся в разных странах и, в частности, в СССР, мы можем достаточно полно описать ту обстановку, которая существует на Луне.
Есть все основания предполагать, что первые люди, вступившие на лунную поверхность, не найдут там ничего неожиданного, хотя окружающий их мир и будет сильно отличаться от привычных для нас земных условий.
«Природа Луны». М., Физматгиз, 1959.
Известно, что твердые и жидкие вещества, даже находящиеся в раскаленном состоянии, не могут быть опознаны по их спектру, поскольку спектр испускаемого ими света непрерывен, а такой спектр ничего не говорит о химическом составе испускающего свет вещества. С Луной дело обстоит еще хуже. Ее поверхность сравнительно холодна, собственного излучения в области видимых лучей не испускает, а лунный свет — это всего-навсего отраженные солнечные лучи. Поэтому и спектр лунного света вполне тождествен спектру Солнца: в нем видно большое количество линий, но все они образуются в результате поглощения в солнечной атмосфере, поскольку процесс отражения от твердой поверхности лунных скал и камней ничего добавить здесь не может.
Таким образом, перед исследователем природы Луны возникает трудная задача — узнать состав лунной поверхности, не прибегая к спектроскопу. Каким путем здесь Можно идти?
Отражение лучей от поверхности твердого вещества хотя и не вносит в спектр новых линий, но кое-что о составе вещества все же говорит. В повседневной жизни мы по первому взгляду отличаем стекло от металла, медь от серебра, шелк от бархата и т. д. Практический опыт учит каждого, пользуясь такими свойствами вещества, как яркость, цвет, прозрачность, блеск, довольно уверенно отличать один материал от другого. Перечисленные качества в совокупности составляют то, что называют отражательной способностью поверхности. Очевидно, что и при научном изучении природы поверхности Луны можно воспользоваться отражательной способностью для суждения о том, чем может быть вещество, покрывающее поверхность лунных гор и равнин.
Простейшей количественной характеристикой отражательной способности будет коэффициент отражения, или альбедо.
Термин «альбедо» происходит от латинского прилагательного albus — белый и, следовательно, по-русски может быть переведен словом «белизна».
Какова же белизна Луны? Много или мало света отражает поверхность спутника Земли? Ответить на этот вопрос не так просто, как может показаться с первого взгляда. Например, ночью диск Луны кажется очень светлым, а если его рассматривать в телескоп, то лунная поверхность производит впечатление ослепительно белой. Однако такие впечатления обманчивы, и основываться на них для суждений о действительной окраске лунной поверхности нельзя. Дело в том, что ночью у нас темно, а поверхность Луны в это время залита ярким солнечным светом. При таких условиях самое черное вещество может показаться белым как снег. Для того чтобы правильно определить отражательную способность лунной поверхности, нужны специальные фотометрические измерения.
Итак, лунная поверхность в среднем отражает только 7% падающего на нее света. Это значит, что она покрыта материалом весьма темной окраски, поскольку подобными значениями альбедо характеризуются такие вещества, как сухой чернозем, мокрый суглинок и очень темные породы типа базальта и диабаза.
Слабее всего отражаются фиолетовые лучи, всего сильнее инфракрасные.
Вещество с такой отражательной способностью в обычных условиях воспринимается зрением как коричневое. Поэтому можно утверждать, что если бы можно было поместить кусочек лунной поверхности среди окружающих нас предметов, то он выглядел бы темным серовато-коричневым или коричневато-темно-серым.
Сферическое альбедо, несмотря на то, что оно представляет собой только осредненную характеристику отражательной способности Луны, все же позволяет сделать некоторые заключения о возможном составе вещества лунной поверхности. Например, некоторые немецкие ученые, исходя из обманчивого впечатления необыкновенной светлоты лунной поверхности при обозрении ее в телескоп, выступили с фантастическим предположением, будто лунные материки состоят из снега, а моря — изо льда. Эта странная теория полностью опровергается измерением альбедо лунной поверхности, поскольку чистый снег отражает свыше 90% падающего на него света, а лед — около 30%.
Нельзя предполагать наличие на Луне и горных пород со светлой окраской, какими, например, являются известняк, мел, мрамор. Даже неоднократно высказывавшееся мнение, будто материки Луны сложены из гранита, находится в противоречии с данными об альбедо, поскольку среднее значение альбедо гранита составляет около 0,2. Если считать, что Луна покрыта такими видами горных пород, какие встречаются и на Земле, то искать эти горные породы надо только среди самых темных и даже черных образцов камней.
Наблюдение с фотометром такого типа состоит в том, что телескоп наводят так, чтобы зеркальце приходилось на фоне интересующего нас объекта, например кратера, участка моря, светлого луча. После этого клин перемещают до тех пор, пока яркость зеркальца не сравняется с яркостью наблюдаемой детали.
Первое, что можно получить из самых простых фотометрических наблюдений, — это распределение яркости по диску полной Луны. Оказывается, материки в среднем в 1,8 раза ярче, чем моря, в то время как яркость так называемых «болот» выше яркости морей только в 1,4 раза. Самое светлое на Луне место — дно кратера Аристарх — превосходит яркость наиболее темных участков в морях в 3,5 раза.
Большой интерес представляет сопоставление отражательной способности различных участков лунной поверхности с результатами лабораторных измерений образцов земных горных пород. Ближе к Луне по отражательной способности так называемые основные, т. е. бедные кремнекислотой горные породы типа диабаза и базальта. Все они характерны примерно одинаковой темно-серой окраской, но все же и они не столь темны, как Луна.
Характер изрытости всех частей лунной поверхности — и материков и морей — совершенно одинаков. Но тут возникает один серьезный вопрос: каковы размеры тех отдельных неровностей, которые придают лунной поверхности ее исключительную изрытость? Сигнал мощного радиолокатора, будучи направлен в сторону Луны, отражается от лунной поверхности обратно и в виде радиоэха регистрируется приемной частью установки. Начиная с 1946 г., этот эксперимент многократно и с успехом осуществлялся на практике. Тот факт, что поверхность Луны, будучи шероховатой и иссеченной для световых лучей, в то же время является гладкой и зеркальной для радиоволн, дает возможность оценить размеры неровностей. Они заключены в пределах от долей миллиметра до нескольких сантиметров.
Все детали на Луне кажутся окрашенными в один и тот же однообразный коричневато-сероватый цвет. Если различия яркости на лунном диске резко заметны и сразу бросаются в глаза, то разница в цвете на первый взгляд незаметна. Новые возможности для изучения цветных контрастов лунного диска открылись с широким внедрением цветной фотографии. Луна везде красновата, участков с синеватой или хотя бы чисто-серой окраской на ней нет. На рис. 49 приведены кривые спектральной отражательной способности для материков и морей по старым наблюдениям, выполненным на Потсдамской астрофизической обсерватории еще в 1909 г.
Отличить поляризованный свет от естественного по виду нельзя: наш глаз на явление поляризации никак не реагирует. Поляризация — явление весьма распространенное. Например, свет ясного голубого неба сильно поляризован. Частично поляризованными являются и лучи, отражаемые большей частью окружающих предметов, — стеклом, фарфором, водой, глянцевитой бумагой, полированным деревом, почти всеми камнями. Поляризации почти не получается при отражении от блестящей поверхности металла и при рассеянии лучей совершенно матовыми, т. е. лишенными всяких следов глянца, материалами. В частности, неполяризованным является свет, отражаемый облаками и туманами.
Вообще для лунных деталей справедливо правило, что чем темнее окраска, тем выше процент поляризации. Так, для наиболее ярких деталей типа светлых лучей и очень белых кратеров процент поляризованного света составляет менее 5%, для нормальной поверхности материков — 6,5-8 %, а для морей и цирков с темной окраской дна — 16%. Оказывается, что у Луны положительная поляризация слабее, чем у горных пород, а отрицательная сильнее. Исключение составляют вулканические пеплы, отдельные виды которых по характеристикам поляризации удивительно похожи на то, что дает Луна.
Поверхность Луны везде сильно изрыта, сплошь покрыта острыми и глубокими неровностями.
Лунная поверхность повсюду имеет очень темную окраску и характерна очень низкой отражательной способностью. Белых или просто светлых участков на Луне нет.
Поверхность нашего спутника во всех своих точках имеет примерно одинаковый, слегка красноватый цветовой тон, т. е. (принимая во внимание низкую светлоту) является коричневато-серой или черновато-бурой.
Н.Н. Сытинская. «Природа Луны». М., Физматгиз, 1959.
Год: 1959
Автор: Сытинская Н.Н.
Жанр: Астрономия
Издательство: Государственное издательство физико математической литератуы.
Язык: Русский
Формат: PDF
Качество: Отсканированные страницы + слой распознанного текста
Интерактивное оглавление: Нет
Количество страниц: 93 (175 стр. по 2 страницы на одну пдф страницу)
Описание: Содержание — Луна как небесное тело. Топография луны. Физика лунной поверхности.Список лунных морей. Список лунных кратеров.