Коричневый цвет Луны – установленный научный факт!

«А разве не очевидно, что Луна серебристо – белая?» – удивится читатель. Конечно, очевидно! Но, только если понимать слово «очевидно» буквально: то есть, «очами» (глазами) видно. Дело в том, что, как оказалось, по ряду причин, как биологического, так и физико-технического характера, Луна «скрывала» истинный цвет своей поверхности от земного наблюдателя, «притворяясь» белой.

1. Разноликая «земная» Луна

Утром и ранним днём Луна кажется белой с заметным голубоватым оттенком (илл.1а), вечером же только что взошедшая полная Луна часто видится красноватой (илл.1б). Тёмной и ясной ночью, когда воздух особенно чист, Луна видится белой с различными слабыми оттенками (илл.1в).

Илл.1. Луна на нашем небе: а) утром или ранним днём, б) вечером, в) ночью.

https://www.nastol.com.ua/pic/201605/2560x1600/nastol.com.ua-173626.jpg.

http://andrew-vk.narod.ru/public/Moon_color/Moon-color.html.

https://avatars.mds.yandex.net/get-pdb/938499/f148c5d4-6427-432e-ad37-c428d6320780/s1200.

Когда в одном месте земного шара наступило утро, то в другом месте может быть уже вечер, а в третьем – ночь. Ясно, что поверхность Луны не может быть одновременно и голубоватой, и красноватой, Современная наука утверждает, что никакой из этих цветов не является истинным цветом её поверхности.

2. Почему скептиков лунной аферы НАСА интересует истинный цвет лунной поверхности?

Знание цвета поверхности Луны необходимо при анализе тех фотографий НАСА, на которых астронавты и цветастые звёздно-полосатые флаги сняты якобы на Луне. На большинстве таких фотографий окружающая местность имеет серый цвет. Это означает, что, готовя свои земные постановки якобы лунных сюжетов, соответствующие специалисты НАСА считали, что поверхность Луны имеет серый цвет, а это, как оказалось, не соответствует данным современной науки. (К началу мистификации «полётов на Луну», американские учёные в этом вопросе разделяли устаревшие воззрения).

Илл.2. Фотография НАСА: Н. Армстронг работает около лунного модуля.

Снимок якобы сделан 20 июля 1969 г. на Луне во время высадки «Аполлона-11»

Научные сведения о цвете лунной поверхности свидетельствуют о том, что Луна – коричневая. Об этом многие скептики, и автор в их числе, писали многократно. К сожалению, сведения о коричневом цвете Луны разбросаны по различным источникам. Поэтому автор посчитал полезным объединить их в одной статье, чтобы более наглядно показать, что коричневый цвет лунной поверхности – это установленный научный факт.

3. 1954 – 1959 гг. Советские астрономы первыми провели наблюдения спектра отражённого от Луны света

и указали на коричневый цвет её поверхности

Солнечный свет является смесью (спектром) множества цветов. Природа демонстрирует нам этот спектр в виде радуги после дождя, когда воздух одновременно заполнен и мелкими капельками воды, и солнечным светом, уже проходящим через редеющие облака. Капельки воды преломляют и отражают солнечный свет и отправляют часть светового потока к нам. Поскольку лучи разного цвета преломляются под немного разными углами, то мы видим на небе световую дугу, состоящую из множества цветов, плавно перетекающих друг в друга.

Если бы Солнце было чисто красным, то вместо цветистой радуги на небе была бы узкая красная дуга. Было бы Солнце чисто зелёным – наблюдалась бы такая же, но зелёная дуга.

Илл.3. Радуга

https://kartinkin.com/uploads/posts/2021-03/1616119368_27-p-raduga-krasivie-foto-29.jpg

В приборах спектрального анализа роль капелек воды выполняют специальные оптические элементы, но принцип действия этих приборов очень напоминает явление радуги. Такие приборы позволяют определить спектр любого источника света. А по спектру источника света, можно сделать однозначное заключение о его интегральном цвете. Например, коричневому цвету соответствует спектр, в котором тоже присутствуют многие цвета радуги, но преобладают – красные.

К 1954 году благодаря работам советских астрономов В.Г. Фесенкова, Н.П. Барабашова, В.В. Шаронова, А.В. Маркова и других сложились те знания о спектре отражённого Луною света, которые сформулированы в статье «Луна», БСЭ 1954 года издания, стр.471:

«Количество отражаемой лучистой энергии монотонно возрастает с переходом от фиолетовых лучей к инфракрасным;

Поверхность Луны в основном покрыта тёмным веществом коричневатого оттенка;

Осмотр различных участков диска Луны в телескоп обнаруживает лишь очень незначительные изменения в цвете».

Это первое известное автору научное сообщение о том, что поверхность Луны имеет коричневый цвет, и о том, что он характерен практически для ВСЕЙ лунной поверхности.

Примечание А.П: На поверхности Луны наблюдаются участки, резко отличающиеся по яркости (и, возможно, по цвету) от окружающей местности. Но подобные аномалии занимают ничтожную долю от площади всей поверхности Луны. Здесь и ниже примечания Попова А.И. выделены сине - голубым шрифтом.

Илл.4.

Слева:1954 г. Выдержка из сообщения БСЭ о коричневом цвете поверхности Луны;

Справа: 1959 г. Выдержка из книги Н.Н. Сытинской «Природа Луны». М., Физматгиз, 1959. с. 122 – 123

https://docs.google.com/file/d/0B7JibVG2qFnoV1d0aXNOVnhaNmM/edit?pli=1

Прошло 5 лет, и в 1959 году советский астроном – Н. Сытинская повторила такие спектроскопические исследования. В своей книге «Природа Луны» она написала следующее: «Слабее всего отражаются фиолетовые лучи, всего сильнее инфракрасные. Вещество с такой отражательной способностью в обычных условиях воспринимается зрением, как коричневое». Ну, что ж, подтверждение новых результатов в науке никогда не было лишним.

Спектр источника света – это самая объективная физическая характеристика для суждения об его интегральном (общем или результирующем) цвете. В этом его отличие от цветной фотографии, как классической, так и электронной. Цветные фотоплёнки, как правило, содержат три слоя, чувствительные к разным цветам. А это означает, что интегральный цвет объекта воссоздаётся не по всему непрерывному спектру попадающего в объектив излучения, а по этим трём выбранным цветам. То же относится и к матрице электронного фотоаппарата.

Ну, а с более прозаической точки зрения можно сказать так: «пусть спектром занимаются спектроскописты, а нам бы хотелось просто посмотреть общую картинку, как выглядит Луна, когда земная атмосфера не «портит» исходный цвет?». И создатели советской космической техники впервые в мире решили эту задачу.

4. 1969 г. Луна на своём первом цветном космическом «портрете» – коричневая!

Советский автоматический корабль «Зонд-7» фотографирует Луну с расстояния в 2000 км на цветную фотоплёнку и доставляет эту плёнку на Землю.

            Во второй половине 60-х годов СССР запускал автоматические космические корабли «Зонд», которые облетали Луну на близком расстоянии [1, 2]. В августе 1969 года Луну облетел «Зонд-7», одна из фотокамер которого была заряжена цветной фотоплёнкой. Эту фотоплёнку «Зонд-7» доставил на Землю для проявки и последующей печати. На илл.5 показаны две фотографии, полученные от «Зонда-7».

            Слева показана фотография Земли, снятая 9 августа 1969 года на пути к Луне. Хотя на этом фото нет Луны, но оно помогает нам убедиться в том, что «Зонд-7» «умел» делать снимки с правильной цветопередачей. Это видно из того, что цвета поверхности нашей планеты переданы правильно. Мы видим белые облака, синие океаны и желтовато – коричневые (песочного цвета) участки суши. А суша на этом фото представлена песчаными пустынями северной Африки, Аравийского полуострова и Средней Азии.

            Справа показано фото, снятое 11 августа с расстояния 2000 км до Луны, и мы видим на нём, как Землю, так и часть лунной поверхности. И здесь Земля «выступает» в роли цветового репера, на котором представлены те же самые цвета нашей планеты, что и на фото слева. Значит, и цвет лунной поверхности передан правильно: Луна – коричневая!

Илл.5. 1969 год. Фотографии «Зонда-7»

Слева: 9 августа. Земля с расстояния 70000 км.

Справа: 11 августа. Луна с расстояния 2000 км

http://mentallandscape.com/C_CatalogMoon.htm

(изображение откорректировано по балансу белого и уровню черного А.Кудрявцом)

Литература к разделу «Зонд-7»:

1. http://selena-luna.ru/russkie-na-lune/bitva-za-lunu-sovetskaya-lunnaya-programmahttps://selena-luna.ru/russkie-na-lune/bitva-za-lunu-sovetskaya-lunnaya-programma/ 

2. О. Павленко. «К 35-летию полёта корабля «Зонд-5»», http://niskgd.ru/mix/p9/zond.htm.

5. 2019 г. Алегоров: расчёт цвета Луны на основании спектров отражённого ею света,

полученных от В.В. Шевченко (1983 г.) и от американского окололунного спутника LRO (2012 г.)

Примечание А.П. 20 марта 2019 года по адресу https://habr.com/ru/post/444556/ выложена очень подробная и обстоятельная статья Алегорова (псевдоним?) «Цвет Луны и Солнца из космоса в значениях RGB и цветовой температуры». Ниже предлагается сильно сокращённое изложение результатов этой статьи, в той их части, которая относится к цвету Луны. При сокращении автор старался максимально сохранить стиль написания Алегорова. Автор благодарит Д. Кропотова, обратившего его внимание на эту интересную работу.

В этом разделе текст, написанный курсивом и чёрным цветом, принадлежит Алегорову.

«Речь идёт о цветах при наблюдении именно из космоса, т. к. атмосфера приводит к изменению цвета из-за рассеяния света. Казалось бы, вопрос цвета Луны и Солнца из космоса для современной науки настолько простой, что в нашем веке совсем не должно возникать проблем с ответом.

«Наверняка где-нибудь в энциклопедии об этом подробно уже давно написано» – скажете вы. Хорошо, прямо сейчас попробуйте поискать в Интернете об этом информацию.

Но максимум, что вы найдёте – это пара слов о том, что Луна имеет буроватый оттенок, а Солнце – красноватый. Но вы не найдёте информацию о том, видны ли эти оттенки для человеческого глаза или нет, уж тем более значения цветов в RGB или хотя бы цветовые температуры. Зато вы найдёте кучу фотографий и видео, где Луна из космоса изображена абсолютно серой, в основном на фотографиях американской программы «Аполлон». Сугубо моё личное мнение – это не что иное, как следствие вмешательства политики в науку. Ведь цвета Луны и Солнца из космоса непосредственно касаются полётов американцев на Луну.

Я перерыл множество научных статей и книг в поисках информации о цвете Луны и Солнца из космоса. К счастью, оказалось, что хоть в них нет прямого ответа в RGB, но есть полная информация о спектральной плотности излучения Солнца и отражательной способности Луны по спектру. Этого вполне достаточно, чтобы получить точные цвета в значениях RGB. Надо всего лишь аккуратно посчитать, что, собственно, я и сделал. В этой статье я с вами поделюсь результатами расчётов и, естественно, подробно расскажу о самих расчётах. И вы увидите Луну из космоса в настоящих цветах!»

Цветовые различия по поверхности Луны крайне малы

«Противники теории лунного заговора продвигают версию, что якобы местами Луна серая, местами – коричневая, и при этом «Аполлоны» высаживались там, где Луна серая. Но эта версия прямо противоречит научным данным.

В статье [7] явно написано: цветовые различия на Луне крайне малы. Также Шевченко в своей книге [8] пишет: Много лет в этом направлении работал известный американский исследователь Т. Мак-Корд. Им было получено более 200 спектров для различных участков лунной поверхности размером 10-20 км каждый. Все полученные кривые в основном сходны по виду. Так что, Луна по цвету не разная, а одинаковая».

Данные о спектре отражения Луны по Шевченко

Примечание А.П: Этот отрывок у Алегорова называется «Данные по цвету Луны по Шевченко», но Алегоров использует из книги Шевченко только данные по спектральной зависимости коэффициента отражения лунной поверхности. А далее уже сам Алегоров на основании спектров от Шевченко вычисляет цвет Луны. Это примечание относится и к двум следующим аналогичным отрывкам по LRO и по «Кагуя» с заменой слова «Шевченко» на соответственно LRO и «Кагуя».

«Шевченко в своей книге [8] приводит следующую зависимость отражательной способности Луны от длины волны»:

Данные о спектре отражения Луны по LRO

«В работе [9] приведена зависимость отражательной способности лунной поверхности от условий освещения и наблюдения на длинах волны от 320 нм до 690 нм. Параметры модели были вычислены на основе анализа данных, полученных Лунным разведывательным орбитером (Lunar Reconnaissance Orbiter, сокр. LRO). Условия освещения и наблюдения определяются тремя параметрами: i (угол падения), e (угол отражения) и g (фазовый угол). Эти углы показаны на илл.6а».

Примечание А.П: Картина углов i, e и g выглядит непросто, но нам достаточно воспринимать её лишь как свидетельство того, что Алегоров рассмотрел самые различные геометрические условия по направлениям падения, отражения и наблюдения света.

Илл.6.

«В расчётах я беру традиционные значения углов: i = g = 30°, e = 0°. Я сделал линейную экстраполяцию данных LRO на интервал 689-830 нм таким образом, чтобы отношение значений в точках 830 нм и 689 нм было такое же, как у данных Шевченко (илл.6б, график shev). Также я сделал перенормировку данных Шевченко умножив на 0.83 для того чтобы яркости получающихся из расчётов цветов по Шевченко и по LRO были одинаковыми. Для таких углов получается следующая зависимость отражательной способности от длины волны (илл.6б, график LRO30)».

Примечание А.П: Обратите внимание на то, что две спектральные зависимости, показанные на илл.6б, получены в 1983 и 2012 гг., то есть через 30 – 50 лет после пионерских работ советских астрономов (илл.4). Но эти две новые работы полностью соответствуют тому, что писали советские астрономы 50-х годов: «Количество отражаемой лучистой энергии монотонно возрастает с переходом от фиолетовых лучей к инфракрасным» и «Слабее всего отражаются фиолетовые лучи, а всего сильнее инфракрасные».

Данные о спектре отражения Луны по «Кагуя»

«В работе [10] приведены данные, полученные вторым японским искусственным спутником Луны. К сожалению, отражательная способность в видимом диапазоне длин волн приведена с очень низким разрешением, поэтому я не использую её в своих вычислениях.

Но работа интересна тем, что в ней говорится о колоссальных расхождениях данных «Кагуя» с данными миссии «Аполлон-16». И это один из редких случаев, когда в научном сообществе открыто говорится о несоответствиях, связанных с полётами американцев на Луну».

Результаты вычисления цвета Луны по спектрам отражения Шевченко и LRO

«На илл.7 приведены цвета поверхности Луны sRGB (100%), sRGB (200% - удвоенная яркость), sRGB (300% - утроенная яркость), sRGB (400% -учетверённая яркость) при источнике света E490 (т. е. Солнца при наблюдении из космоса) согласно данным LRO и Шевченко.

Илл.7. Луна из космоса имеет коричневый цвет как по данным LRO, так и по данным Шевченко.

Цвет лунной поверхности практически не зависит от геометрии освещения и наблюдения

«Используя данные LRO [9], исследуем, как меняется цвет поверхности Луны от условий освещения и наблюдения. Рассмотрим источник света E490 (Солнце из космоса) и разные значения углов i, e, Ψ. На илл.8 показан результат, где представлены цвета, приведённые к одной и той же яркости Y = 0,5».

илл.8. Цвета лунной поверхности при различных условиях (направлениях) освещения и наблюдения для человеческого глаза практически одинаковы везде

На этих четырёх картинках, соответствующих, различным углам освещения и наблюдения, цвет лунной поверхности от этих углов не зависит, то есть ни высота Солнца над лунным горизонтом, ни направление, с которого разглядывается лунная поверхность, не влияют на наблюдаемый цвет поверхности Луны.

Литература к разделу «Алегоров» (нумерации сохранена по статье А.):

7. «Первые итоги определения физико-механических свойств грунтов Луны», М.: 1970. Госстрой СССР, под ред. проф. В. Г. Булычева, стр. 8.
8. Шевченко В.В., Луна и ее наблюдение, 1983, стр. 91-92.  https://astrobooks.ru/book/12
9. Hapke, B., B. Denevi, H. Sato, S. Braden, and M. Robinson (2012), The wavelength dependence of the lunar phase curve as seen by the Lunar Reconnaissance Orbiter Wide-Angle Camera, J. Geophys. Res., 117, E00H15
10. Ohtake,M. et al. (2010), Deriving the Absolute Reflectance of Lunar Surface Using SELENE (Kaguya) Multiband Imager Data, Space Sci. Rev., 154, 57-77

6. Заключение:

1) Поверхность Луны имеет коричневый цвет;

2) Этот цвет наблюдается при любой высоте Солнца над лунным горизонтом и при любом направлении наблюдения;

3) Цветовые различия по поверхности Луны крайне малы.

Скептики могут уверенно опираться на эти научно доказанные и неоднократно проверенные различными авторами факты. На этом изложение результатов рассмотренных научных работ заканчивается, и соответственно заканчивается строго научная часть статьи.

7. Дополнение для тех, кто всё проверяет сам!

Но, разве не ясно, что многие фотолюбители и любители астрономии захотят сами убедиться в коричневом цвете Луны? Поэтому автор посчитал полезным показать на нескольких практических примерах, что это, может быть и не такая уж тривиальная, но вполне решаемая задача для фотолюбителя. На илл.9 показаны четыре фотографии коричневой Луны, снятые с Земли фотолюбителями.  Пусть эти фотографии послужат примером для тех энтузиастов, которые захотят сами сфотографировать коричневую Луну. 

Илл.9. Четыре фотографии коричневой Луны, снятые с Земли.

Слева направо:

 2005 г. Снято через длиннофокусный объектив F = 285 мм (А. Соловьян, из архива автора);

2014 г. Еquivalent focal Length 1000 mm (А. Кудрявец)
2019 г. Длиннофокусный объектив с 35-кратным и (следующий) примерно с 70 – 90-кратным увеличением (И. Корсаков)

http://andrew-vk.narod.ru/public/Moon_color/Moon-color.html https://youtu.be/sqP_6mCqQgk https://manonmoon.ru/addon/kino/krym_bridge.mp4

Изучая эти и другие подобные фотографии, автор обратил внимание на то, что они сняты с применением длиннофокусных объективов (или, что, то же самое, объективов с узким углом зрения). С физической точки зрения это вполне понятно, потому что Луна выглядит, как очень яркий объект, особенно, когда она снимается на фоне тёмного ночного неба. А при высокой яркости (на единицу площади изображения) цветовые рецепторы (что в нашем глазу при визуальном наблюдении, что элементы фотоматрицы) пересыщаются плотным потоком падающей на них энергии и цветовая функция отказывает работать.

При съёмке длиннофокусным объективом изображение Луны заполняет весь кадр. Общая энергия светового потока от Луны при этом, конечно, не меняется, но эта энергия равномерно распределяется на все чувствительные элементы и световая нагрузка на каждый отдельный элемент резко уменьшается. Можно показать, что она снижается в тысячи раз по сравнению со случаем использования широкоформатного объектива, когда всё изображение Луны уменьшается до маленького кружочка где – нибудь в центре кадра.

Чувствительные элементы при расширении изображения на всё поле кадра выходят из режима пересыщения энергией, и цветовая функция восстанавливается. Так что, снимайте Луну на полный кадр. Если же съёмка выполняется через любительский телескоп с большим диаметром объектива, то ставьте на объектив диафрагму, например, крышку с небольшим отверстием с размером, примерно равным по диаметру объектива обычного фотоаппарата.

Коричневый цвет лунной поверхности на снимке «Зонда-7» (илл.5) и на четырёх только что представленных снимках Луны (илл.9) имеет разные оттенки. Эти нюансы вполне могут быть связаны с особенностями цветопередачи цветной фотоплёнки (для «Зонда-7») и отличиями в настройке цифровых аппаратов (А. Соловьян и А. Кудрявец) и видеокамеры (И. Корсаков). В частности, кинооператор Л. Коновалов, смотревший черновик данной статьи, полагает, что «цвет Луны на снимках, присланных фотографами (то есть, на илл.9), очень насыщенный».

Автор не возражает против мнения столь опытного специалиста по цветоведению, но для главного тезиса статьи тонкие отличия коричневых оттенков не столь уж важны. Важно, что цвет есть, и что он всюду – коричневый.

И этот коричневый цвет при всех его оттенках никак не соответствует серому цвету «американской Луны», на которой стоит Нил Армстронг (илл.2). Тему с серой «американской» «Луной», причём, на многих примерах автор рассмотрит в следующей статье

. Благодарности

Автор выражает глубокую признательность А. Бурганову, Л. Коновалову, Д. Кропотову, А. Кудрявцу, В. Насеннику, Ф. Кутсу, Ю. Соломонову, и А. Фальковскому за помощь в работе над этой статьёй.

Попов Александр Иванович, доктор ф/м наук, август 2021