Глобальная фотометрия и физико-химическое районирование лунной поверхности тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.02 ВАК РФ

гогз

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М. В. ЛОМОНОСОВА

На правах рукописи УДК 523.3

ЕВСЮКОВ Николай Николаевич

ГЛОБАЛЬНАЯ ФОТОМЕТРИЯ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ ЛУННОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Специальность 01.03.02 — астрофизика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Работа выполнена в Харьковском государственном университете им. Л. М. Горького.

Официальные оппоненты: доктор доктор доктор

физ.-мат. наук. Шевченко В. В. физ.-мат. наук Тейфель В. Г. физ.-мат. наук Джапиашвили В. П.

Ведущая организация — Шсмахинская астрофизическая обсерватория АН Аз. ССР.

Защита диссертации состоится « » 1989 г.

в « » часов на заседании специализированного совета Д 053.05.51 при Московском государственном университете им. М. В. Ломоносова, адрес: Москва 117234, Университетский проспект, 13.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного астрономического института им. П. К. Штернберга при МГУ (Москва, Университетский проспект, 13).

Автореферат разослан « » ■ 1989 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат физ.-мат. наук

Л. Н. Бондаренко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Достигнутый к настоящему времени прогресс в изучении Луны качественно сблизил характер ее исследования с исследованиями Земли, базирующимися на аэрокосмической съемке поверхности.

Подробные данные о свойствах лунных пород, доставленных на Землю советскими АМС "Луна" и американскими КК "Аполлон", получены пока лишь для 9 небольших районов видимого полушария Луны. Распространение таких данных на большие площади при помощи прямых методов исследования затруднено, поэтому встал вопрос о разработке дистанционных методов анализа состава и других свойств лунных пород.

Один из таких методов базируется на глобальной фотометрии -картографировании комплекса оптических характеристик и типологическом оптическом районировании Луны. Переход от астрофизических данных к геологическим обеспечивается системой связей оптических и химико-минералогических характеристик пород. Этим и определяется актуальность проблем комплексного оптического картографирования и районирования лунной поверхности.

Цель работы. Задача глобальной фотометрии лунной поверхности включает:

1. Построение карт отдельных оптических характеристик видимого - полушарм Луны.

2. Кластерный анализ статистических распределений отдельных характеристик и их сочетаний и выявление оптических типов поверхности по разным наборам характеристик.

3. Построение карт районирования,соответствующих выделенным оптическим типам поверхности.

4. Физико-химическую интерпретацию оптических характеристик.

5. Исследование закономерностей в распределении по видимому полушарию Луны и его регионам оптических характеристик.

Настоящая работа представляет собой разработку нового научного направления астрофизических исследований Душ - метода глобальной фотометрии, заключающегося в картографировании отдельных оптических характеристик, выявлении при помощи кластерного анализа оптических типов по отдельным характеристикам и их сочетаниям и типологическом оптическом районировании поверхности.

Метод реализован на примере трех наиболее важных оптических характеристик лунной поверхности - альбедо ^з(0,62 мкм) а ко-лор-индексов Сд-С0,62/0,38 мкм) и 02(0,95/0,62 мкм), описывающих основные черты спектрального хода альбедо Душ в диапазоне спектра 0,35-0,95 мкм, включая полосу поглощения грунта вблизи 0,95 мкм. Построенный комплекс взаимосвязей оптических и физи--ко-химических параметров лунных пород позволил превратить глобальную фотометрию в метод дистанционного анализа химического состава и минералогических характеристик лунной поверхности.

Научная новизна работы. Среди новых результатов, полученных в работе, одним из важнейших является разработка и применение к Луне метода глобальной фотометрии безатмосферных космических тел.

Среди построенных карт отдельных оптических характеристик Луны карты колор-индексов С-ц и С2 являются новыми, карта альбедо р(0,62 мкм) обладает большей детальностью в областях лунных морей, чем существующие аналоги.

1Ьшфиметричеокая Р(0,40 мкм) и фотометрическая р(0,50мкм) карты не имеют преимуществ перед существующими в настоящее время аналогами. Для районирования поверхности в полюй мере при-

годны лишь карты р(0,62 мкм), С^ и С£| для однопараметричес-кого районирования мокет быть использована и карта р(0,50 мкм).

Практически все результаты одно-, двух- и трехпараметричес-кого кластерного анализа оптических характеристик р, и С2 и соответствующего типологического районирования видимого полушария Луны являются новыми. Среди построенных семи систем оптических кластеров и соответственно семи карт типологического районирования имеется только один аналог - районирование по альбедо (В.В.Шевченко, ГАШ1 при МГУ).

Степень новизны химико-минералогической интерпретации альбедо р и колор-индекса С| следующая. Связь С^ с содержанием в лунном грунте окиси титана Т10г получена одновременно с группой Т.Ъ.Маккорда (СшА). Количественная связь альбедо р(0,62шсм) о содержанием в грунте окиси железа БеО получена впервые, хотя она до некоторой степени аналогична обнаруженной на КК "Аполлон" связи альбедо с геохимическим параметром АС/51 . По данным Т.Б.Маккорда эти связи справедливы только для зрелого грунта, в котором содержание стекол превышает 70%. Связь колор-ин-декса С2 с возрастом поверхности и интенсивностью полосы поглощения грунта на 0,95 мкм получена Д.И.Шестопаловым, автором была поставлена задача исследования.

Комплекс взаимосвязей химических компонент , СаО.М^О

с содержанием ГсС, а 51(\ - с содержанием ТЮ2 построен впервые, одиш.о, отдельные связи были получены ранее американскими исследователям,и безотносительно к интерпретации оптических свойств Луны. Эти связи являются основой дистанционного оптического анализа химического состава лунной поверхности.

Новол является минералогическая классификация лунных пород, по которой последние разделяются на две более общие группы, чем

деление на юрские и материковые породы. Этот результат важен для интерпретации карты колор-индекса С£.

Новыми являются и результаты численного моделирования ударной переработки и созревания лунных грунтов,выполненные в рамках интерпретации оптических характеристик незрелых грунтов Луцк.

Закономерности, выявленные при анализе структуры материка, морей и лунных кратеров по оптическим характеристикам, в преобладающе:.! болышнстве также получены впервые.

Достоверность выводов и практическая значимость работы. Достоверность основных результатов и выводов работы определяется точностью и надежностью построенных карт оптических характеристик Луны.

Автором сделаны оценки внутренней точности карт и после их публикации проведено сравнение всех карт с независимыми картографическими и дискретными измерениями, выполненными в СССР и за рубежом. Кроме автора анализ точности карт проводили сотрудники Астрономической обсерватории Харьковского госунпверситета и-|.;Ш1ГЛиК'а.

В результате были оценены систематические погрешности и рассчитаны редуцированные калибровочные шкалы карт, получены оценки пх крупномасштабных и случайных ошибок. Последние составляют в относительных единицах: 6 ~ 5р для карт альбедо и <3~3^> для колориметрических карт. Полученные значешгя погрешностей типичны для (¿отогра'.Хическоц фотометрии, но вполне приемлемы дм обзорных оптических карт Луны. .

Надежность построения всей системы оптических кластеров подтверждена ее самосогласованностью: проекции трехмерной дпаграм-г.'.к р -С-£-С2 на координатные плоскости хорошо согласуются с со-

ответствушцими двумерными диаграммами р-С^-,р-С^, С^^. Физико-химическая обоснованность системы оптических кластеров подтверждена тем, что большинству оптических последовательностей (кластеров) на диаграмме соответствуют химические после-

довательности на диаграмме, связывающей содержания химических компонент БеО- Т10а.

Построенные автором карты альбедо и колор-индекса 0^(0,62/ 0,38 мкм) использованы в США при составлении карты базальтовых типов поверхности в лунных морях (К.Питере, Т.Б.Маккорд) и в ряде учреждений СССР для различных фотометрических и светотехнических расчетов. Двухпараметрические карты использованы в ГИН АН СССР для поиска взаимосвязи оптического и геолого-морфологического районирования лунной поверхности.

Оптические карты могут быть использованы для геологического районирования Луны, распространения данных космических экспериментов на все ее видимое полушарие, для изучения оптической и геологической структуры лунного диска. Материалы по дистанционному оптическому анализу состава лунной поверхности могут быть использованы при выборе районов будущих исследований Луны космическими аппаратами.

Основные принципы глобальной фотометрии - оптическое картографировать и Т1Ш0логическое районирование поверхности применимы для исследования природных ресурсов Земли из космоса и физического картографирования без атмосферных космических тел.

Публикация и апробация работы. По теме диссертации автором опубликованы 34 работы общим объемом около 20 печатных листов.

Из девяти построенных оптических карт Луны две - колориметрическая С2(0.95/0,62 мкм) и поляриметрическая Р(0,40 мкм) -составлен!! совместно с-аспирантом Д.И.Шестопаловым. В соавтор-

стве с ним написаны такке 8 статей. Постановка задачи всей этой работы принадлежала автору, вклад соавторов в ее выполнение можно считать равным. Это же относится и к 5 работам, выполненным в соавторстве со студентами и сотрудниками Харьковского госуниверситета. 21 работа выполнена автором самостоятельно.

Основные результаиы исследований докладывались на всесоюзном совещании по лунной топографии и гипсометрии (Киев, 1971), всесоюзном симпозиуме до физике Луны и планет (Киев, 1972), всесоюзной конференции по проблемам исследования природных ресурсов Земли и 1,'шрового океана авиационно-космическими средствами (Москва, 1980), всесоюзном совещании по проблемам картографирования Дуны (Москва, IS8I), всесоюзном совещании по дистанционным методам исследования Луны (Харьков, 1985), на семинарах отдела исследований Луны ГАИШ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения. Объем работы - 271 страница, включая 196 страниц текста, 39 рисунков на 41 странице, 8 таблиц на 13 страницах. Список цитируемой литературы содержит 178 наименовании работ отечественных и зарубежных авторов и 33 работы автора (21 страница). В приложении представлены построенные оптические карты Луны.

На защиту выносятся:

1. Основные принципы и применение к Луне метода глобальной фотометрии - картографическое представление распределений оптических параметров по поверхности, кластерный анализ отдельных распределений и их сочетаний с целью выявления оптических типов и типологическое оптическое районирование поверхности.

2. Три карты отдельных оптических характеристик Луны - альбедо р (0,62 мкм) и ко лор-индексов Cj(0,62/U,38 мкм) и С2(0,95/

0,62 мкм), служащие основой для оптического районирования лунной поверхности в рамках глобальной фотометрии.

3. Методика и результаты одно-, двух- и трахпараметрического оптического районирования лунной поверхности по параметрам р , СХ 11 ^2 ~ статистические диаграммы, оптические кластеры, карты районирования р —р -С2, Р основные особенности оптической структуры материка, морей и кратеров.

4. Физико-химическая интерпретация оптических характеристик -связи оптических параметров с химическим составом зрелого лунного грунта: р - БеО, С^ -Т10г, взаимосвязи химических и минералогических компонент лунных пород, взаимосвязь оптической диаграммы р -С-£ и химической диаграммы Ге0-Т10г в комплексе о результатами численного моделирования созревания и ударной слоистой структуры грунта.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой -главе сформулированы основные принципы и особенности метода глобальной фотометрии, а также представлен обзор результатов исследования оптических свойств лунной поверхности, необходимых для осуществления этого метода.

3 период 1969-1976 гг. были выполнены наиболее интересные исследования лунной поверхности советскими Л!,1С "Луна" и американскими КК "Аполлон". Полученная информация о химико-минералогическом составе, возрасте и структурных особенностях лунного грунта указала на взаимосвязь состава поверхностных пород о их ' оптическими характеристиками, тем самым усилив интерес к оптическим исследованиям, как методу дистанционного анализа состава лунных пород. Наиболее перспективным в этом плане представляется исследование спектрального хода отражательной способнэс-.

ти (альбедо). Для анализа структуры грунта целесообразно использовать фазовый ход отражательной способности и поляризационных характеристик поверхности.

Поскольку основным преимуществом дистанционного оптического анализа физико-химических характеристик лунного грунта является возможность получения информации о всем видимом полушарии-Луны, и в перспективе при использовании КСЛ и о всей ее поверх-носгл, был разработан метод глобальной фотометрии.

В отличие от дискретной фотометрии глобальная фотометрия требует получения информации об оптических свойствах всех деталей поверхности, доступных разрешению, и для реализации его возможностей число исслелуеынх деталей должно быть не менее 104-10®. Такхе в отличие от других методов, основной задачей глобальной иотометрии является исследование индивидуальных особешюстей оптичес1шх свойств элементов поверхности, т.е. по сути отклонений их индшдауальных характеристик от тех средних значений, которые определяются методом дискретной фотометрии. При этом зависимости оптических свойств от фотометрических координат являются мешшваш ([актором и долг.ш быть исключены. Измерения для этого метода доляпы проводиться при таких стандартных фотометрических условиях, при которых, индивидуальные особенности деталей проявляются в наибольшей мере.

С точки зрения аналитического аппарата к возможностей глобальная (¡отометрия обладает целым рядом особенностей:

I. Вместо функций, ошюываюшас коэффициент отражения р( ) и степень поляризации света Р( ), где Д - длина волны, и - угол <1азы, оптщеср;це свойства отдельной детали поверхности должны быть представлены набором оптически параметров, передающих основные черты этих (¡ушсций. Это могут быть параметры

аналитического представления функций, если их физический смысл известен, либо, в простейшем случае, нормирующие множители функций и их градиенты (наклоны) в пределах различных областей изменения аргументов. Выбор интервалов изменения длин волн и углов фазы для определения градиентов должен базироваться на анализе реальных оптических функций, получешшх методом дискретной фотометрии.

2. Второй особенностью метода глобальной фотометрии является необходимость и оптимальность картографического представления распределений оптических параметров по поверхности космического тела. Поскольку оптические параметры выражаются в числовой <1орме и яеляются непрерывными функциями координат" деталей, их удобно представлять на картах способом изолиний. Уровни дискриминации карт (интервалы между изолиниями) обычно выбирают равными удвоенной средней квадратичесмэй погрешности измерений картографируемого параметра,

3. Важнейшей особенностью глобальной фотометрии является необходимость типологического районирования поверхности на основе исходных карт оптических параметров. Районирование решает задачу классификации деталей поверхности по оптическим свойствам, т.е. задачу, которая всегда возникает при анализе большого числа однотипных объектов.

Наиболее простым и важным принципом райош1ровашш является выявление таких значений отдельных оптических параметров либо их сочетаний, которые встречаются на поверхности чаще, чём другие и поэтому являются типичнши. В математическом нлане это соответствует задаче кластеризации характеристик объектов, и ее результатом является выделение оптических кластеров или типов поверхности. Задача решается путем анализа гистограмм ста-

тистического распределения оптических характеристик - одномерных, двумерных, трехмерных и т.д., причем надежность кластеризации параметров определяется общщ числом деталей поверхности.

На следующем этапе решается задача кластеризации объектов -деталей поверхности. Ее результатом являются карты оптического районирования, на которых выделяются районы поверхности, занятые каждым оптическим типом, выделенным на предыдущем этапе.

4. Метод глобальной фотометрии позволяет использовать для анализа карт отдельных оптических характеристик и карт районирования различные цриемы картографического метода исследования. Целесообразность применения тех или иных приемов анализа карт должна опираться на возможность содержательной интерпретации результатов такого исследования.

Установление количественных связей оптических сеойств поверхности с ее (физико-химическими и геометрическими свойствами резко повышает значимость результатов глобальнэй фотометрии, также,как и других методов фотометрии.

Цифровым методам обработки изображений при условии использования высокоточных приемников изображения доступен весь комплекс задач глобальной фотометрии. Поскольку основная часть работы бцда выполнена в 1968-1976 гг., в условиях недоступности цифровых методов, было решено методику не менять и вся работа выполнена с использованием фотографической эмульсии, как приемника радиации, и аналогового фотографического метода обработки изображений.

Достоинствами фотографической эмульсии как светоприемника являются высокая разрешающая способность и большая информационная емкость; основные недостатки - низкая фотометрическая точность (6 = 3-5%) и нелинейность реакции на свет. Эти же свой-

ства сохраняет и фотографический метод обработки изображений. Ему досаупны следующие операции над изображениями при условии их соответствия линейным участкам характеристических кривых фотоэмульсий: сложение и вычитание плотностей почернения, изменение масштаба и построение методом . эквиденситометрии системы изолиний нлотшсти почернения на изображения.

В глобальной фотометрии Луны этому аналоговому методу доступно исследование альбедо, колор-индексов в диапазоне спектра 0,3-1,1 мкм и максимальной степени поляризации в области спектра 0,3-0,4 мкм. Первые два параметра являются нормирующим множителем и градиентами спектрального хода альбедо функции отражения р ( Л,об ), последний параметр - нормирующим множителем функции поляризации Р ( А,°<. ) (ее положительной ветви).

Результаты дискретной фотометрии позволяют для указанных оптических параметров выбрать значения фиксированных в переменных аргументов - угла фазы ос и длищ волны А , тем саиьш конкретизируя задачи глобатьной фотометрии. Для всего исследованного спектра 0,1-4 мкм характерно возрастание альбедо с ростом длины волны. Вблизи Л = 0,2; 0,55 и 2 мкм наблюдаются довольно сильные полосы поглощения грунта, вызванные переносом заряда типа кислород - металл, металл - металл (металл '- железо, титан) и электронными переходами в ионах Ре2+, находящимися в кристаллической решетке пироксенов (полосы вблизи 0,95 и 2 мкм) и оливина (полоса вблизи I мкм). Ширина полос достигает 0,4-0,5 мкм, . так что диапазон 0,3-0,6 мкм находится на крыле самой сильной • полосы поглощения вблизи 0,2 мкм, а вблизи 0,75 мкм начинается 0,95 мкм - полоса поглощения, шзющая центральную остаточную ин-тенсявность до 20,а.

Для картографирования спектральных ¡уклонов или колор-иццек-

сов вида ) = j>(Aa)/p(At ) аналоговым фотографическим

методом наиболее рационально выбрать такие спектральные интервалы: 0,35-0,55 мкм, 0,55-0,75 мкм и 0,75-0,95 мкм. Длины волн 0,75 и 0,S5 мкм соответствуют зонам вне и в цзнтре полосы и должны позволить определять ее интенсивность. Длина волны 0,55 мкм делит примерно пополам участок монотонного хода альбедо. Она se удобна и для картографирования альбедо. Выбор фиксированного параметра спектрального хода альбедо - угла фазы оi0 основывается на стремлении сразу картографировать все видимое полушарие и убрать влияние на фотометрические свойства рельефа поверхности. По этим соображениям ы.а стремятся выбрать как можно ближе к нулю (при съемке Луны с Земли » 1,5°). Реально были по-

строены карты альбедо на длинах волн 0,50 и 0,62 мкм и карты ко-лор-индексов Cj(0,62/0,38 мкм) и 02(0,95/0,62 мкм). Фотоэмульсии на дайне волны 0,75 мкм обладали слишком большими неодно-родностяш чувстЬительшоти. Оказалось, что ко лор-индекс Cg также хорошо коррелирует с интенсивностью полосы поглощения грунта на 0,S5 мкм.

Степень положительной поляризации достигает максимума при cío ~ 105°. Реально была построена поляриметрическая карта восточной половины лунного диска на:длине волны 0,40 мкм при

¿0= -76,7°. Из-за хорошей обратной корреляции этого параметра с альбедо и значительных погрешностей его картографирования фотографическим методом, не удалось выявить различий в распределениях Р(0,40 мкм) и j>(0,62 мкм), выходящих за пределы погрешностей. Поэтому этот параметр для районирования лунной поверхности не использовался.

Вторая глава посвящена картографированию оптических характеристик лунной поверхности. Описан набор характеристик, ciopity-

лирована постановка задачи глобальной фотометрии Луны. Приведена методика и результаты составления карт оптических характеристик, их геометрическая и фотометрическая точность.

Составление карт отдельных оптических характеристик сводится к построению системы изолиний на изображении, передавшей распределение данной характеристики, и совмещению ее с математической основой (системой координат), соответствующей выбранной картографической проекции. При аналоговом методе обработки эта проекция отвечает исходный изображениям - при съемке с Земли это -косая ортографическая проекция.

Для построения пяти карт: "Фотометрической карты видимого полушария Луны" р(0,50 мки), "Карты альбедо видимого полушария Луны" р(0,62 мкц), "Карты цвета видимого полушария Луны" 0^(0,62/0,38 мкм), "Колориметрической карты видимого полушария Луны в диапазоне спектра 0,62-0,95 мкм" С2(0,95/0,62 мкм) и "Поляриметрической карты Луны". Р(0,40 мки) были использованы 35 снимков Луны, полученных на телескопах АО ХГУ.

Распределения альбедо на первых двух картах соответствуют распределениям яркоетного фактора или яркости на изображениях Луны при об » -1,5° и 2,0°. Распределения колор-индексов Сд- и С2 получены методом Уитекера, т.е. сложением позитива в одной длине волны с негативом в другой при равенстве наклонов характеристических кривых фотоэмульсий, что соответствует вычитанию изображений. Для карты усреднены два цветоделительннх изображения, для карты С2 - б таких изображений. В последней случае использован аналоговый метод сложения изображений. Распределение степени поляризации получено вычитанием изображений, соответствующих двум экстремальным положениям поляроида параллельно и перпендикулярно экватору интенсивности. Из 7 таких распределений для карты отобраны два лучших.

Системы изолиний на обычных и комбинированных изображениях бши получены методом эквиденситометрил. Этот метод позволяет выявлять различия интенсшзностеи около I$ при минимальной толщине эквиденсит, близкой к 50 мкм. Координатные сетки карг соответствуют значениям оптической либрации Луны, при которой получены исходные изображения.

Калибровка экваденсит осуществлена методом фотометрических разрезов исходных снимиэв. При стандартизации карт альбедо использован абсолютизированный фотометрический каталог В.А.Федо-рец, карты колор-лндекса Cj - спектрометрические данные Р.Юн-кина, которые оказались ошибочными из-за использованного им неверного распределения энергии в спектре Солнца. Стандартизация колориметрической карты С£ так же, как и коррекция карты Cj проведена по спектро^отометрическим измерениям лунных деталей,', выполненным Т.Б.Маккордоы и сотрудниками. Калибровочная кривая поляриметрической карты построена но фотометрически.! разрезам исходных снимков Луны и затем была скорректирована по дискретным измерениям, выполненным О.Дольфюсом и Э.Боуэллом.

Согласование координатных сеток карт с системами изолиний осуществлено с точностью 1-2 ш, что соответствует угловому разрешению карт (3-5"). Геометрические искажения обнаружены лишь на карте альбедо у (0,62 мкм): масштаб систеш изолшшл в северном полушарии сжат примерю на 0,5.» по отношению к расчетное, а в юкном полушарии растянут примерно на 1)2. Эти искажения названы непарадлельностью макета карты и его изображения, допущенной картографами при приведении макета к нужному масштабу.

Для оценки фотометрической точности построеннк" кьрг оптических характеристик Луны бкло проведено их сравпешш с другими картографическими п дискретными материала;,ш. При этом кспользо-.

ван метод двойных измерений, причем ставилась задача выявления иогрешостей стандартизации и калибровки шкал, оцэнки крупно-масштабных неоднородноетей и случайных ошибок карт.

Фотометрическая карта ( ) и карта аиьбедо на 0,62 цкм ( ) при пемощи фотометрических разрезов по параллелям были сравнены с картой альбедо ( рв )■ Геологической службы США, построенной Г.Поном и Р.Вилдеем для 0,55 мкм и угла фазы -1,5°, что близко к параметрам первой карты. Были получены следующие формулы для редукции калибровочных шал трех карт к средней шкале :

рв3 = 1,16 Iура + 0,15 - 0,0015 ( Л /10°), ^ = 0,93 Ц - 0,08 - 0,0015 ( Л /10°), (у = 0,91 ^ рк - 0,10 + 0,0015 ( Л /10е), где Л - селенографическая долгота деталей. Долготный ход альбедо на картах вызван отличием углов фазы от нуля. Он должен учитываться для широт |_р) < 60°.

Крупномасштабные неоднородности карт не выходят за предел их обнаружения, однако существенные искажения контуров изолиний на карте р(0,Е0 мкм) восточнее кратера Тихо говорят о возможной неоднородности карты др/р » 10/2 в этом районе.

Случайные рассогласования карт характеризуются средней квад-ратической ошибкой 6 = Ь% в единицах д^/р , что близко к средней величине уровня дискриминации карт.

Следует подчеркнуть, что из-за вариаций по поверхности Луны фазовых градиентов яркости нормальное альбедо определяется по ■ картам яркостюго фактора при о£ = 1,5-2°. с точностью до 10$. Такие же вариации нормального альбедо вызывает и смещение длины волны на 0,1 мкм•

Для оценки точности колориметрической карты 0^(0,62/0,38 мкм)

проведено ее сравнение с фотоэлектрической картой Л.А.Акимова, цифровой фотографической картой В.И.Езерского и др. и дискретными измерениями Т.Б.Маккорда и др.

В результате была установлена необходимость перевода шкалы карты в систему абсолютных измерений Т.Б.Маккорда, для чего значения колор-индексов С^ на шкале карты нужно увеличить в 1,32 раза. Сред1ия квадратическая ошибка карты Ср определенная при ее сопоставлении с другими данными, составляет 6" = 2-3$. На карте обнаружена крупномасштабная неоднородность - север Моря Кризисов и прилегающий материк имеет заниженное на 5$ значение коло|>-индекса Ср

Одновременно было установлено, что данные Т.Б.Маккорда, полученные при различных углах фазы, не составляют единой системы. На фоне высокой внутренней точности измерений ( ~ 0,3$) пренебрежение Т.Б.Маккордом фазовыми изменениями колор-индексов, достигающими 6,5$, совершенно не оправдано.

Колориметричеокая карта С2 получена усреднением 8 цветоде-лительных изображений, поэтому полученные оценки ее внутренней точности: ( б = 1,5-2,5$, в краевой зоне 6 = 5$ в единицах &С2/С2) достаточно надежно ее характеризуют. По отношению к данным Т.Б.Маккорда шкала карты С2 растяцута на 10$ с неопределенностью в 6$. Ошибка стандартизации составляет 2,1 * 1,6$. Таким образом, шкала карты не требует коррекции. Средняя квадратическая погреажсть карты по отношению к этим данным составляет 6 и 3$. Крупномасштабные неоднородности карты, за исключением роста ошибок в краевой зоне Луш, не обнаружены. Фазовый эффект в данных Т.Б.Маккорда обнаружен, но в этом диапазоне спектра он несколько меньше.

Поляриметрическая карта Р(0,40 мкм) сила сролнеап с аналогич-

ной картой, построенной В.П.Джапиашвшш и дискретными измерениями О.Дольфюса и Э.Боуэлла. При этом било установлено, что калибровочная шкала карты требует существенной нелинейной коррекции., Случайте погрешности карты можно характеризовать 6 = в 1,6$ в единицах Р (относительная ошибка ьР/Р варьирует от 8% для Р = 20$ до 30;2 для Р = Ь%).

При сравнении распределений поляризации и альбедо (0,62 мкм) не было выявлено различий, выходящих за пределы погрешностей карт. Поэтому карта Р(0,40 мкм) для районирования поверхности Луны не использовалась.

Построенные карты имеют следующие характеристики:

1."Фотометрическая карта видимого полушария Луны" дает распределение яркости и альбедо в области спектра 0,50 мкм при угле фазы -1,5° с угловым разрешением около 5", количество интервалов альбедо - 22, из них на моря приходится 9. Проекция орто-графическая, масштаб 1:5 ООО ООО.

2. "Карта альбедо видимого полушария Луны" - область спектра - 0,62 мкм, утол фазы 2,0°, угловое разрешение около 3", количество интервалов альбедо - 24, половина из них приходится на моря. Проекция ортографическая, масштаб I : 5 ООО ООО.

3. "Карта цвета видимого полушария Луны" - дает распределение колор-индекса 0^(0,62/0,38 мкм), угол фазы 2,0°, угловое разрешение около 5", количество интервалов колор-ицдекса - 17. Проекция ортографическая, масштаб I : 5 ООО ООО.

4. "Колориметрическая карта видимого полушария Луны в диапазоне спектра 0,62-0,95 мкм" - дает распределение колор-индекса 02(0,95/0,62 мкм), угол фазы 4,2°, угловое разрешение около 3", количество интервалов коло>-индекса - II.

Проекция ортографическая, масштаб I : 10 ООО ООО.

5. "Поляриметрическая карта Луш" - дает распределение степени поляризации на восточной половине лунного диска в области спектра 0,40 мкм при угле фазы -76,7°, угловое разрешение в морях около 3", на материке значительно ниже, количество интервалов поляризации - 15. Проекция ортографическая,масштаб 1:10000000.

Две последние карты построены совместно о Д.И.Шестопаловым.

Карты альбедо р (0,02 мкм) и ко лор-индексов С]-(0,62/0,38 мкм) и 02(0,95/0,62 мкм) наиболее пригодны для любых типов районирования. Карта альоедо р(0,50 мкм) может быть использована только для однопараметрического районирования Луны по этой характеристике. Поляриметрическая карта Р(0,40 мкм) для районирования не пригодна.

В третьей главе опиоаны результаты однопараметрического районирования видимого полушария Луны. Приведены кластеры, выявленные при статистическом анализе карт альбедо р(0,50 мкм) и р(0,62 мкм) и ко лор-индексов 0-^(0,62/0,38 мкм) и С2(0,95/0,62 мкм). Дана физико-химическая интерпретация оптических параметров р , Ст^ и 02- Приведены взаимосвязи химических компонент и минералогическая классификация лунных пород. Сформулированы основные закономерности оптической структуры материка, морей и лунных ¡фатеров.

В плане анализа информативности оптических параметров и карт Луны по данным Т.В.Маккорда была исследована связь колор-индек-са 0(0,95/0,75 мкм) с интенсивностью % полосы поглощения грунта на 0,95 мкм. Получена тесная обратная корреляция параметров. После построения карт С2 аналогичная корреляция была получена Д.И.Шестопаловым между параметрами С2 и г • Таким образом, набор параметров р, С-^ и С2 довольно хоролю описывает основные особенности спектрального хода альбедо в диапазоне 0,4-1 мкм,

включая полосу поглощешш яа 0,95 мкм.

Выделение оптических тшзов по отдельным параметрам сводится к анализу их статистических распределений по поверхности (гистограмм). При этом предполагается, что статистическое распределение параметра в пределах каждого типа является случайным и подчиняется нормальному распределению. Интервалы значений параметра между минимумами, отделяющими частные нормальные распределе-няч от остальной гистограммы, образуют оптические кластеры или типы поверхности. Если отклонения частного распределения от нормального являются значимыми, имеет смысл представить его также суммой нормальных распределений дате при отсутствии явного минимума между ними. Выделив на картах оптических характеристик только границы кластеров, получим однопараметрические карты оптического районирования.

По параметру р с использованием карт р(0,50 мкм) и р (0,62 мкм) выделены 5 кластеров: 2 - на морской поверхности и 3 - на материковой. Кластеры привязаны к изолиниям карты р (0,62 мкм) и имеют следующие интервалы р-Ю2: 7,2 - 8,4; 8,4 - 11,1; II,I - 14,1; 14,1 - 16,8 и 16,8 - 22,0. Первые две границы кластеров со стороны низких значений альбедо образованы излияниями в морские бассейны лав разгого состава, прячем на границе с материком одновременно меняется морфология поверхности, топографический уровень и состав пород. Границы материковых типов поверхности широки и образованы горизонтальным переносом вещества при крупных ударных событиях. Кластер, соответствующий более ¡шзкому альбедо, образован веществом норитового состава, выброшенным при экскавации морских бассейнов. Кластер с наиболее высоким альбедо соответствует незрелому грунту, выброшенному при формировании наиболее молодых материковых крате-

ров. Между ниш расположен кластер, отвечающий материку анор-тозитового состава.

По колор-индексу С^ ввделены 4 морских- кластера и 2 - мате-риколкх, практически совпадающих с морскими. Кластеры имеют следующие интерваля Ср 1,36 - 1,54; 1,-54 - 1,61; 1,61 - 1,74; 1,74 - 1,90^. Первый со стороны низких значений С^ кластер выделяет морские породы с высоки.! содержанием - ильменитовые базальты, второй кластер выделяет в морях оливиновые базальты, а на материке - породы норитового состава. Третий кластер обладает уникальными свойствами. Его граница со вторым кластером пересекает границу море - материк и поэтому может быть отражением ударных событий. Еще более "красная" поверхность, соответствующая четвертому кластеру, находится внутри зоны третьего кластера и встречается только в Море Холода.

По параметру С2 Д.И.Шестопаловым выделены 4 кластера, два из них характерны и для материка. Этим кластера/.! соответствуют следующие интервалы колор-индекса С£: 1,08 - 1,24; 1,24 - 1,34; 1,34 -'1,41 и 1,41 - 1,48.

Анализ структуры видимого полушария Луны по альбедо и колор-индексу С^ показал следующее.

Для материка характерно наличие, зоны с пониженными значениями р и С-£ в окрестностях морей. Это объясняется выбросом материала норитового состава при экскавации круговых бассейнов.

Моря по распределению в них альбедо можно разделить на два типа: с концентрической и хаотической структурой. Концентрическое распределение альбедо типично для круговых морей и характеризуется наличием темной, обогащенной железом и титаном зоны, в периферийных районах моря и закономерным возрастанием альбедо от йТ011 зоны до границы моря. Неправильные ¡.¡оря имеют по альбедо

хаотическую структуру - поверхность довольно однородна и закономерный ход альбедо вдоль поверхности отсутствует. Альбедо моря коррелирует с альбедо окружающего материка.

Распределение колор-индекса С^ в морях зависит от их расположения по отношению к границе материковых типов поверхности. На материке с более низким значением ^(норитового состава) моря ввделяются более синим цветом (ильменитовне базальты). В морях, расположенных в районе границы двух материковых типов поверхности, эта граница продолзтется. Цветовой контраст на этой границе максимален, а на границе море - материк близок к нулю. Такое распределение характерно для круговых морей. Мэре Холода, расположенное на "красном" материке, выделяется максимальными для Луш значениями С^.

Альбедо лунных кратеров "коррелирует с альбедо подстилающей поверхности. Сформировавшиеся и морские, и материковые кратеры имеют одно и то же превышение альбедо Ар над- окружающей поверхностью, которое затем уменьшается в процессе созревания грунта под действием ударной переработки.

Для выяснения значимости выделенных типов поверхности осуществлена физико-химическая интерпретация оптических характеристик.

При анализе связи оптических характеристик р и С^ С возрастом Т лунной поверхности была обнаружена корреляция р (Т) только для'молодых лучевых кратеров. Основываясь на данных Т.Б.Маккорда можно утверждать, что эта связь вызвана незрелостью их грунта и его созреванием под действием мпкрометеоритноп бомбардировки. Д.Н.Шестопаловым была получена статистически значимая связь колор-индекса С2 с возрастом поверхности по всей совокупности данных. Поскольку не удалось обнаружить корреляции ин-

тенсшзности полосы поглощения грунта на 0,95 мкы (или колор-индекоа ty 0 содержанием в грунте минералов группы пироксе-нов, связь CgiTJ является пока единственной зависимостью для количественной интерпретации параметра Cg.

Одновременно с группой Т.Б.Маккорда была получена связь ко-лор-индекса Cj с содержанием в грунте окиси титана Т10г . Связь альбедо j) (0,62 мкм) с содержанием в грунте окиси железа FeO получена впервые, хотя она до некоторой степени аналогична обнаруженной на КК "Аполлон" связи альбедо с геохимическим параметром At/Si . По данным Т.Б.Маккорда эти связи справедливы только для зрелого грунта, содержание стекол в котором превышает ИО/о. Автором указанные связи получены сравнением телескопических данных со средним химическим составом районов взятия проб лунного грунта, Т.Б.Маккордом - также и по отдельным образцам лунных пород. Согласованность телескопических и лабораторн-кых данных свидетельствует о высокой однородности химического состава лунной поверхности в масштабе 5-15 Kti и о представительности проб грунта, взятых в произвольной точке для районов указанного масштаба. Последнее оказалось несправедливым только для образцов, доставленных АМС "Луна-24".

Используя химические составы многих образцов лунных пород, были исследованы взаимосвязи химических компонент и компонент нормативного минералогического состава. Установлено, что с содержанием ГеО хорошо коррелируют содержания AlgOg, СаО и HgO, а с содержанием ТЮг коррелирует содержание SiO^. Тем самым появляется возможность ш параметрам j) и Cj зрелого грунта оценивать химический состав по всем основным окислам. Однако связи ГеО с AlgOg и; особенно, ТсОг с ЙЮг оказались двузначными, так что составы пород распадаются на две группы с консчнн-

ыи членами: ильменитовый базальт - анортозит и оливиновы;; базальт - норит - оотаточше стекла с высоким содержанием кремнезема.

Такие же группы пород выделяются и по нормативному минералогическому составу. Содержания основных, лунных минералов -анортита, ильменита, пироксенов и оливина обнаруживают двузначную связь с содержанием £>10г. Разделение пород на две группы по их минералогии совпадает с разделением по химическому составу. Первая группа пород, заканчивающаяся анортозитом при-содержании ВЮ^я 45%, не характерца для пород Земли. Минералогический состав второй группы сходен с составом земных магматических пород, но заканчивается норитами при содержании ~ 52/». Более кислые породы на Луне представлены остаточными стеклами и образцами с высоким содержанием калия, присутствующими среди основных пород в виде примеси. Использование их составов позволяет проследить дальнейший путь дифференциации лунных магм, который из-за небольших размеров Луны не был реализован. Были построены схемы нормативного минералогического состава обеих групп пород, которые можно использовать для целей классификации пород.

Важно подчеркнуть, что обйчно классификация лунных пород проводится раздельно для морских и материковых районов. Вероятно, рациональнее такое разделение проводить по указанным Еыше группам пород. Тот факт, что в обеих группах существенно более обильны!,«! оказались конечные члены и наблюдается явный дефицит промежуточных состояний (о этим как раз и связано деление на морские и материковые порода), является очень важной характеристикой процессов дифференциации, но не состава пород.

Принадлежность пород одной из групп может быть определена по диаграмме о -Ст. Таким образом, спектральный диапазон 0,3 -

0,6 мкм наиболее рационально использовать для определения химического состава зрелого грунта по оптическим параметрам р и С£. Параметр С2 коррелирует с возрастом и, видимо, является весьма чувствительным индикатором незрелости пород, т.е. высокого содержания кристаллической компоненты. Для таких пород американскими специалистами был предложен способ определения их минералогического состава по спектрофотометрической функции р( Л ) в диапазоне спектра 0,6 - 2,2 мкм.

Четвертая глава посвящена двухпараметрическому оптическому районированию Луны. Здесь приведены двумерные статистические диаграммы р -С-р р -СС^-С^, дана их физико-химическая интерпретация. Описаны результаты численного моделирования созревания и ударной слоистой структуры лунного грунта. Приведены основные характеристики и особенности двухпараметрических карт Луны.

Для выявления оптических типов поверхности на основе парных комбинаций параметров были разработаны алгоритм и программа для ЭВМ двумерного кластерного анализа оптических характеристик, реализующие методику анализа скелетной структуры реального либо условного рельефа и отличающиеся возможностью выявления более тонких-различий исследуемых параметров, чем это допускает традиционный кластерный анализ. Представление двумерных гистограмм оптических характеристик в виде рельефа естественно, поскольку представленная на них плотность вероятности встретить на лунной поверхности данное сочетание двух характеристик, является функцией этих двух аргументов. Кластерный анализ такого рельефа сводится к выявлению положительных форм рельефа - вершин, хребтов, плато и разделяющих их линий минимумов в рельефе, прежде Всего, долин. Повышенная "кластерная чувствительность" алгорит-

ма связана с те;.!, что он позволяет дополнительно выявлять в рельефе наклонные хребты и долины, которые по формальным критериям не являются экстремумами, но принципиально не отличаются от-таких же горизонтальных структур. Зоны хребтов либо отдельных вершин, отделенные от остального рельефа линиями минимумов, формируют оптические кластеры. Если хребты достаточно протяженны, их можно рассматривать как оптические последовательности, характеризующие взаимосвязь оптических характеристик.

Проведено двухпараметрическое районирование лунной .поверхности по сочетаниям оптических параметров р-Ср р - С2 и

сгс2.

На диаграмме р -С^ выявлены II кластеров (оптических последовательностей)': 6 - морских и 5 - материковых. При сопоставлении этой диаграммы с химической диаграммой 1'еО- ТЮ^ было установлено соответствие целого ряда оптических и химических последовательностей. Идентифицируются оптические кластеры зрелого морского грунта с составами: ильменитовых базальтов, оливиновых базальтов и базальтов типа доставленных на Землю КК "Аполлон". Среди исследованных образцов лунных пород нет аналогов, соответствующих двум морским оптическим кластерам с высокими значениями параметра С£. На материковой поверхности отождествлены оптические кластеры зрелого грунта с составами: нори-тов и близких им по составу анортозитовых габбро (одному оптическому кластеру соответствует один химический), габбровых анортозитов и анортозитов (двум оптическим соответствует один хими-честш кластер). Еще два оптических кластера отвечают незрелым луннг;.! породам норитового и анортозитового состава. Для них оценки состава не наден;ш, более надекно оценивать степень зрелости пли соотношение между стеклянной и кристаллической компо-

центами пород.

На диаграмме у -С2 выделены 10 кластеров: 6 - морских и 4 - материковых, которые разделяют породы- поверхности по составу и возрасту (степени зрелости). Поскольку оценки возраста по параметру С^ носят скорее качественный характер, чем количественный, интерпретация диаграммы р -0£ менее определенна, чем диаграммы р -С-ц. На морской поверхности выделены: два типа илькенитовых базальтов с существенно различными возрастами, лучевые системы с незрелым грунтом, два типа поверхности с существенным привнооом материкового материала. Еще один юрской кластер объединяет породы с несколько различающимся составом, возрастом и вкладом привнесенного материкового .вещества. На натершее два оптических кластера соответствуют зрелым и незрелым породам поритового состава. Еще один кластер выделяет зрелые и незрелые анортозитовые породы (их разделяют подтипы пород в пределах этого мастера). Последний материковый кластер при. низких альбедо выделяет зрелые породы норитового состава и анортозитовые габбро. Высокие значения альбедо выделяют такие же породы, но с наименьшей степенью зрелости.

На диаграмме О^-Сз выделены 6 кластеров: 3 - встречаются преимущественно в" морях, I - на материке, I - в переходной зоне, I - общий. В зоне выбросов из молодых материковых кратеров встречаются любые морские типы поверхности. Интерпретация этой диаграммы пока наименее определенна и требует привлечения дополнительных данных. Различия кластеров в.меньшей мере определяются различием состава пород (по содержащий ТК), ), а в большей мере связаны с различной степенью их зрелости или возраста.

В масштабе I : 5 ООО ООО построены три двухнараметрическне карты видимого полушария Луны, районирующие поверхность по оп-

тичеоким типам, выделенным на диаграммах р -Сд-, р -С2 и С-£-С2. Полное число подтипов поверхности, представленных на картах и учитывающих деление оптических кластеров на более мелкие градации, соответственно равно - 24, 21, 21. Генерализованные варианты этих и исходных карт р , Ср С2 в масштабе I * 20 ООО ООО подготовлены в МИИГАиК к изданию.

В рамках интерпретации оптических характеристик незрелых грунтов проведено численное моделирование созревания и ударной слоистой структуры лунного грунта.

Показано, что созревание грунта в результате его ударной переработки не является обязательным процессом, сопровождающим формирование реголита, а требует выполнения определенных условий. Главным условием, является крутое степенное распределение образующихся кратеров по размерам с показателем степени 3,3. Процесс созревания грунта характеризуется быстрым падением степени кристалличности г в первые ~0,5 млрд.лет ударной пе- • реработки пород и очень медленным, практически насыщенным изменением и. в остальное время. Уровень насыщения определяется параметром к распределения кратеров по размерам и долей переплавления вещества \/р в 'момент удара. Для полного созревания грунта (2 4 30$) параметр Ур должен быть около 3% (от объема образовавшегося кратера), что соответствует скоростям ударов 20-30 км/с. Вертикальное строение реголита характеризуется наличием десятков слоев грунта, выброшенного из окружающих кратеров. Большинство слоев не превышает по.толщине I см, влияние более толстых слоев возрастает с уменьшением параметра к . В оптимальных условиях созревания толщина зрелого грунта но превышает 30 см.

СлучаИше вариации степени зрелости д ъ вдоль поверхности

практически не завиоят от масштаба площади усреднения (в интервале размеров площадок 10 м - I км) и не могут быть менее 1-2;?, что приводит к случайным колебаниям альбедо др/р ~ 2-3$ для грунтов любого состава. Эти вариации играют роль шума при картографировании оптических характеристик.

В пятой главе приведены результаты трехпараметрического оптического районирования Луны. Описана методика приближенного многомерного кластерного анализа и трехмерная диаграмма р -С^-- Сд. Приведены основные особенности построенной карты трехпараметрического районирования Луны. •

Разработанная методика приближенного многомерного кластерного анализа опирается на алгоритм двумерной кластеризации. Суть методики заключается в выделении двумерных кластеров, их линеаризации и после добавления новой характеристики повторно-¡.¡у двумерному анализу. Чиоло таких циклов не ограничено, тем самым многомерный анализ сводится к двумерному. Поскольку оптические последовательности "при построении двухпараметрических карт разделяют на отдельные ячейки, последние можно пронумеровать и всю совокупность кластеров расположить на одной оси матрицы, тем самым осуществив их линеаризацию. Вторую ось матрицы составляют номера уровней дискриминации третьей характеристики. Используя двухпараметрйческую карту и карту третьей характеристики, получаем новую двумерную, а по сути - трехмерную диаграмму. Аналогично можно проводить кластерный анализ и большего числа параметров.

Алгоритм реализован при построении трехмерной оптической диаграммы р ней выДелея кластер: 14 - морских и 7 -материковых. Построение этой диаграммы позволило подтвердить статистическую надежность всех систем оптических кластеров их

самосогласованностью: проекции трехмерной диаграммы р -С^Ч^ на координатные плоскости р -С| и С^-Сз согласуются о соответствующими двумерными диаграммами (карты р -С^ и С^- использованы при построении диаграммы р-С-^^). Физико-хкми^ескач обоснованность всей системы оптических кластеров подтверждена тем, что один из наиболее сложных наборов кластеров по параметрам р -С£ имеет прямую аналогию о независимым набором химшю-ми-нералбгичеоких типов поверхности по параметрам РеО- ТЮг.

В масштабе I : 5 ООО ООО построена трехпараметричеокая карта районирования видимого полушария Луны по сочетанию параметров Полное число подтипов поверхности, представленных на карте, равно 30.

На морской поверхности выделены: 3 типа ильменитовых базальтов, отличающихся возрастом и содержанием ильменита, 6 типов оливиновых базальтов, среди которых более молодые породы обычно обогащены оливином и БеО, 2 типа соответствуют базальтам типа доставленных КК "Аполлон"-15". Остальные типы морских базальтов не имеют аналогов среди доставленных на Землю образцов лунных пород. На материковой поверхности выделены: 3 типа но-ритовых пород, I тип анортозитового габбро, 3 типа габоровых анортозитов и анортозитов. В пределах основных типов вццелены подтипы зрелых и незрелых пород.

В данной работе описаны 7 систем оптических мастеров видимого полушария Луж, явившиеся результатом одно-, двух- и трех-параметрического районирования ее поверхности по параметрам р , С-£ и С2, Наиболее важная информация по выделенным кластерам представлена в таблице.

Таблица

Оптические кластеры лунной поверхности

Ш Юптиче-! Номер! Зрелость 1 / .ские па-клао- грунта щ раметры тера Особенности состава ¡Области распространения типа поверхности

I ! 2 ! 3 ! 4 ! 5 ! 6

зрелый морские базальты с высоким содержанием РеО и ТЮг

зрелый

зрелый

незрелый

все моря, кроме Моря Холода и Моря Нектара

зрелый морские базальты все моря с низким содержанием БеО иТ2.С\

материк норатово-го состава

материк анортози-тового состава

материковые породы разного состава

преимущественно ореолы вокруг круговых морей, экваториальная зона

преимущественно полярные районы, кшшй материк к востоку от Тихо

крупные лучевые системы на материке

зрелый морские.ильмени- преимущественно товые базальты неправильные моря

незре- материковые поро-лый ды норитового состава

молодые лучевые кратеры

зрелый морские оливино- все моря вые базальты

материковые ореолы во1фуг кру-

породы норитового гових морей, ок-

состава ваториальная зона

II 2 13 1 4 I_5_I_6

3 зрелый состав морских по- север Моря Дож-

род не ясен дей и Океана Ьурь,

породы анортозито- ¡¿оря Нектара и

вого состава ИзоОилпя

4 зрелый особенности соста- Море Холода

ва не яоны

зрелый

незрелый

2 зрелый

зрелый

зрелни

наиболее молодые морские породы разного состава

материковые породы разного состава

морские породы среднего возраста и разного состава

Материковые породы норитоЕого состава

преимущественно в Океане Бурь

молодые лучевые кратеры, северный полярный район

любые моря

экваториальная зона

иль.менитовые ба- Море Спокойствия эальты с максималь- и другие восточным возрастом ше моря

периферийные районы морей

экваториальная зона

смешанные морские и материковые породи

материковые породы норитового состава с максималь-пнп возрастом

смеяшшне морские Норе Нектара, Moil материковые поре- ре Холода и неко-ди торш другие райо-

ны

I 1 2 1 3 ! 4 ! 5 1 6

материковые породы анортозитового состава полярные районы, южный материк '

зрелый морские ильменито-вые базальты

2 + 3 зрелый морские оливиновые базальты

7

преимущественно неправильные моря, Море Влажноо-ти

темные облаоти круговых морей (2), периферийные районы морей в зоне норитово-го материка (3)

периферийные районы круговых морей

север Моря Дождей и Океана Бурь, Море Нектара и Море Изобилия

зрелый особенности состава Море Холода не ясны

зрелый морские базальты типа доставленных "Аполлоном-15"

врелы!! особенности состава не ясны

зрелый материковые породы норитового состава и анортозитовые габбро

8 + 9 зрелый материковые породы аноргозитового состава и габбро-анортозиты

экваториальная зона

полярные области \ и юго-восток лунного диска (8), между Морем'Нектара и Морем Изобилия, Лангрен (9)

112 ! 3 1 4 !_5_!_6

10 незре- состав аналогичен яркие лучевые кра-

лый кластеру 7 теры

II незре- состав аналогичен полярные районы,

лый кластерам (8+9) Коперник

5 р-Сз I зрелый морские города периферийные зоны

разного состава, морей

в том числе смешан-

ные с материковыми

2 зрелый в основном ильмени- Океан Бурь, запад-

товые базальты мо- ные моря

лодого возраста,

частично оливино—

вые базальты о вы-

соким содержанием

РеО

3 зрелый ильменитовые ба- Море Спокойствия,

' зальты с наиболь- восточные моря

шим возрастом

4 незре- породы разного соо- крупные лучевые

лый тава системы в запад-

ных морях

5+6 зрелый смешанные морские Море Холода, Море

и материковые по- Нектара и неболь-

рода ше участки в цен-

тре диска Луны

7 незре- материковые породы лучевые си с теш

лый норитового состава на материке нори-

тового состава

8 зрелый материковые породы ореолы вокруг кру-

норитового состава говых морей, в ча-

и максимального во- стности, Апеннины,

зраста Фра Мауро

зрелый материковые породы ПРИ норктового состава р < 0,17 к аноргозлтовые

габбро с минимальным возрастом

незре- материк с предцду-лый при щим составом р>0,17

материк анортози-тового состава

10 зрелый при р<0,17

незре- материк с предыду-лый при щш составон ^>0,17

западнее Тихо, севернее Моря Холода

лучевые системы на материке но-ритового состава

южный и восточный материк

лучевые системы на материке анор-тозитового состава

с1-с2

1,2 . разная

зрелый

наиболее типичные Океан Бурь, Море морские породы раз- Дождей и другие ного состава моря

разная

зрелый

периферийные районы многих морей

Море Холода, север Океана Бурь на материке - в районе Лангрена, к северу от Моря Холода, вблизи южного полюса

преимущественно ма- широко распрост-тершсовые породы ранены

породы переходной зоны от моря к материку

состав не ясен,: породы морские и материковые

5

I ! 2.1 3 ! 4 ! _5

I

6

6 зрелый морские и матери- внутренние районы ковые породы морей

на материке широко распространены

морские ильмени-товые базальты с низким содержанием РеО и различным возрастом

морские оливиновые базальты со средним содержанием РеО с минимальным

(2.1) и средним

(2.2) возрастом

периферийные районы неправильных морей и Моря Влажности

2.1 - в центральных и северных районах Океана Бурь, в Море Дождей

2.2 - во многих морях

7 р-С^-Сд I зрелый

2 зрелый

3.1 зрелый

3.2 зрелый

4 зрелый

5 зрелый

морские базальты типа доставленных "Аполлоном-15" с минимальным возрастом

морские базальты, особенности состава не ясны, ТЮг. < 1%, БеО »10-17*

центральная и южная часть Моря Дождей,, центральная область Моря Изобилия

Море Холода и другие районы с высоким значением С-£

морские ильменито- Океан Бурь, Море вые базальты с вы- Влажнооти соким содержанием РеО и минимальным возрастом

морские оливиновые темные участки Морей базальты с высоким Ясности, Дождей, Кри-содернанием РеО """ зисов, Изобилия

Ц__2_>314

5

I

и минимальным возрастом

6 зрелый морские ильменито- Море Спокойствия,

вые базальты с вы- восток Моря Ясности, соки.! содержанием север Моря Облаков РеО и максимальным возрастом

7 зрелый морские оливиновые Моря Облаков, Ясноо-

базальты с макси- ти, Кризисов мальным содержанием БеО и большим возрастом

незрелый

9 зрелый

морские оливиновые лучевые системы на базальты с мини- поверхности западных малыш содержани- морей ем РеО и средним и малым возрастом

морокие базальты типа доставленных "Аполлоном-15" со средним возрастом

периферийные районы Моря Дождей, вооток Моря Холода, район Аристарха

10 зрелый морские базальты, Море Холода особенности состава не ясны, ТЮ;, <1%, ~£е0~1а,'о, возраст средний

II зрелый морские оливино- периферийные районы вые базальты с ма- вооточшсс морей лым содержанием БеО и большим возрастом

112 13 14 !

12 зрелый

13 зрелый

14 зрелый

15

незрелый

сходен с кластером 10

морские оливиновые базальты со средним содержанием РеО и максимальным возрастом

подобен кластеру 10, но по возрасту старше

материковые породы норитового состава

Море .Холода и другие районы о высоким значением С^

периферийные районы восточных морей

Мэре Холода и другие районы о выоо-ким значением С-£

молодые кратеры в" морях и на материке норитового состава

16 зрелый материковые нори- районы Кавказа, товые породы с мак-.Апеннин, ореола симальным возрас- Коперника, Фра Мау-том ро, зона между Мо-

рем Влажности и Океаном Бурь

17 зрелый

18.1 зрелый

18.2 незре-

18.3 дни

материковые анор-тозитовые породы и габбро-анортозиты с минимальным возрастом

материковые норито-вые породы с минимальным возрастом

состав обидай для всего кластера

окрестности Морей Изобилия, Холода, Облаков, Влажности, кратера Гримальди

к северу и югу от Моря Холода, западнее Тихо, район Гримальди

лучевые кратеры и зоны их выбросов

I ! 2 I 3 ! 4 ! 5 ! 6

19.1 зрелый материковые поро- между морями Облаков

ды состава анорто- и Нектара, к северу

зитовых габбро с от Морей Кризиоов и

максимальным воз- Спокойствия

растом

19.2, незре- состав общий для лучевые кратеры

19.3 лый всего кластера

20.1 зрелый материковые анор- восточнее Тихо и юж-

тозитовые породы нее Моря Нектара, в

и габбро-анортози- северо-западной и

ты с максимальным юго-западной лимбо-

возрастом вой зоне

20.2, незре- состав общий для молодые кратеры на

20.3 лый всего кластера анортозитовом мате-

рике

21 зрелый по ооставу близок между морями Изоби-

мастеру 20 лия и Нектара, к за-

паду от северного по-

люса Луны

Как видно из таблицы, различные системы кластеров и разные кластеры в пределах системы обладают различной способностью дешифрировать породы лунной поверхности. Среди использованных оптических характеристик р , С-^ и С2 наибольшей информативностью обладает альбедо р , наименьшей - колор-иядекс С2, причем первая превышает суммарную информативность параметров и С2. На современном уровне количественной интерпретации оптических характеристик значимость систем кластеров для дистанционного оптического анализа физико-химических свойств пород Луны убывает в следующей последовательности:^ ^ Р '

С

С£, С£. Поскольку при решении различных задач физики Луны может потребоваться информация по определенным свойотвам лунных пород, а не только по их совокупности, имеет смысл получение разных систем кластеров.

В случае успешной количественной интерпретации параметра и оптических характеристик незрелых грунтов информативность карт районирования возрастет, однако способность к дешифрированию различий в свойствах пород, отмеченная в колонке 5 таблицы, в основном, сохранится.

В Заключении сформулированы основные результаты данной работы, изложенные выше, и возможность их использования. Намечены направления дальнейших исследований в области глобальной фотометрии Луны и физико-химического районирования ее поверхности.

Использование в будущем высокоточных приемников изображения, установленных на ИСЛ, и цифровой обработки изображений позволит реализовать оба подхода к анализу спектрального хода альбедо -при помощи набора оптических параметров, описывающих основные черты функции р ( ) в диапазоне спектра 0,2 - 0,7 мкм,

и путем сравнения этой функции в диапазоне 0,6-3 ыкм лунных деталей со спектральным ходом альбедо смесей лунных основных минералов. Последний подход, развиваемый американскими специалистами, дает возможность оценивать минералогический состав пород, преимущественно незрелых.

К сожалению, опыт использования информации о распределении физико-химических свойств пород по лунной поверхности чрезвычайно мал. Объединение этой информации с геолого-мориологичес-кой позволит построить геологические карты Луны нового типа. Весь объем информации целесообразно использовать для построения моделей эеодюцил конкретных лунных регионов. Современная топо-

графил, морфология, стратиграфия (возраст), химико-минералогические характеристики поверхности являются граничными условиями модели.

Приложение содержит исходные карты оптических параметров и карты районирования Луны.

По теме диссертации автором опубликованы следующие работы: .

1. Евоюков H.H. Фотометрическая карта видимого полушария Луны: - Киев: Наукова думка, 1973. - I д.

2. Евсюков H.H. Карта альбедо видимого полушария Луны. -Киев: Наукова думка, 1973. - I л.

3. Евсюков H.H. Карта цвета видимого полушарш Луны. - Киев: Наукова думка, 1973. - I л.

4. Евсюков H.H. Структура лунных морей по данным об их альбедо // Астрон.ж. 1972. Т.49, И 5. - C.I08S-I083.

5. Евсюков H.H. Статистическое распределение альбедо по лунному диску // Астрон.ж. 1973. Т.00, й I. - C.X72-I75.

6. Евсюков H.H. 0 колориметрической структуре лунных морей // Астрон.ж. 1973. Т.50, М 6. C.I274-I279.

7. Евсюков H.H. О физической природе альбедо лунной поверхности // Аотрон.вестник. 1973. Т.7, Jj 2. С.65-72.

8. Евсюков H.H. Общая колориметрическая структура лунной поверхности // Вестн.Харьк.ун-та. 1973. Jj 99: сер.астрон. Вып.8. С.26-32.

9. Евсюков H.H. Статистическое распределение цвета по лунной поверхности // Вестн.Харьк.ун-та. 1973. Jj 99: сер.астрон. Вып.8. С.32-36.

10. Евсюков H.H. Двухпараметричеокое районирование лушюй поверхности // Астрон.ж. 1974. Т.51, 3. C.6II-6I6.

. II. Евсюков H.H. Связь оптических характеристик о химико-минералогическим составом лунных пород // Астрон.ж. 1974. Т.51, № 6. C.I3I6-I325.

12. Евсшов H.H., Шестопалов Д.И. О малости влияния возрао-та участков лунной поверхности на их оптические характеристики // Астрон.вестник. 1974. Т.8, й 3. С.142-144.

13. Евсюков H.H., Чань Тхань Бинь. Контрасты лунных кратеров // Астрон.вестник. 1974. Т.8, й 4. С.229-233.

14. Евсюков H.H. Диаграммы альбедо - цвет лунной поверхнооти // Вестн.Харыс.ун-та. 1974. J3 117: сер.астрон. Вып.9. С.27-32.

15. Акмалаимиев Г.И., Евоюков H.H., Литвинов В.М. Связь двух-параметрического и геологического районирования лунной поверхности // Астрон.ж. 1975. Т.52, й I. С.205-206.

16. Евсюков II.H. О возможности картирования комплекса оптя-чеоких характеристик Луны // Астрон.ж. 1975. Т.52, JS 2. С.398-403.

17. Евсюков H.H. Методы составления карт альбедо и цвета Луш // Астрон.вестник. 1975. Т.9, J5 I. С.29-34.

18. Евсюков H.H. О связи колориметрических и опектрофотомет-рических измерений лунной поверхности // Проблемы космической физики. - Киев: изд-во Киевск.ун-та, 1975. - Вып.10. С.89-95.

19. Евсюков H.H. О колориметрическом представлении лунных спектрофотометрических измерений // Вестн.Харьк.ун-та. 1975. J3 129: сер.астрон. Вып.10. С.61-70.

20. Евсюков H.H., Шестопалов д.П. Поляриметрическое картирование Лунк // Астрон.ж. 1975. Т.52, J.5 6. C.I293-I297.

21. Евсюков H.H. Опыт дистанционного оптического анализа химического состава лунной поверхности // Астрон.вестник. 1976. Т.10, Л 4. С.177-189.

22. Евсюков H.H., Шестопалов Д.И. Картирование оптических характеристик лунной поверхности, обзор. - Харьков, 1977. - 67 с. Деп. в ВП.ШТИ 17.02.1977, Л 647-77.

23. Евсюков H.H., Шестопалов Д.И. Инфракрасная колориметрическая карта видимого полушария Луны // Астрон.циркуляр. 1977. h S62. С.1-2.

24. Евсюков H.H., Шестопалов Д.И. О минералогическом составе лунных пород // Астрой.вестник. 1978. T.I2, Jä I. С.18-26.

25. Ву Тхи Иен, Евсюков H.H., Шестопалов Д.И. Колориметрическая схема лунного диска в ИК-области спектра // Астрон.ж.-1978. Т.55, Ü 2. С.469-470.

26. Евсюков H.H., ¡Лестопалов Д.И. Диаграммы оптических характеристик лунной поверхности // Вестн.Харьк.ун-та. 1979.

Л 190:Фнзика Jlyim и планет. Фундамент.астрометрия. Вып.14. С.38-44.

27. Евсюков-H.H., Шестопалов Д.И. Опыт колориметрического картографирования лунной поверхности в области спектра 0,620,95 шш // Астрон.вестник. 1982. Т.15, Л 2. С.72-85.

■28. Езскшоз H.H., Левщки!? И.Ю., Черванев И.Г. О возможности использования опыта тематического картографирования Луны при исследовании природных ресурсов Земли дистанционными методами // Кзв.вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. 1282. Л I. С.66-72.

29. Акимов JI.A., Езоюков H.H. Альбедо и цвет на картах Луны // Изв.вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. 1283. J.'. I. С.73-81.

30. Евсюков H.H. Районирование лунной поверхности по альбедо и цвету в диапазоне спектра 0,62-0,95 мкм // Астрон.ж. 1984. Т.61, В 2. С.366-370.

31. Евсюков H.H. Методика приближенного кластерного анализа

и трехмерная диаграмма оптических характеристик лунной поверхности // Астрой.ж. 1984. T.6I, И 6. C.II84-II9I.

32. Евошов H.H., Бороденко Е.М. Автоматический анализ структуры рельефа // Изв.вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. 1986. № 4. С.48-54.

33. Евсюков H.H. Трехпараметрическое оптичеокое районирование лунной поверхности // Астрон.ж. IS87. Т.64, JS 3. С.627-638.

34. Евошов H.H. Численное моделирование оозревания и ударной слоистой структуры лунного грунта. - Харьков, 1987. - 17 о. Деп. в ВИНИТИ 16.II.1987, ü 803I-B87.