Из истории картографии. Пояснительный текст.
История картографирования планет земной группы и их спутников примыкает к истории картографического изучения Земли, которая насчитывает не одно тысячелетие. Путь картографии от глубин древности до античности — это путь от образных схематических эскизов, которые служили для запоминания, к современной картографии, в основе которой лежит передача метрических свойств пространства.Переломный момент в развитии картографии наступил в эпоху географических открытий. В этот период четко обозначаются принципы создания карт, возникают школы, появляются достаточно полно проработанные концепции картографических проекций. Разумеется, выход в космос, осуществление космических съемок Земли и создание карт других небесных тел привели к корректировке существовавших принципов подхода к картографическим произведениям. Новое содержание карт потребовало новых методов графического отображения, однако при этом постоянно сохранялась преемственность. Рис. 10—14 дают представление о некоторых важных этапах эволюции земной картографии.
В истории картографирования планет земной группы и их спутников можно выделить несколько этапов, качественно отличных друг от друга по техническим возможностям: 1) наблюдения невооруженным глазом и зарисовка внешнего вида небесных тел; 2) визуальные телескопические наблюдения и рисовка карт; 3) телескопическое фотографирование; составление карт и атласов на основе фотографических материалов; 4) исследования с помощью средств космической техники. Современный (4-й) этап картографирования на основе космических съемок охарактеризован в разделе XII.
Начало картографирования Меркурия относят к 1889 году, когда Дж. Скиапарелли сделал попытку показать расположение деталей рельефа Меркурия относительно координатной сетки (рис. 1). В следующие за этим десятилетия вплоть до 40-х годов XX века было создано еще несколько карт (М. Рюдо, Г. Мак-швен и др.). Названия некоторым деталям впервые дал П. Лоуэлл в 1896 году. Все отображаемые детали получили названия только на карте Э. Антониади, составленной по наблюдениям 1924—1934 годов (рис. 2).
В 60-х годах появилось несколько карт Меркурия, основанных как на результатах визуальных, так и фотографических телескопических наблюдений (карты Д. Крукшенка, С. Чэпмена, О. Дольфюса, Г. Ками* шёля и О. Дольфюса, Дж. Мюррея, Б. Смита), которые существенно отличались от предыдущих. К этому времени уже была исправлена ошибка в определении периода осевого вращения Меркурия (он оказался равным 2/з меркурианского года), и составители карт учитывали это обстоятельство (рис. 3).
История картографирования Венеры восходит к середине XVII века и содержит несколько периодов, а именно: период до открытия атмосферы Венеры, период изучения атмосферы до космических полетов, период наземных радиолокационных наблюдений и, наконец, радиолокационное картографирование с орбит искусственных спутников Венеры.
Впервые о пятнах на Венере сообщил в 1645 году Франческо Фонтана, юрист и любитель астрономии, который обнаружил почти в центре диска планеты темную область. В 1666—1667 годах существование темных и светлых пятен отмечал Дж. Д. Кассини при наблюдениях в Болонье, шталия (рис. 4). Наконец, в 1726 году Ф. Бьянкини по своим наблюдениям составил первую карту Венеры,, отображавшую «океаны», «континенты» и другие детали (рис. 5).
В 1761 году М. В. Ломоносов, наблюдая прохождение Венеры по диску Солнца, пришел к выводу, что планета окружена атмосферой, сравнимой по плотности с земной. Открытие Ломоносова и последовавшие за ним наблюдения Венеры, выполненные У. Гершелем в 1780 году и ш. Шрётером в 1788 году, позволили утверждать, что наблюдавшиеся на диске планеты темные и светлые пятна отражают атмосферные явления и никак не связаны с деталями рельефа. С наибольшей детальностью эти образования, относящиеся к верхней границе облаков и связанные с режимом планетарной циркуляции, выявляются на фототелевизионных изображениях облачного покрова Венеры, полученных в ультрафиолетовой области спектра в 1974 году аппаратом «Ма-ринер 10» и в 1978—80 гг. со спутника «Пионер-Венера I». Таким образом, рисунки Дж. Д. Кассини и Ф. Бьянкини представляют лишь исторический интерес.
Попытки наземной радиолокации Венеры как в СССР, так и в США предпринимались в конце пятидесятых — начале шестидесятых годов. Первые удачные опыты наземного. радиолокационного картографирования Венеры относятся к периоду 1969—1972 годов. шзмерения проводились несколькими обсерваториями в различных длинах волн (А,=3,8 см; 12,5 см; 12,6 см; 70 см). На рис. 6—9 приведены некоторые карты и карты-схемы, построенные по результатам этих наблюдений на обсерваториях Голдстоун, Аресибо, Хайстек-Вестфорд.
В целом радиолокационные карты в общих чертах согласовывались между собой достаточно хорошо и свидетельствовали о том, что Венере свойственно определенное разнообразие форм рельефа. Этот вывод позднее был подтвержден при радиолокационном картографировании планеты с орбиты искусственных спутников «Пионер-Венера», «Венера 15 и 16».
Датировать начало наблюдений Луны невооруженным глазом и зарисовок видимых с Земли деталей ее поверхности, очевидно, едва ли возможно. Как пример таких зарисовок обычно приводят изображение видимого полушария Луны (визуальную карту Луны), выполненное У. Гильбертом до 1603 года т. е. за несколько лет до изобретения телескопа Г. Галилеем и начала телескопических наблюдений (рис. 15).
С 1610 года появляются изображения Луны, полученные на основе инструментальных наблюдений. Первыми в этом историческом начинании явились сам Галилео Галилей, поместивший ряд гравюр с изображением Луны в своем «Звездном вестнике», и Томас Харриот, наблюдавший Луну в тот же период и независимо от Галилея нарисовавший карту Луны, дав лунным деталям буквенные и цифровые обозначения (рис. 16, 17).
Последующее совершенствование телескопической техники привело уже во второй половине XVII века к заметным сдвигам в картографировании Луны. Об этом можно судить по дошедшим до нас картам того периода, число которых составляет несколько десятков. Среди их авторов встречаем такие известные имена, как Ян Гевелий, Франческо Гримальди, Дж. Кассини и др. (рис. 18—20). Для этих карт характерна возросшая детальность при отображении объектов поверхности, применение различных способов рисовки, упорядочение и оформление системы названий, в котором важную роль сыграл Дж. Риччоли, наконец, передача на картах явления либрации Луны.
Еще полстолетия спустя, с середины XVIII века лунные карты приобретают более современный вид. Для них разрабатываются системы координат, рассчитываются проекции, они снабжаются координатной сеткой. Первой такой картой становится карта Тобиаса Майера (рис. 21), она дает представление о географических координатах деталей лунного диска. Однако это по-прежнему однолистные мелкомасштабные карты, передающие изображение видимого полушария Луны в целом в ортографической проекции.
Только в XIX веке появляются многолистные карты Луны. При этом видимое полушарие делится на секции и составляются все более детальные в отношении рельефа поверхности карты отдельных секций. Одновременнно расширяется и номенклатура названий. Среди авторов этих карт прежде всего следует упомянуть В. Бэра и ш. Медлера (рис. 22), В. Лормана, Ю.Шмидта (рис.23). Сменив итальянскую и английскую школы, в лунной картографии надолго утверждается немецкая школа.
В первой половине XX века все еще продолжается составление лунных карт по визуальным телескопическим наблюдениям, хотя одновременно происходит накопление на обсерваториях обширных фотографических материалов. Создаются первые опорные каталоги, уточняется координатная привязка деталей рельефа. К наиболее значительным произведениям этого периода относят карты В. Гудакра, ш. Уилкинса, Ф. Фаута (рис. 24). Наибольший интерес среди них представляет карта Луны Ф. Фаута, которая считается шедевром визуальных телескопических наблюдений. Это многолистная карта масштаба 1:1 000 000, на которой отображено более 17 000 видимых с Земли деталей лунной поверхности.
Фотографирование Луны, начатое на стыке XIX и XX веков, привело к созданию целого ряда фотографических атласов и отдельных карт, подготовленных на различных обсерваториях мира. Среди них более полувека лучшим считался атлас М. Леви и П. Пюизё, составленный на Парижской обсерватории в период 1896—1909 годов. Русский исследователь Ф. Ф. Петрушевский предложил развернутый план физического изучения Луны, который, по существу, был планом подготовки геологических и других специальных карт ее поверхности и недр.
Наибольшая часть картографических произведений, использующих результаты наземного фотографирования Луны, приходится на период-1960—1970 годов. В это время уже появились первые материалы космических съемок. Однако атласы и карты, составленные по наземным данным, не потеряли актуальности. Здесь прежде всего следует упомянуть серию фотографических атласов, подготовленную Луно-планетной лабораторией Аризонского университета (США) под руководством Дж. Койпера (рис. 25, 26). В СССР в 1967 году вышла «Фотокарта видимого полушария Луны» масштаба 1:5 000 000, подготовленная сотрудниками ГАшШ под руководством Ю. Н, Липского (рис. 27)
Первые попытки зарисовать поверхность Марса с помощью телескопа относятся ко второй половине XVII века. Один из первых рисунков планеты был сделан в 1659 году X. Гюйгенсом (рис. 28), известным голландским астрономом и физиком. Для сравнения на рис. 29 приведен современный рисунок Марса. Последовавшие за этим два столетия отмечены появлением большого количества зарисовок, выполнявшихся опытными наблюдателями (Дж. Д. Кассини, У. Гершелем, ш. Шрётером, А. Секки и др). В результате появились первые карты Марса, пока еще не имевшие координатной сетки. На этих картах уже четко прослеживалось, однако, деление поверхности планеты на области трех типов, а именно: материковые (обширные, желтовато-оранжевые пространства), морские (темные, серовато-голубые пятна) и полярные (ярко-белые пятна у полюсов). штогом этого периода в картографировании Марса явилась карта Дж. Скиапарелли (рис. 30), который предложил, в частности, для наблюдаемых деталей систему названий, существующую и в настоящее время. Следует также отметить, что на карте Скиапарелли впервые большое внимание было уделено так называемым каналам (по-итальянски canale — водные протоки), наличие которых отмечал еще А. Секки и ряд других наблюдателей. Мысль об их искусственном происхождении завоевала себе немало сторонников среди наблюдателей. Наиболее горячим защитником системы каналов был американский астроном П. Лоуэлл. Его карта (рис. 31) заметно отличалась от карт Марса того времени отчетливой стилизацией деталей, сведением их в замкнутую геометрическую сеть. Спор о наличии каналов продолжался около 70 лет. Противники этой гипотезы интерпретировали наблюдаемые полоски и линии как цепочки пятен, границы областей и др. Примером такой интерпретации является карта Э. Антониади (рис.32), считавшаяся лучшей картой Марса вплоть до 50-х годов текущего столетия. Гипотеза каналов в конечном итоге оказалась несостоятельной.
В 1973 году Международный астрономический союз, как бы подводя черту наземным наблюдениям и стремясь упорядочить детали, наблюдаемые с Земли, выбрал карту Марса Г. де Моттони в качестве карты-основы для отображения наименований деталей альбедо, утвержденных специальной комиссией MAC (рис. 33).
Таким образом, на протяжении более чем трех столетий астрономических наблюдений был достигнут определенный прогресс в деле картографирования небесных тел. В случае Луны этот вклад оказался наиболее весомым и сыграл свою роль в начале космических исследований. В других случаях (как с Меркурием и Венерой) это был путь заблуждений и ошибок, который представляет сейчас лишь исторический интерес. Тем не менее все эти попытки способствовали расширению и углублению наших знаний о телах Солнечной системы.