В 2013 году на Луну мягко села автоматическая межпланетная станция Китайского космического агентства Chang'e 3. Она высадила небольшой луноход Yutu на поверхность. Оба космических аппарата были оснащены цветными цифровыми фотокамерами, производили съемку друг друга и окружающей местности. И точно так же, несмотря на глубокие тени и уступающий пленочным камерам динамический диапазон, китайские аппараты смогли увидеть неосвещенные детали поверхности Луны и элементы конструкции друг друга.

Затененное колесо «Лунохода-1»; затененные камни, снятые панорамными камерами «Лунохода-2». Роскосмос/ГЕОХИ РАН

Спускаемый аппарат Chang'e 3 (слева) и луноход Yutu (справа). CNSA/CLEP

В 2019 году китайская космонавтика повторила прежнее достижение, только на этот раз посадку автоматического аппарата Chang'e 4 произвели на обратную сторону Луны. Луноход Yutu 2 успешно вышел на поверхность и приступил к исследованиям. Его снимки также позволяют рассмотреть элементы Chang'e 4 в тени.

Разгадка секрета видимости в лунной тени довольно проста: дополнительное освещение в лунной тени дает не рассеянный атмосферой свет, а отраженный. На Луне источником света выступает не только Солнце, но и поверхность самой Луны, отражающая солнечные лучи. На видимую сторону естественного спутника Земли еще поступает свет, отраженный от нашей планеты, но в дневное время ее вклад незначителен. Во время съемки с близкого расстояния добавляется еще один источник отраженного света – сам фотографирующий. Это особенно актуально для астронавтов, которые носили белые скафандры, цвет которых специально был выбран так, чтобы эффективно отражать солнечный свет и спасать от перегрева. Советские луноходы также были завернуты в белую светоотражающую теплоизоляцию.

Почему на лунных снимках некоторые тени не параллельны?

КРАТКИЙ ОТВЕТ: Тени на фотографиях с Луны кажутся непараллельными из-за неровностей грунта и эффекта перспективы.

Если внимательно просматривать снимки, полученные в ходе программы Apollo, то можно обратить внимание на тени, направленные под разными углами. Они также стали поводом для сомнений в достоверности лунных кадров и полетов людей на Луну. Ведь там должен быть один наиболее яркий и достаточно удаленный источник света, лучи которого практически параллельны, поэтому и тени должны быть параллельны.

Благодаря эффекту перспективы тени от параллельных солнечных лучей кажутся непараллельными. Фото автора

Видимое направление тени не всегда параллельно. Белые линии указывают видимое направление теней на снимках Apollo 14, «Лунохода-2» и Yutu. NASA, Роскосмос/ГЕОХИ РАН, CNSA/CLEP

В параллельности лунных теней можно убедиться при помощи спутниковой съемки в вечернее или утреннее время.

Когда же наблюдатель находится на поверхности и наблюдает ее под острым углом, то он видит не фактическое положение тени, а только ее проекцию, доступную взгляду. Так, любая достаточно удаленная тень от достаточно крупного объекта будет казаться параллельной поверхности, независимо от своего фактического направления.

Это можно видеть не только на Луне, но и на Земле, если не мешает трава и на местности есть неровности с выступающими камнями. Например, для таких целей хорошо подходит Камчатка в окрестностях вулкана Толбачик, неподалеку от тех мест, где проходили испытания советских планетоходов.

Не меньшую роль играет эффект перспективы, весьма заметный на широкоугольных снимках и панорамах. Благодаря этому эффекту мы можем видеть сходящиеся у горизонта железнодорожные рельсы, хотя они и параллельны на всем протяжении.

Кроме того, на видимое направление тени может влиять форма отбрасывающего ее объекта, рельеф местности, положение камеры или наблюдателя.

Почему на снимках с Луны не видно звезд?

КРАТКИЙ ОТВЕТ: Съемка на Луне проводилась в условиях дневного освещения, а звезды намного тусклее поверхности Луны. Тем не менее звезды неоднократно снимались в ходе программы Apollo: с поверхности Луны через телескоп, установленный в тени лунного модуля, и с теневой стороны окололунной орбиты.

На многочисленных снимках и кинопленках, снятых астронавтами на Луне, совсем не видно звезд. Несмотря на то что на поверхности там практически вакуум и мы видим черное небо, никаких иных источников света, кроме Солнца и Земли, на лунном небе не заметно. Более того, и на многих современных кадрах из космоса, снятых с Международной космической станции, абсолютно черное беззвездное небо.

Это совершенно противоречит нашему ожиданию, ведь известно: чем выше в горы, тем больше звезд можно увидеть на ночном небе. Недаром крупные астрономические обсерватории строят как можно выше в горах. И весь наш опыт говорит о том, что в космосе должно быть бескрайнее звездное небо, которое все видели в «Звездных войнах», «Чужих», «Аватаре» и многих других фильмах и мультфильмах, на которых выросло не одно поколение.

Съемка через один и тот же иллюминатор МКС: «днем», когда станция освещается Солнцем, и «ночью» – в тени Земли. Роскосмос, NASA

Космос без звезд нам кажется ненастоящим, однако реальность не всегда соответствует нашим ожиданиям.

Если же говорить про обычные дневные снимки советских и китайских спускаемых аппаратов и луноходов, то и на них не видно звезд.

Небо (слева направо) над луномобилем Apollo 17; на фоне солнечной батареи «Лунохода-2» (видимые белые точки – это шум); на панораме лунохода Yutu 2. NASA, Роскосмос/ГЕОХИ РАН, CNSA/CLEP

Разумеется, звезды в космосе видны, и можно найти в воспоминаниях и интервью многочисленные восторги космонавтов и астронавтов по поводу красоты и бесчисленного множества звезд. Ориентация по звездам входила в штатные средства управления кораблем Apollo, для чего на корабле специально имелся секстант (инструмент для навигации по звездам)

Телескоп, установленный на лунном модуле, позволял астронавтам определить расположение места посадки по звездным картам.

На многих космических аппаратах установлены звездные датчики для навигации и ориентирования в ходе полета. Звездные датчики – это простые фотокамеры, в памяти которых записаны яркие звезды и созвездия, помогающие определить, в какую сторону развернут аппарат. То есть не только космонавты, но и фотокамеры вполне способны увидеть звезды в космосе. Экипаж МКС любит снимать и выкладывать серии снимков с полярными сияниями, светом земных городов, вспышками молний в облаках и, конечно, звездным великолепием космоса.

Ночная Земля (собственное свечение атмосферы), Венера, Луна и звезды – взгляд с МКС. NASA

В то же время некоторые космонавты и астронавты утверждают, что звезд не видели, но с уточнением, что речь идет о наблюдениях невооруженным