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月面学は、月の表面と物理的特徴を研究する学問です（月の地理学、またはセレノデシーとも呼ばれます）。[ 1 ]地理学や地形学と同様に、月面学は惑星科学の分野における下位分野です。歴史的に、月面学者の主な関心事は、月の地形を地図化して命名し、海、クレーター、山脈、その他のさまざまな特徴を特定することでした。
この作業は、宇宙開発初期に周回探査機によって月の表側と裏側の高解像度画像が取得されたことで、ほぼ完了しました。しかし、月のいくつかの領域、特に極付近は依然として画像が不十分であり、クレーターの深さなど多くの地形の正確な位置は数キロメートルの誤差があります。今日、月面図学は月科学の一分野とみなされており、月科学は一般的に単に「月科学」と呼ばれています。
「セレノグラフィー」という言葉は、ギリシャ語のΣελήνη（Selene、月を意味する）とγράφω（graphō、書くことを意味する）に由来する。
月が完全に滑らかではないという考えは、少なくとも紀元前450年頃にまで遡り、デモクリトスは月の「高い山々と窪んだ谷」がその模様の原因であると主張した。[ 2 ] 15世紀末には本格的な月面図作成が始まった。1603年頃、ウィリアム・ギルバートは肉眼観察に基づいて最初の月の図を作成した。
その後すぐに他の人々もこれに続き、望遠鏡が発明された当初は精度が低い図面が作成されたが、光学技術の進歩と並行してすぐに改良された。18世紀初頭には月の秤動が測定され、月の表面の半分以上が地球上の観測者から見えることが明らかになった。1750年、ヨハン・マイヤーは天文学者が月の地形を特定できる最初の信頼できる月座標を作成した。
月面地図作成は、1779年にヨハン・シュレーターが月の地形の綿密な観測と測定を開始したことで体系化されました。1834年、ヨハン・ハインリヒ・フォン・メードラーは、4枚のシートからなる最初の大型月面地図を出版し、『普遍月面図』を出版しました。[ 3 ] 1840年3月、JW・ドレーパーが5インチ反射望遠鏡を使用して月のダゲレオタイプを作成し、天文学に写真術を導入するまで、すべての月面測定は直接観測に基づいていました。当初、画像は非常に低品質でしたが、 200年前の望遠鏡と同様に、その品質は急速に向上しました。1890年までに、月面写真は天文学の認知された下位分野となりました。
20世紀には、月面探査技術がさらに進歩した。1959年、ソ連の宇宙船ルナ3号は月の裏側の写真を送信し、史上初めて月の裏側を捉えた映像を届けた。 1961年から1965年にかけて、アメリカ合衆国はレンジャー宇宙船を打ち上げ、月面に衝突する直前まで月面を撮影した。1966年から1967年にかけては、ルナ・オービターが軌道上から月を撮影した。 1966年から1968年にかけては、サーベイヤーが月面を撮影し、軟着陸に成功した。
ソ連のルノホート1号（1970年）と2号 （1973年）は、月面を約50kmにわたって走行し、月面の詳細な写真を撮影した。クレメンタイン探査機は、月面地形のほぼ全球的な地図と多波長画像を初めて取得した。その後のミッションでは、解像度が向上した写真が送信された。
月は、レーザー高度計やステレオ画像解析などの手法で測定されており、いくつかの探査ミッションで得られたデータも含まれています。最も目立つ地形は、月の裏側にある巨大な南極エイトケン盆地で、ここは月の最低標高域となっています。最高標高域はこの盆地のすぐ北東に位置しており、この領域は南極エイトケン盆地への斜め衝突イベントの際に堆積した厚い噴出物堆積物である可能性が示唆されています。海インブリウム、セレニタティス、クリシウム、スミティイ、オリエンターレなどの他の大きな衝突盆地も、地域的に標高が低く、縁が隆起しています。
月の形状のもう1つの特徴は、標高が平均して月の裏側の方が表側よりも約1.9 km高いことです。地殻がアイソスタシー平衡状態にあり、地殻の密度がどこでも同じであると仮定すると、標高が高いほど地殻が厚くなることになります。重力、地形、地震データを使用すると、地殻の厚さは平均して約50 ± 15 kmで、裏側の地殻は平均して表側よりも約15 km厚いと考えられています。[ 4 ]
月を描いた最古の図は、アイルランドのミース州ノウスの通路墓で発見された。この墓は炭素年代測定により紀元前3330～2790年と推定されている。[ 5 ] 1500年頃、レオナルド・ダ・ヴィンチは月のスケッチを描き、注釈を加えた。16世紀後半、ウィリアム・ギルバートは月の表面の特徴を12箇所記した月の絵を描いた。これは死後『De Mondo Nostro Sublunari Philosophia Nova』に収録されて出版された。望遠鏡の発明後、トーマス・ハリオット（1609年）、ガリレオ・ガリレイ（1609年）、クリストフ・シャイナー（1614年）が月の絵を描いた。[ 6 ]
1645年、ミヒャエル・ファン・ラングレンは望遠鏡による観測に基づいて月の表面地形に名前を付けた。彼の命名の多くは明らかにカトリックに由来するもので、クレーターにはカトリック王族にちなんだ名前が、岬や岬峰にはカトリックの聖人にちなんだ名前が付けられた。月の海は、地球の海や大洋にちなんでラテン語で命名された。小さなクレーターには、天文学者、数学者、その他の著名な学者にちなんだ名前が付けられた。
1647年、ヨハネス・ヘヴェリウスは、ヴァン・ラングレンの作品に対抗する『セレノグラフィア』 、すなわち最初の月面図を著した。ヘヴェリウスはヴァン・ラングレンの命名法を無視し、地球の地形に基づいて月の地形に名前を付けた。そのため、月の地形名は、地球上の対応する地形の地名と一致するようにした。特に、地球の地形は古代ローマやギリシャ文明によって命名されていた。ヘヴェリウスのこの著作は、同時代のヨーロッパの天文学者に影響を与え、『セレノグラフィア』は1世紀以上にわたり、月面学の標準的な参考書となった。
北イタリアに住んでいたカトリックの司祭であり学者でもあったジャンバッティスタ・リッチョーリ神父（イエズス会）は、現在のラテン語の月名体系を考案しました。彼の著書『アルマゲストゥム・ノヴム』は、当時の天文学的思考と最新の研究成果をまとめたもので、1651年に出版されました。特に、彼は太陽中心説と地球中心説の両方を含む様々な宇宙論モデルの賛否両論を概説しました。『アルマゲストゥム・ノヴム』には当時の知識に基づいた科学的な参考資料が収められており、ヨーロッパ中の教育者によって広く利用されました。この天文学の手引書は既に時代遅れとなっていますが、その月名体系は今日でも使用されています。
『アルマゲストゥム・ノヴム』に描かれた月の図は、同じイエズス会士で教育者でもあったフランチェスコ・グリマルディ神父によって描かれた。月の名称は、見える月面をローマ数字でIからVIIIまで番号付けされた八分円に分割したものに基づいている。八分円Iは北西部分を指し、それ以降の八分円は方位に合わせて時計回りに進んでいく。したがって、八分円VIは南に位置し、クラヴィウス・クレーターとティコ・クレーターが含まれる。
ラテン語の命名法は2つの要素から成り立っていました。1つ目はterrae（陸地）とmaria（海）という広範な地形を表すもので、2つ目はクレーターを表すものでした。リッチョーリは、気候現象など、歴史的に月が原因とされてきた様々な状態の名前から派生した月の地名を考案しました。例えば、危機の海（「Mare Crisium」）、平穏の海（「Mare Serenitatis」）、豊穣の海（「Mare Fecunditatis」）などがありました。また、雨の海（「Mare Imbrium」）、雲の海（「Mare Nubium」）、寒冷の海（「Mare Frigoris」）もありました。
月の海と海の間の地形的特徴は、同様に命名されていましたが、月の海自体の地名とは正反対の名称でした。例えば、不毛の地（「Terra Sterilitatis」）、高温の地（「Terra Caloris」）、生命の地（「Terra Vitae」）などです。これらの高地の名称は、後の地図では置き換えられました。完全なリストについては、 「月面の特徴一覧」を参照してください。
多くのクレーターは、それが位置する八分円にちなんで命名された。第1、第2、第3八分円のクレーターは、主にプラトン、アトラス、アルキメデスといった古代ギリシャの人物にちなんで命名された。第4、第5、第6八分円の中央付近のクレーターは、ユリウス・カエサル、タキトゥス、タルンティウスといった古代ローマ帝国の人物にちなんで命名された。月面図の南半分付近のクレーターは、中世ヨーロッパやアラビア地域の学者、作家、哲学者にちなんで命名された。
第 V、VI、VII 象限の外側の極限と、第 VIII 象限全体は、ジャンバッティスタ・リッチョーリと同時代の人物にちなんで命名された。第 VIII 象限の特徴は、コペルニクス、ケプラー、ガリレオにもちなんで命名された。これらの人物は、カトリック教会への敬意を表して、「古代人」から遠く離れたこの象限に「追放」された。ネクタリスの海周辺の多くのクレーターは、ヴァン・ラングレンの命名法に従って、カトリックの聖人にちなんで命名された。しかし、それらはすべて何らかの形で天文学と関連していた。後の地図では、地名から「聖人」が削除された。
ジャンバッティスタ・リッチョーリの月命名法は、彼の著書『アルマゲストゥム・ノヴム』の出版後、広く用いられるようになり、その地名の多くは現在も使用されている。この体系は科学的に包括的であり、雄弁で詩的な文体と評され、同時代の人々に広く受け入れられた。また、新たな地名を追加することで容易に拡張できるという利点もあった。この体系は、ヴァン・ラングレンとヘヴェリウスの命名法に取って代わった。
後世の天文学者や月面地図製作者は、地名を追加して命名法を拡充した。中でも最も著名なのはヨハン・H・シュレーターで、彼は1791年に『 Selenotopografisches Fragmenten』（月面地名断片）と題した非常に詳細な月の地図を出版した。シュレーターがリッチョーリの命名法を採用したことで、それは普遍的な月面命名法として定着した。1935年、国際天文学連合（IAU）の投票により、600の月面地名を含むリッチョーリの月面命名法が、普遍的に公式かつ教義的なものとして確立された。
1960年代、国際天文学連合（IAU）は月の命名法を拡張・更新したが、新たな地名は故科学者を称えるものに限られていた。ソ連の宇宙船が月の裏側を撮影した後、新たに発見された地形の多くはソ連の科学者や技術者を称えて命名された。IAUはそれ以降のすべての新たな月の地名を命名した。一部のクレーターは宇宙探検家を称えて命名された。
ヨハン・H・メードラーは衛星クレーターの命名法を考案した。主要クレーターを取り囲む副クレーターは文字で識別された。これらの副クレーターは、例外はあるものの、通常は関連するクレーターよりも小さかった。クレーターには「A」から「Z」までの文字が割り当てられ、「I」は省略された。クレーターの地名の大部分が男性名詞であったため、主要クレーターは総称して父称クレーターと呼ばれた。
衛星クレーターへの文字の割り当ては、当初はやや無作為だった。文字は通常、位置ではなく重要度順に割り当てられていた。優先順位は、望遠鏡による観測時の太陽光の照射角度によって決まり、これは月の昼間で変化する可能性があった。多くの場合、割り当ては一見ランダムに見えた。いくつかのケースでは、衛星クレーターは、関連付けられていない主要クレーターにより近い位置にあった。
父称クレーターを識別するために、メードラーは、関連する主要クレーターに最も近い地形の中央付近に識別文字を配置した。この方法には、補助的な地形にラベルを付ける際に、主要クレーターの地名を地図から省略できるという利点もあった。
時が経つにつれ、月面観測者たちは多くの衛星クレーターに人名にちなんだ名前を付けるようになった。国際天文学連合（IAU）は1919年に月面地形の命名権を掌握した。これらの地形の命名委員会は、クレーターや谷を識別するためにローマ字の大文字を使用する慣例を正式に採用した。
1966年までに月の裏側の適切な地図が入手可能になると、ユーウェン・ウィテカーは、衛星地形を、それらが関連付けられている主要クレーターに対する位置の角度に基づいて命名した。主要クレーターの真北に位置する衛星クレーターは「Z」と識別された。次に、主要クレーターの周囲の360°の円全体を、24時間時計のように24等分した。時計回りに各「時間」の角度には、1時の位置にある「A」から始まる文字が割り当てられた。「I」と「O」の文字は省略され、結果として24文字になった。したがって、主要クレーターの真南にあるクレーターは「M」と識別された。
月には垂直基準として使用できる平均海面が存在しない。NASAの月探査機LROに搭載されているUSGSの月周回レーザー高度計（LOLA）は、公称月の半径1,737.4 km（1,079.6 mi）を使用するデジタル標高モデル（DEM）を採用している。[ 7 ] 月のジオイドであるセレノイドは、GRAIL双子衛星によって重力測定されている。 [ 8 ]
以下に挙げる歴史的に重要な月面地図および月面図鑑は、出版年月順に並べられています。
の月の谷と山。
