Папярэдняя старонка: Тихов Г. А.

Аўтар: Тихов Г.А.,
Дадана: 08-05-2011,
Крыніца: Тихов Г.А. Пепельный свет Луны // Природа. 2010. №7. C.78-80.

Объяснение пепельного света. - В ясные вечера ранней весны, когда над западной частью горизонта видна молодая Луна в виде узкого серпа, не трудно заметить и остальную часть Луны, освещенную гораздо слабее, чем серп. Этот слабый свет и носит наименование пепельного света Луны. Пепельный свет хорошо виден также осенью, на востоке.

Причина этого явления хорошо известна со времен Леонардо да Винчи и Местлина, учителя Кеплера, впервые давших верное объяснение пепельному свету. Объяснение Местлина опубликовано в 1604 г. в сочинении Кеплера «Astronomiae pars optica», объяснение же Леонардо да Винчи, данное на сто лет раньше, найдено в его рукописях.

Представим себе момент, когда Луна проходит между Землей и Солнцем. Если центры всех трех светил лежат близко от одной прямой линии, то для наблюдателя с Земли произойдет полное или частное солнечное затмение. Если же Луна удалена более значительно от прямой Земля - Солнце, то она не будет видна на диске Солнца. Момент прохождения Луны в ближайшем расстоянии от прямой Земля-Солнце носит название новолуния. В этот момент к Земле обращена темная, не освещенная Солнцем сторона Луны, и мы ее не видим вовсе. Но что увидели бы мы, глядя в этот момент с Луны на Землю? Обращенная к Луне сторона Земли обращена в то же время и к Солнцу, а потому с Луны мы увидели бы Землю в виде полного освещенного диска, так сказать, «полноземелие». Этот свет «полной» Земли должен освещать Луну весьма значительно, гораздо сильнее, чем то освещение, которое посылает на Землю полная Луна, так как земной диск, видимый с Луны, имеет поверхность приблизительно в 13 раз большую, чем поверхность Луны, видимая с Земли. За несколько дней до новолуния или через несколько дней после него, когда Луна удалена на некоторое расстояние от прямой Земля - Солнце, мы видим небольшую часть освещенной Солнцем ее поверхности в виде узкого серпа. В это самое время Земля с Луны кажется несколько «ущербленной», но все еще весьма яркой. Земля освещает Луну, и мы видим пепельный свет рядом с серпом, освещенным самим Солнцем.

Это и есть верное объяснение пепельного света. Как оно ни просто, людям понадобилось несколько тысячелетий занятия астрономией, чтобы найти его.

До Леонардо да Винчи и Местлина одни объясняли пепельный свет фосфоресценцией Луны, другие (напр., философ древности Посидоний) - тем, что вещество Луны прозрачно. Знаменитый астроном XVI века Тихо Браге объяснял пепельный свет Луны освещением ее поверхности планетой Венерой.

Интерес изучения пепельного света.

Пепельный свет дает прекрасный способ сравнить яркость Земли, освещенной Солнцем, с яркостью самого Солнца. В самом деле, яркий серп и пепельный свет Луны представляют собою части одного и того же тела, освещенные соответственно Солнцем и Землею. Поэтому, измерив отношение яркости серпа и пепельного света, можно получить отношение яркости Солнца и Земли. Мы как бы получаем возможность взглянуть на нашу Землю с Луны.

Впервые инструментальные сравнения яркости пепельного света и серпа Луны были произведены в 1850 г. французскими астрономами Арого и Ложие.

Прошло целых 60 лет без новых исследований пепельного света, и только в последние 2 года появились работы, посвященные этому вопросу.

Американский астроном Вери [1] произвел в 1911 и 1912 гг. целый ряд сравнений яркости пепельного света с яркостью серпа. Из этих сравнений, а также из измерений Арого и Ложие Бери пришел к очень интересному и важному выводу относительно отражения солнечного света Землею. Оказалось, что Земля отражает свет в неменьшей степени, чем планета Венера, которая превосходит в этом отношении все остальные планеты.

Известно, что на Венере никогда не видно каких-либо резких и определенных подробностей. Видимые на ней пятна всегда очень слабы и неопределенны. Из этого, а также из сильной отражательной способности Венеры заключили, что она всегда покрыта густыми облаками, закрывающими от нас самую ее поверхность.

Исследования Вери приводят к мысли, что Земля наша, рассматриваемая из пространства, весьма схожа с Венерой. Земля также весьма ревниво скрывает от посторонних взоров свою поверхность, закутываясь атмосферой и облаками.

Цвет пепельного света.

Несколько лет тому назад мне пришла в голову мысль исследовать при помощи фотографии цвет пепельного света, чтобы таким образом составить понятие о том, какого цвета кажется из пространства наша Земля. Для решения этой задачи я начал производить

снимки пепельного света и серпа через разные светофильтры: красный, желтый, зеленый и фиолетовый. На каждой пластинке фотографировался с длинной выдержкой пепельный свет, а рядом - несколько раз (с короткими выдержками разной продолжительности) серп; при этом выдержки для серпа были, на основании предварительных опытов, таковы, чтобы на каждой пластинке получались среди других и такие изображения серпа, яркость которых равна по возможности яркости пепельного света. Такая серия пластинок позволила определить яркость пепельного света относительно серпа в разных цветах. Таким образом, явилась возможность сравнить цвет Земли с цветом Солнца, так как, повторяем, пепельный свет - это есть Луна, освещенная Землею, а яркий серп - Луна, освещенная Солнцем.

Здесь я приведу вкратце результаты моих исследований, напечатанных весною текущего года в №62 «Известий Николаевской Главной Астрономической Обсерватории в Пулкове».

Считая для простоты яркость серпа во всех лучах одинаковой, я получил для пепельного света следующие относительные яркости в разных цветах, причем яркость в фиолетовых лучах принята за единицу.

Лучи	Красные	Желтые	Зеленые	Фиолетовые
Яркость пепельного света	0.49	0.57	0.68	1.00

Из этой таблицы видно, что сравнительно с серпом пепельный свет вдвое богаче фиолетовыми лучами, чем красными; при этом яркость увеличивается весьма последовательно при переходе через лучи желтые и зеленые.

Уже отсюда мы можем заключить, что Земля, рассматриваемая из пространства, имеет голубоватый цвет.

Это заключение, естественно, привело к мысли, что в отражении Землею света в пространство значительную роль играет наша атмосфера, которая, вероятно, и придает Земле голубоватый цвет. Ввиду этого раньше, чем идти дальше, мы сделаем небольшое отступление для объяснения голубого цвета нашего неба.

Теория голубого цвета неба.

В работе, появившейся в 1871 г., и в последующих английский ученый лорд Рэлей (Rayleigh) дал полную и вполне строгую теорию голубого цвета неба, на основании которой этот цвет происходит от рассеяния света молекулами воздуха и взвешенными в нем посторонними частицами. Если диаметры этих частиц малы сравнительно с длиною световых волн, то количество рассеянного ими света обратно пропорционально четвертой степени длины волны. Так, например, крайние фиолетовые лучи имеют длину волны в два раза меньшую, чем крайние красные, а потому первые рассеиваются в 16 раз сильнее, чем последние.

По мере увеличения частиц рассеяние лучей разных цветов выравнивается, и цвет неба становится белесоватым. Таково изменение цвета неба с приближением к горизонту, где мы видим более низкие части атмосферы, в которых взвешены сравнительно крупные частицы пыли, дыма и т.п.

Наконец, если диаметры частиц больше, чем длина волны, то лучи всех цветов разбиваются одинаково и мы наблюдаем цвет совершенно белый, как, например, цвет облаков. Анализ света, отраженного Землею. - Пользуясь теорией лорда Рэлея, мы можем разделить свет Земли на две части: 1) свет, отраженный облаками и вообще крупными частицами, и 2) свет, рассеянный самим воздухом и частицами, диаметр

которых меньше длины волны.

Применение способа наименьших квадратов к найденным выше значениям яркости пепельного света в разных лучах привело нас к следующим результатам:

Лучи	Красные	Желтые	Зеленые	Фиолетовые
Наблюденная яркость	0.49	0.57	0.68	1.00
Составляющая 1	0.44	0.44	0.44	0.44
Составляющая 2 наблюденная	0.05	0.13	0.24	0.56
Составляющая 2 вычисленная	0.08	0.14	0.19	0.57
Вычисление +/- наблюдение	+0.03	+0.01	-0.05	+0.01

Из последней строки явствует, что согласие наблюдений с теорией весьма удовлетворительно. Мы видим, что рассеяние света самим воздухом (составляющая 2) играет весьма значительную роль в свете, посылаемом Землею в пространство. Эта составляющая мало заметна в красных лучах, но затем она быстро увеличивается и в фиолетовых лучах уже значительно превосходит составляющую 1. Составляющие эти равны друг другу в синих лучах.

Таким образом, цвет Земли представляет смесь нормальной синевы неба с значительным количеством белого света; иными словами, Земля имеет цвет сильно белесоватого неба. Смотря на Землю из пространства, мы увидели бы диск указанного цвета и едва ли различили бы какиелибо подробности самой земной поверхности. Громадная часть падающего на Землю солнечного цвета успевает рассеяться в пространство атмосферой и всеми ее примесями раньше, чем дойдет до поверхности самой Земли. А то, что отражается самою поверхностью, успеет опятьтаки сильно ослабеть вследствие нового рассеяния в атмосфере.

Исследованиями цвета пепельного света Луны занимался также на обсерватории Русского общества любителей мироведения в Петрограде С.С.Гальперсон. Его исcледoвaния подтвердили найденный мною факт богатства пепельного света фиолетовыми лучами (см. «Известия Русск. Астр. Общ.», №9, 1914 г.).

Изменения в окраске и яркости пепельного света.

Мы нашли, что пепельный свет происходит от освещения Луны светом, отраженным на

шей атмосферой и всем, что в ней взвешено, а потому, если меняется отражательная способность атмосферы в целом, то должны меняться яркость и цвет пепельного света.

Что отражательная способность нашей атмосферы в целом меняется, об этом можно судить по многим фактам. Над каждым данным местом изменения отражательной способности атмосферы очевидны и зависят от облачности неба, прозрачности воздуха и от других метеорологических элементов. Эти изменения в разных местах могут взаимно уравновешивать друг друга, но, несомненно, не всегда. Бывают целые месяцы необыкновенной облачности или ясности, захватывающих громадные пространства земной поверхности. Кроме того бывают периоды, когда вся земная атмосфера становится как бы загрязненной вулканической или даже космической пылью, вызывающей особенно яркие зори. Все это вызывает изменение отражательной способности нашей атмосферы в целом и, как в зеркале, должно отражаться на яркости и цвете пепельного света. Из этого видно, какой интерес представляют систематические наблюдения пепельного света Луны. Исследуя пепельный свет, мы изучаем нашу Землю в том виде, она как видна из пространства.

---

[1] Very F.W. Astronomische Nachrichten. № 4696.

 

Top