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 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.
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:
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.
Very F.W. Astronomische Nachrichten. № 4696.
Вскоре после новолуния, когда Луна появляется на вечернем небе в виде узкого серпа, часто можно увидеть и неосвещенную солнцем сторону нашего спутника. Ночная сторона Луны светится бледно-серым. Особенно хорошо это сияние видно на фоне сумерек, когда контраст между ярко-освещенной и ночной сторонами не так велик. Это - .
Пепельный свет Луны. Молодая Луна над островом Эль-Йерро (Канарские острова), сфотографированная вечером 4 декабря 2013 года. Снимок сделан на камере Canon EOS 350D, объектив f=50 мм f/4, 3 кадра 1/2/4 с., ISO 200. © Matys Mrazek/Project-nightflight
Почему неосвещенная Солнцем, ночная сторона Луны светится? Как объяснить пепельный свет?
Представим себя на темной стороне Луны, той самой, что «излучает» пепельный свет. Солнца не видно, и на черном, как смоль, небе разбросаны тысячи звезд. Но в глаза бросается прежде всего Земля , шар, по диаметру почти вчетверо больше Луны на нашем небе и в 14 раз превосходящий ее по площади. Земля почти вся освещена Солнцем, ее фаза на небе Луны близка к «полноземлию». Отраженный Землей свет Солнца настолько ярок, что на Луне в это время можно преспокойно читать книги.
Следовательно, пепельный свет Луны - ничто иное, как отраженный спутником свет Земли! Именно поэтому в англоязычной литературе это явление называется Earthshine (пер. как «свет Земли»). Разумеется, наша планета не является самосветящимся телом; она, как и Луна, отражает часть падающего на нее солнечного света. Вот так, сложным путем, отразившись от Земли, а затем от Луны, солнечный свет возвращается к нам, уже на ночную сторону Земли (ведь мы видим пепельный свет по вечерам и ночью)!
Интересно, что Земля отражает гораздо больше света, чем Луна. Измеряя интенсивность пепельного света, подсчитано, что Земля на небе Луны в 64 раза ярче Луны на нашем небе. Так как площадь Земли на небе Луны только в 14 раз больше площади полной Луны, получается, что Земля отражает почти в 4,5 раза больше света, чем Луна. Действительно, поверхность Луны сложена в основном из темных скалистых пород и реголита. Она отражает в среднем 12% падающего на нее солнечного света. Земля более контрастное тело. Если вода отражает лишь 5% падающего света, то зелень травы и деревьев уже 25%, песок пустынь - 30%, а облака и снег - 80-85% солнечного света. В зависимости от времени года наша планета отражает от 32% до 52% падающего на нее света. (Доля отраженного и рассеянного небесным телом света называется «белизной» тела или специальным термином альбедо . Таким образом, альбедо Луны равно 0,12, а Земли - 0,32-0,52.)
Пепельный свет Луны можно сфотографировать даже на обычный цифровой фотоаппарат. Этот снимок сделан нашим читателем Тимуром Шуленовым в городе Павлодар (Казахстан). Камера Panasonic DMC-LS70, экспозиция 8 секунд. Фото: Тимур Шуленов
Интересно, что пепельный свет позволяет как следует рассмотреть неосвещенную сторону Луны даже в телескоп. Конечно, вид ночной Луны несколько небычен, так как на ее поверхности выделяются только объекты, имеющие высокое альбедо: светлые лучи, расходящиеся от кратеров Тихо, Коперник и других, яркие центральные горки некоторых кратеров, светлые пятна на морях и некоторые образования, вроде кратера Аристарх.
Тем не менее, полезно время от времени поглядывать и на «пепельную» сторону Луны, так как именно на неосвещенной Солнцем стороне Луны чаще всего замечают так называемые кратковременные лунные явления (КЛЯ). Это могут быть как неожиданное увеличение яркости некоторых объектов, так и появление на поверхности Луны светлых пятен. Среднее время наблюдения КЛЯ составляет 15 минут. Стоит заметить, что до сих пор, несмотря на многолетние наблюдения, ученые далеки от разгадки многих из кратковременных явлений. Наиболее правдоподобное объяснение считает большинство КЛЯ следствием тектонических процессов, происходящих на нашем спутнике.
Поиск и наблюдение КЛЯ представляют собой интереснейшее поле деятельности астронома-любителя. Но прежде чем приступать к изучению Луны в пепельном свете, нужно обязательно хорошо изучить детали рельефа спутника при свете солнечном, чтобы избежать различных недоразумений. Так, прекрасно видимый в пепельном свете кратер Аристарх неопытные наблюдатели часто принимают за вспышку света и так далее.
Луна над городом. На фоне вечерней зари пепельный свет виден отлично. Камера Panasonic DMC-LS70, экспозиция 6 секунд. Фото: Тимур Шуленов
В заключение отметим, что пепельный свет Луны хорошо виден не только после новолуния, когда мы видим на западе «молодой месяц», но и незадолго перед новолунием, когда «старый месяц» виден по утрам на востоке.
Почему все внимание в нашей Солнечной системе достается планетам? Есть факты о нашей собственной Луне, которые мы либо еще не знаем, либо узнали полвека назад, когда по ее поверхности прошлось двенадцать человек. Другие луны могут содержать жизнь или доказательство невероятно жестоких событий, которые изменили саму природу Солнечной системы. Некоторые луны просто симпатичные, как Харон. Что за Харон, спросите вы?
Плутон и его крупнейшая луна Харон заблокированы вместе в гравитационном танце, то есть всегда обращены лицом друг к другу. Ну и что? Это означает, что астронавт на Плутоне либо никогда не увидит Харон, либо тот будет висеть над его головой постоянно.
Наша Луна тоже заблокирована гравитацией Земли, и поэтому мы никогда не видим ее дальней стороны. Разница в том, что Земля намного больше Луны, поэтому заблокирована только Луна. Плутон и Харон почти одинаковых размеров и заблокированы друг другом. Как следствие, рождается странный эффект: если вы на дальней стороне Плутона, вы никогда не увидите Харон. На ближней стороны он будет в семь раз больше нашей Луны и будет висеть на небе в течение шести с лишним дней. Кстати, о нашей Луне.
Наша Луна не всегда была мертвой
Часть миссий «Апполона» заключались в том, чтобы люди ступили на нетронутую поверхность Луны, которая была холодной и мертвой в течение трех или четырех миллиардов лет. «Аполлон-15» и «Аполлон-17» нашли необычно высокие показатели тепла, но это могла быть ошибка инструментов. Никто не ожидал обнаружить там активные вулканы. Но оказалось, что динозавры порядка 70 миллионов лет назад - а также слоны и лошади на Земле, появившиеся 33 миллиона лет назад, - возможно, наблюдали горячие лавовые потоки на Луне. Когда-нибудь и мы могли такое наблюдать.
Астронавты «Аполлона-15» сделали снимки неровных пятен на базальтовых морях. Никто понятия не имел, что это такое, пока не появились более качественные снимки, начиная с 2009 года. С тех пор ученые поняли, что эти необычные пятна - удивительно юные вулканы. Было обнаружено 70 таких вулканов. Это открытие говорит о том, что недра Луны оставались горячими гораздо дольше, чем полагали ученые. Возможно, они по сей день частично расплавлены.
Луна отражает жизнь на Земле
Есть еще один свет, который мы видим на Луне: это слабое свечение неосвещенной части полумесяца. Оно называется «пепельный свет Луны», потому что появляется в результате освещения полной Земли в лунном небе, которое проливается на лунный ландшафт. Ученые пропустили этот пепельный свет через спектрометр и обнаружили «биосигнатуры» нашей атмосферы и растений. Биосигнатуры - это уникальные отпечатки спектра пепельного света, которые появляются в результате отражения солнечного света от растительности, океанов и облаков Земли. Да, космические аппараты NASA подтвердили, что на Земле есть жизнь.
Теперь, когда они знают, что искать, астрономы попытаются найти биосигнатуры в спектре пепельного света других планет в далеких солнечных системах. Они пока не готовы связаться с внеземной жизнью, но открытие такого пепельного света в качестве отражения жизни будет важным шагом в этом направлении.
Венера может пролить свет на происхождение нашей Луны
Многие эксперты утверждают, что Луна сформировалась, когда объект размером с Марс столкнулся с Землей во время ранних дней существования Солнечной системы. Это хорошее объяснение того, почему химия Луны так похожа на земную, но оно не удовлетворяет некоторых ученых. На недавней встрече, посвященной происхождению Луны, был поднят вопрос «Из чего сделана Венера?». Это хороший вопрос. Венера и Земля сформировались близко друг к другу в большом облаке пыли, из которого родилась наша Солнечная система. Они примерно одного размера, так почему же у Земли есть Луна, а у Венеры нет?
Никто не знает. Вся наша информация о Венере сводится либо к картинкам, либо данным, собранным орбитальными аппаратами. Образцы почвы, которых у нас нет, может быть единственным способом объяснить, отличается ли химически сестринская планета от Земли и Луны. Если это не так, и Венера обладает похожей на земную геохимией, откуда взялась Луна? От Венеры или Земли?
Луны показывают, что орбиты планет-гигантов могли быть другими
Астрономы называют луны, похожие на нашу, «правильными», потому что их орбиты, как правило, округлые и не имеют больших углов. Есть также «неправильные» луны, вращающиеся вокруг гигантских планет, - Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна - с орбитами, которые имеют странные углы и пути.
Ученые говорят, что эти неправильные луны все примерно одного размера. У каждой из планет-гигантов есть примерно одно и то же число таких спутников. Компьютерное моделирование показывает, что все эти неправильные луны могли быть кометами, которые были захвачены миллиарды лет назад, если бы на тот момент у гигантских планет были другие орбиты. Согласно этой теории, сдвиг планеты-гиганта также вызвал дождь комет и других обломков во внутренней солнечной системе, который также был известен как Поздняя тяжелая бомбардировка.
У лун могут быть луны (технически)
По крайней мере у одного астероида есть луна. Хотя не должно быть. Солнце намного больше астероида, поэтому должно было с легкостью украсть луну у этого астероида. Но этот астероид оказался достаточно далеко от Солнца, чтобы проявился эффект так называемой сферы Хилла. Сфера Хилла - это пространство вокруг объекта (скажем, Земли), в котором гравитация сильнее гравитации большего, но более далекого объекта (скажем, Солнца). Наша Луна вращается вокруг Земли, а не вокруг Солнца, благодаря земной сфере Хилла.
Теоретически любая луна, которая находится достаточно далеко от планеты, может обладать лунами в пространстве Хилла, но такого никогда не наблюдалось. Может быть, мы просто не видели таких пока. Тем не менее в этих процессах задействованы другие силы вроде крошечных вибраций гравитации - «приливных сил», - которые привели бы к тому, что подобия лун развалились бы или улетели. Так что, может быть, и нет никаких лун у лун. Но технически могут быть.
У Сатурна есть троянские луны
Сатурн - единственная планета в нашей Солнечной системе, у которой некоторые луны прячутся на орбите других лун. Тетис и Диона не одиноки в своем пути вокруг Сатурна. Позади и впереди каждого спутника следуют меньшие луны. Две орбиты, три луны на каждом.
Этот эффект не имеет ничего общего со сферами Хилла. Существуют стабильные лагранжевы точки впереди и позади Тетиса и Дионы. Эти точки находятся там, где гравитационное притяжение во внутреннем направлении точно соответствует внешней центростремительной силе маленьких троянских лун, которые движутся слишком быстро для своей весовой категории. Так что же случилось с другими лунами, которые не находились в стабильных лагранжевых точках? Они либо сбежали, либо столкнулись друг с другом, добавив материала к кольцам Сатурна.
Слоистая структура океана Ганимеда может прятать жизнь
В 90-х годах космический аппарат NASA «Галилей» посетил Юпитер и нашел доказательства того, что под ледяной поверхностью Ганимеда и нескольких других лун прячутся чрезвычайно соленые океаны. Поначалу ученые считали, что сильный холод и высокое давление на дне океана Ганимеда заморозили воду, тем самым снизив вероятность нахождения там жизни.
Согласно новой теории, океан Ганимеда представляет собой «трехслойный бутерброд» из льда, который чередуется с водой. Нижний слой представлен очень соленой водой. Экстремофилы скорее живут в воде, нежели во льду, и поскольку внизу могут существовать гидротермальные источники, похожие на земные, эта новая модель повышает шансы на то, что Ганимед может укрывать жизнь.
В 2022 году Европейское космическое агентство планирует запустить космический аппарат, который будет изучать Ганимед и, возможно, даже высадится на него.
Титан производит сырье для пластмасс
Джордж Карлин ошибался: природе не нужны люди, чтобы делать пластмассу. Крупнейшая луна Сатурна уже работает над этим. Титан - единственная луна в Солнечной системе с весьма примечательной атмосферой. Там туманно, сама погода ужасна. Идут дожди из метана и других углеводородов. Если ученые правы, атмосфера на этой луне должна быть такой же, как на Земле, но на нашей родной планете все значительно улучшилось. Когда солнечный свет попадает в углеводороды в атмосфере Титана, те разбиваются на части и образуют другие молекулы. Этот процесс похож на химический крекинг, который мы должны проводить с углеводородами здесь, на Земле, чтобы получить сырые ингредиенты для пластика. Космический аппарат «Кассини» обнаружил пропилен и этан на Титана. Их используют производители пластика для производства полипропилена и полиэтилена.
На Европе может быть жизнь
Европа - еще одна из тех ледяных лун Юпитера, которая может обладать подземным океаном. Правда, на Ганимед она не похожа. Большую часть ее поверхности покрывает оранжево-коричневый материал наряду с белым льдом. NASA назвало оранжево-коричневый материал Европы «неледяным компонентом», потому что никто толком не знает, что это. Однако астрогеолог NASA использовал инфракрасный свет, чтобы сравнить оранжево-коричневый материал с экстремальными бактериями на Земле. И заявил, что хотя никаких точных соответствий найдено не было, результаты были на удивление схожими.
Нет, жизнь на Европе пока обнаружена не была. Единственный способ проверить это наверняка - взять образцы. Европа очень далека и опасна для посещения из-за юпитерианской радиации. Но роботизированные аппараты вполне справятся с ее анализом. Возможно, NASA в ходе миссии Europa Clipper даже сбросит на нее роверы вроде тех, что сейчас на Марсе.
Впервые объяснить, что такое пепельный свет, удалось Леонардо да Винчи. Он понял, что эффект связан с отражённым светом Земли, падающим на неосвещённую Солнцем часть Луны. Но даже он – великий художник и мечтатель - не мог предположить, что в пепельном свете можно найти много интересного. Например – подпись жизни.
Луна, меняющая яркость от пепельной до ослепительной, дала жизнь легенде о возрождающейся птице Феникс
Филипп Гуди (Philip Goode), директор калифорнийской солнечной обсерватории в городке Биг Беар (Bear Solar Observatory), напоминает, что яркость пепельного света Луны может использоваться для точной оценки альбедо (отражательной способности) Земли.
По мнению Гуди, средние изменения альбедо Земли (которые можно наблюдать по изменениям пепельного света) связаны с изменением состояния облачного покрова, а толщина облачного слоя и его площадь зависят от температуры планеты.
Таким образом, изучая яркость неосвещённой Солнцем стороны Луны, можно узнать, как на Земле обстоит дело со всемирным потеплением: ведь чем больше облаков, тем больше энергии отражается в космическое пространство и меньше достигает поверхности.
Однако для науки интерес могут представлять отражательные характеристики не только Земли, но и других планет.
Свет, отражённый Землёй, падает на Луну и снова отражается на Землю в виде бледного свечения - пепельного света
Если подвергнуть изучению не только энергетические характеристики света, но и его спектральный состав, то можно узнать много интересного об отразившем излучение небесном теле. Несложно догадаться, что в спектре света, отражённого Землей, можно найти следы воды, метана, кислорода и прочих веществ, свидетельствующих об активной жизнедеятельности. Эту логику решил применить для исследований Уэсли Трауб (Wesley Traub), старший научный сотрудник NASA, занимающийся исследованием планет вне солнечной системы.
Правда, по словам Трауба, следы этих веществ в спектре могут быть только индикаторами жизни и не дают возможности делать однозначных выводов. Несмотря на это, Трауб надеется, что NASA посчитает нужным включить в проект поиска землеподобных планет вне Солнечной системы (Terrestrial Planet Finder) программу по изучению отражённого света.
Пессимизм Трауба не разделяет профессор Пилар Монтанес-Родригес (Pilar MontaÑés-Rodríguez) из технологического института Нью-Джерси (New Jersey Institute of Technology). В своих недавних исследованиях она рассказала о том, что в спектре пепельного света Земли она смогла обнаружить даже следы хлорофилла, который не оставляет сомнений о процветании жизни.
Конечно, возможность обнаружить следы хлорофилла в спектре на расстоянии десятков миллионов световых лет звучит довольно сомнительно. Монтанес-Родригес по этому поводу рассказала в своём докладе на симпозиуме Американского геофизического общества (American Geophysical Union), что под её руководством в течение целого года проводились эксперименты, которые моделировали сбор данных об отражённом свете Земли. После этого осталось соизмерить эти результаты с возможностями техники.
Свет от Земли (справа), отражающийся от поверхности Луны, существенно слабее, чем солнечный (здесь наложено два кадра). Однако информация о пепельном свете более ценна для поиска экстрасолнечной жизни
"Современные средства позволяют обнаруживать всё более удалённые миры. И если бы нашлась планета с такими характеристиками, следы хлорофилла в спектре были бы слишком нетипичными, чтобы остаться незамеченными. К сожалению, угловое расстояние между далёкими планетами и их звёздами слишком мало, и их свет был бы трудно различим между собой", – говорит профессор Монтанес-Родригес.
Однако эта ситуация уже не кажется серьёзной проблемой: ведь инженерам NASA в прошлом году удалось "заглушить" свет звёзд, мешающий рассмотреть их ближайшее окружение.
Поэтому нам пока остаётся надеяться, что исследователи разных областей смогут объединить свои усилия, и работа по изучению отражённого света экстрасолнечных планет скоро даст желаемые результаты.
Луна постоянно меняет свой облик: то она круглая, то в виде серпа (ущербная) и т.д. Именно поэтому к ней применимы слова «рождается», «растет» - как к живому существу. Оттого мифов и легенд о Луне существует множество. Но уже древние ученые знали, в чем действительная причина изменения «внешности» Луны. Дело в том, что Луна своего собственного света не излучает. Она сияет на небе за чужой счет, отражая к нам лучи Солнца.
Мы видим, что Луна появляется на небе не только ночью, но часто и днем. Тогда она кажется беловатым пятнышком на голубом фоне неба. Ночью Луна кажется очень яркой только потому, что вокруг темно, а ее поверхность залита сильным солнечным светом.
И форма Луны, конечно же, всегда одинаковая – круглая. Изменение ее формы – только кажущееся, как и ее свет. Солнце освещает только одну половину лунного шара - ту, которая к нему обращена. На этом полушарии Луны день. На другую половину Луны солнечные лучи не попадают, там ночь, потому эту неосвещенную часть диска нам не видно. Таким образом, меняется только расположение света и темноты на обращенном к нам полушарии Луны. Луна отражает только 7 % падающего на неё солнечного света. Так как Луна не светится сама, а лишь отражает солнечный свет, с Земли видна только освещённая Солнцем часть лунной поверхности.
Это видно, когда Луна имеет вид узкого серпа. В этом случае удается рассмотреть и остальную, темную часть диска. Она слабо светится на фоне неба за счет так называемого пепельного света .
Откуда же этот свет там берется? От Земли. Ведь наша планета, получая солнечный свет и отражая его от себя, при известных условиях довольно сильно освещает ночную сторону лунного шара. Пепельный свет Луны - слабое освещение её лучами Солнца, отражёнными от Земли. Луна обращается по орбите вокруг Земли, и тем самым угол между Землёй, Луной и Солнцем изменяется; мы наблюдаем это явление как цикл лунных фаз.
Луна по своему пути вокруг Земли освещается Солнцем, она сама не светится.
Последовательное изменение видимой Луны на небе.
Луна проходит следующие фазы освещения:
- новолуние - состояние, когда Луна не видна (состояние 1 на рисунке)
- Неомения - первое появление Луны на небе после новолуния в виде узкого серпа
- первая четверть - состояние, когда освещена половина Луны (состояние 3 на рисунке)
- полнолуние - состояние, когда освещена вся Луна целиком (состояние 5 на рисунке)
- последняя четверть - состояние, когда снова освещена половина луны (состояние 7 на рисунке).
Таким образом, когда мы видим «молодую» Луну с вогнутой и выпуклойстороной, то должны понимать, что ее выпуклая часть – это действительно край лунного полушария, а вот вогнутая сторона – это не граница полушария, а только граница его освещенной и неосвещенной частей. Линию, разделяющую эти две части Луны (освещенную и неосвещенную), называют терминатор .Терминатор постепенно перемещается по диску Луны, в этом и состоит явление смены лунных фаз.
Итак, Луна светит отраженным солнечным светом, и если бы Солнце вдруг перестало светить, то погасла бы и Луна. Но Солнце светит всегда, а Луна во время лунных затмений гаснет.
Первым около 1508 г. правильно объяснил, почему растущая Луна вечером видна целиком и почему её большая часть пепельного цвета, Леонардо да Винчи. Дело в том, что эта часть Луны вечером освещена светом, отражённым от Земли. Леонардо показал, что Луна вообще не светит сама, как думали прежде.
«Некоторые полагали, что Луна имеет некоторое количество собственного света. Такое мнение ложно, ибо они основывали его на той светлоте, которая видна между рогами растущей Луны... Такая светлота порождается в это время от нашего Океана и внутренних морей, которые освещаются уже зашедшим Солнцем» («Лестерский кодекс»).
Загрузка...