Пепельный свет луны. Сакарчупа «Чистый свет луны»

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.

Оказывается, за новолунием также интересно наблюдать - когда Луна представляет собой узкий серпик, на ней можно иногда увидеть наше собственное отражение. Этот феномен назван пепельным светом Луны.

Ученые заявляют, что различия в отражении света континентами и океанами Земли может быть замечено на Луне. Отслеживая изменения в пепельном свете по мере вращения Земли, ученые измерили изменения яркости, которые соответствуют блестящим зеркальным отражениям от океанов и более тусклыми отражениями от Земли.

Освещенная Солнцем растущая часть Луны заблокирована фильтром. Это позволяет исследователям измерять пепельный свет Луны, как показано внизу слева.

Наличие пепельного света впервые было предположено Леонардо Да Винчи. Этот свет видим только тогда, когда Луна отражает немного солнечного света, иначе солнечный свет заглушает намного более тусклый пепельный свет. Таким образом, отражение Земли видимо невооруженным глазом только на более темной части тонких полумесяцев, а не на полной Луне.

Это явление иногда можно заметить невооруженным глазом в виде призрачного сияния, оно легко различимо в телескоп. Лучше всего оно заметно один раз в месяц, когда полумесяц висит прямо над западным горизонтом сразу после заката.

Полную Луны можно увидеть тогда, когда Солнце, Земля и Луна выстраиваются практически в одну линию. Например, Луна будет полной сегодня ночью. Однако в действительности она никогда не является полной. Фактически, так как плоскость орбиты Луны немного отличается от плоскости орбиты Земли, три объекта редко выстраиваются в одну линию, и когда это происходит, происходят затмения.

Салли Лангфорд (Sally Langford), аспирант из Мельбурнского университета, использовала обсерваторию на горе Македон в Австралии, для измерения отраженного пепельного света по мере вращения нашей планеты. Ежемесячно, на протяжении приблизительно трех дней после новолуния, она наблюдала Луну.

Вечером, когда Луна была вощёным полумесяцем, отраженный пепельный свет приходил из Индийского океана и побережья Африки. Утром, отраженный свет приходил из Тихого океана.

"При наблюдении пепельного света Луны рано вечером мы видим яркое отражение Индийского океана, затем, поскольку Земля вращается, континент Африки блокирует это отражение, и Луна становится более темной", - рассказывает Лангфорд.

"В будущем астрономы надеются найти планеты похожие на Землю. Однако эти планеты находятся слишком далеко, чтобы сделать фотографии поверхности. Мы можем использовать пепельный свет, вместе с нашими знаниями поверхности Земли, чтобы интерпретировать физический состав новых планет".

Изменения видимого блеска отражения планет может сигнализировать об наличие континентов и океанов.

"Если мы найдём планеты размером с Землю, и будем наблюдать яркость по мере вращения, то мы сможем оценить существование там суши и океанов", - подвела итог исследователь.

По материалам Space.com

Жарким летом отличной альтернативой кондиционеру станет люстра с вентилятором. Широкий выбор таких люстр представлен на сайте fedomo.ru Создайте комфорт и уют в вашем доме. Также, такая люстра станет отличным дополнением к вашему интерьеру.

Вскоре после новолуния, когда Луна выглядит узким серпом, хорошо заметен весь ее диск, светящийся слабым пепельным светом. Явление пепельного света впервые правильно объяснил Леонардо да Винчи: на лунном ночном небе ярко светится наша , находящаяся тогда почти в полной фазе, и мы видим поверхность спутника, освещенную светом Земли. 9 января 1643 года итальянский астроном Риччиоли заметил свечение темной, не освещенной стороны , подобное пепельному свету Луны. Так как у Венеры нет спутника, который мог бы ночью освещать ее поверхность, то причина пепельного света Венеры должна быть совершенно иной. После Риччиоли многие астрономы видели пепельный свет Венеры. Выяснилось, что яркость его очень сильно меняется, иногда он совершенно не виден. В этих изменениях яркости не удалось обнаружить никакой связи с активностью Солнца или другими астрономическими явлениями.

Надо заметить, что многим опытным наблюдателям, как, например, известному астроному 19-го века Барнарду, не удавалось увидеть пепельный свет Венеры. Возможно, поэтому большинство специалистов нашего времени отрицало реальность этого явления, считая его своеобразной оптической иллюзией.

Как то и я решил попытаться получить спектр свечения темной стороны Венеры на рефлекторе Крымской астрофизической обсерватории. Вечерние наблюдения в том году перед нижним соединением 9 апреля были особенно благоприятными. В середине марта при узком серпе Венера была доступна для наблюдений около часа на темном небе без признаков зари. В эту пору окрестные холмы были покрыты снегом и при небольшом северном ветре прозрачность воздуха до самого горизонта была очень хорошей. 18 марта удалось получить с помощью светосильного спектрографа с кварцевой оптикой одну спектрограмму, на которой отчетливо вырисовывались признаки свечения темной стороны Венеры.

Эта спектрограмма доказала реальность пепельного света Венеры. Оказалось, что на Венере светится ионосфера, то есть самые высокие слои атмосферы. Таким образом, одной из главнейших причин пепельного света Венеры является известное для Земли свечение ночного неба. На Земле ясная ночь никогда не бывает совершенно темной. Общий свет звезд лишь немного добавляет к свечению неба, происходящему благодаря химическим и физическим процессам в ионосфере, на высотах более ста километров.

Измерение спектра показало, что ночное небо Венеры светится раз в 50 или 100 ярче ночного неба Земли. В спектре удалось отметить свыше 40 ярких полос и линий. Часть из них вызвана свечением ионизованных молекул азота. Такое свечение наблюдается на Земле в спектре полярных сияний.

В спектре пепельного света Венеры совершенно отсутствуют зеленая и красная линии атомарного . Вместе с тем эти линии являются самыми яркими в спектре ночного неба Земли. Поэтому мне казалось возможным заключить, что в ионосфере Венеры нет свободного кислорода. Однако позже английский физик Цернер, тщательно изучив опубликованный мной спектр, вполне убедительно показал, что большинство отмеченных линий являются линиями ионов атомарного кислорода. Этот факт чрезвычайно интересен. Впервые удалось доказать существование свободного кислорода в атмосфере Венеры. Отсутствие же в спектре зеленой и красной линий атомарного кислорода может быть объяснено большой плотностью электронов в ионосфере Венеры.

Большая яркость и особенный характер свечения ионосферы Венеры позволяют думать, что излучение радиоволн Венерой, обнаруженное американскими и русскими радиофизиками, исходит не от поверхности, а от ионосферы Венеры. Измеренное излучение радиоволн Венеры соответствует температуре свыше 300°С. Такая высокая температура совершенно противоречит тепловому балансу Венеры. На поверхности Венеры следует ожидать умеренную положительную температуру около 30 или 50°С.

Температура же самых верхних разреженных слоев атмосферы определяется не только количеством энергии, получаемой от Солнца, но и ее качеством, то есть распределением энергии в спектре солнечного излучения. Поскольку распределение энергии в солнечном спектре соответствует температуре 6 000°, то в ионосфере возможны очень высокие температуры. Таким образом, из радиоастрономических данных следует заключить, что ионосфера Венеры излучает в тех длинах волн, для которых прозрачна ионосфера Земли. Это обстоятельство может привести к серьезным затруднениям в радиосвязи между Венерой и Землей.

Единственный спектр, разумеется, не может дать исчерпывающего объяснения пепельного света Венеры. Американский астроном Ньюкирк на высокогорной обсерватории университета Колорадо получил несколько спектров ночной стороны Венеры. В этих спектрах оказалось только три полосы, две из которых совпадают с самыми яркими полосами полученного мною спектра. В настоящее время к этой проблеме привлечено внимание многих астрономов. Поэтому можно надеяться, что в ближайшем будущем ученые получат большой, исчерпывающий материал спектральных наблюдений пепельного света Венеры.

P. S. О чем еще говорят британские ученые: о том, что возможно с изображением планеты Венеры, утреней зари могли быть сделаны, например, ведь сама форма этой удивительной планеты, тем более сделанная в виде светильника весьма интересна.

Леонардо Да Винчи объяснил это явление почти 500 лет назад. Он понял, что и Земля, и Луна отражают солнечный свет. Именно освещенную часть Луны мы можем наблюдать с Земли, но даже когда Солнце заходит на Луне за горизонт (один раз в лунный день - 29,5 земных суток), ее поверхность всегда остается слегка освещенной нашей планетой, т.к. Земля никогда не заходит за горизонт на видимом полушарии Луны, за исключением самых крайних точек либрации, где Земля, покачиваясь, то появляется, то исчезает под горизонтом. И именно эти участки Луны светятся слабым призрачным светом. Это явление носит название пепельного света.

Особенности взаимного расположения Луны и Земли таковы, что они всегда находятся в "противофазе", т.е. когда мы видим нарождающуюся половинку Луны, с лунной поверхности Земля предстает в такой же фазе, но уже убывающей. Несложно догадаться, что ярче всего Луна будет "гореть" пепельным светом вблизи новолуния, когда в лунном небе Земля предстает полным или почти полным разноцветным бело-зеленовато-голубым диском, четырехкратно превышающим нашу полную Луну в размере и пятидесятикратно - в блеске.

Лучше всего наблюдать пепельный свет вблизи новолуния еще и потому, что при возрастании фазы Луны свет дневной стороны будет все сильнее "забивать" сияние ночной. Впрочем, в телескоп можно легко видеть пепельный свет вблизи лунной четверти или даже в больших фазах.

Чтобы увидеть это явление невооруженным глазом, стоит дождаться осени, когда хорошо видна старая Луна, а еще лучше весны , когда теплыми ясными вечерами высоко в небе висит серп молодой Луны. Почему именно в эти сезоны, читайте .

Известный российский журнал "Наука и жизнь" в последнем номере (№4 за 2002 год) сообщил своим читателям, что недавно французские астрономы, изучив спектр пепельного света, установили, во-первых, что в нем преобладают голубые тона (недаром Землю называет "голубой планетой"!), а во-вторых, в этом спектре не хватает света с длиной волны менее 725 нанометров. Оказывается, дело в том, что эти длины волн поглощаются растительностью Земли при фотосинтезе. Таким образом, наши леса и луга видны с космических расстояний.
Авторы открытия полагают, что обнаруженное явление можно использовать для поиска растительной жизни на других планетах.

Более того, ученые из Солнечной обсерватории на Большом Медвежьем озере (Канада), изучающие отражательную способность (альбедо) Земли, установили, что больше всего солнечного света наша планета отражает в апреле и мае. И это неудивительно, так как большая часть отражения света приходится на долю облачного покрова, площадь которого изменяется в зависимости от времени года. Сравните: облака отражают половину падающего на них света, в то время как океаны - 10%, а земная поверхность - от 10 до 25%. Больше отражают только снег и лед, но ведь заснежная поверхность может быть окутана облаками, да и площадь поверхности, покрытой снегом, относительно невелика.

Таким образом, в два последних весенних месяца пепельный свет Луны будет примерно на 10% ярче среднегодового. Впрочем, его интенсивность может меняться буквально час от часу вследствие вращения Земли, и амплитуда этих колебаний может достигать 5%. Объясняется это опять же таки неоднородностью земной поверхности. Например, Тихий океан обычно отражает вдвое-трое меньше света, чем приблизительно равный ему по площади континент Азия, особенно если над сушей будет больше облаков.

// NASA, Meteoweb/Skywatching

Часто авторы фантастических романов или рассказов пишут о Земле, увиденной отважными путешественниками на Луну. И обычно родная Земля предстает перед ними зеленым диском. Так ли это на самом деле? Можно ли определить с Земли цвет нашей планеты, узнать, какой видели бы ее люди, попавшие на Луну?

Оказывается, можно. Для этого нужно изучить цвет пепельного света Луны, то есть цвет того слабого света, которым светится вся Луна, когда ее яркая часть имеет вид узкого серпа.

Этот вопрос заинтересовал меня потому, что пепельный свет происходит от освещения Луны Землею. Дело в том, что отсутствие атмосферы вокруг Луны дает неискаженное отражение света Земли. Следовательно, изучая цвет пепельного света, мы тем самым определяем цвет Земли, как он виден с Луны.

Цвет яркого серпа Луны - это цвет Солнца, измененный отражательными свойствами лунной поверхности. Цвет пепельного света - цвет Земли, также измененный Лунной поверхностью. Сравнивая цвет пепельного света с цветом яркого серпа, мы тем самым сравниваем цвет Земли, видимой с Луны, с цветом Солнца, видимым оттуда же.

Для решения этого вопроса я фотографировал при помощи бредихинского астрографа яркий серп Луны и пепельный свет Луны в разных участках спектра - от красных лучей до начала ультрафиолетовых. Для этого применялись разные сорта фотопластинок и разные светофильтры.

Чтобы получить одинаковую плотность от пепельного света и серпа, приходилось пользоваться разными диафрагмами и весьма различными выдержками: от 5 до 20 минут для пепельного света и несколькими секундами - для яркого серпа.

Мне удалось разделить свет Земли на две части: свет, отраженный облаками и вообще крупными частицами, и свет, рассеянный самим воздухом и мелкими частицами. Оказалось, что рассеянный свет играет весьма значительную роль в свете, посылаемом Землей в пространство. Он мало заметен в красных лучах, зато в фиолетовых значительно превосходит свет, отраженный облаками. Обе части земного света равны друг другу в синих лучах.

Таким образом, цвет Земли представляет собой смесь нормальной сапфирности неба со значительным количеством белого света. Иными словами. Земля, видимая с Луны, имеет цвет сильно белесоватого неба. Если бы мы посмотрели на Землю из пространства, то увидели бы диск бледновато-голубого цвета и едва ли различили бы какие-либо подробности на самой земной поверхности.

Громадная часть падающего на Землю солнечного света успевает рассеяться атмосферой и всеми ее примесями раньше, чем дойдет до поверхности Земли. А то, что отражается самой поверхностью, успеет опять-таки сильно ослабеть вследствие нового рассеяния в атмосфере.

Если меняется отражательная способность атмосферы в целом, то должны меняться яркость и цвет пепельного света. Отражательная способность атмосферы зависит от облачности неба, прозрачности воздуха и от других местных причин. Эти изменения в разных местах могут взаимно уравновешивать друг друга, но, несомненно, не всегда.

Бывают длительные промежутки необыкновенной облачности или ясности, которые захватывают громадные пространства земной поверхности. А иногда и вся атмосфера загрязняется вулканической пылью, вызывающей особенно яркие зори.

Все это изменяет отражательную способность нашей атмосферы и влияет на яркость и цвет пепельного света Луны. Вот почему большой интерес представляют систематические наблюдения пепельного света.