Kvant. Свет Луны. Большая ВселеннаяПепельный свет Луны Пепельный свет луны объясняется тем что

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

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.

Бялко А.В. Пепельный свет Луны //Квант. - 1994. - № 1. - С. 38-39.

По специальной договоренности с редколлегией и редакцией журнала "Квант"

Всем известно лунное сияние - отраженный лунной поверхностью свет Солнца. Но замечали ли вы слабое свечение Луны в ясные ночи новолуния - так называемый пепельный свет Луны? Оно уверенно наблюдается только в течение двух - трех ночей, близких к новолунию, когда серпик Луны достаточно узок и его свечение еще не мешает различить слабый свет остальной части лунного диска. Тогда диск слегка светится, заметно отличаясь от черного неба. Чем же вызвано это свечение?

Как вы, конечно, знаете, каждый месяц, а точнее через каждые 29,5 суток, взаимное положение Солнца, Земли и Луны почти повторяется. Слово «почти» связано с тем, что орбита Луны ненамного, всего на 6°. наклонена к плоскости земной орбиты и не является точно круговой. Но для нас эти неточности не будут иметь значения.

Посмотрите на рисунок - Солнце освещает Землю и обращающуюся вокруг нее Луну (вращение Земли и обращение Луны происходят в одном направлении). Солнце далеко, поэтому само оно не изображено, а его лучи показаны параллельными. Освещены половины земного и лунного шаров, на затемненной половине Земли - ночь. Конечно, лучше всего и наблюдать Луну ночью - если нет облаков, то свечение неба почти не мешает. Глядя на рисунок, легко понять, почему за месяц происходит смена фаз Луны: новолуния, первой четверти, полнолуния и последней четверти.

Кстати, знаете ли вы способ, как, поглядев на месяц, сразу сказать, в первой он четверти или в последней? (Разумеется, это детская задачка, но ведь труднее всего дать быстрый и правильный ответ, если есть всего две возможности. Наверное, многим известна такая «подсказка»: если к рожкам месяца мысленно приставить палочку и получится буква «Р», то месяц Растет (находится в первой четверти), а если буква «У», то он Убывает. А академик Ландау определял четверти Луны другим способом: «Если месяц хочется погладить, то он молодой» (ясно, что Ландау не был левшой).

Нелишне заметить, что оба эти правила не абсолютны: они придуманы людьми Северного полушария Земли, поэтому в Австралии, например, верны с точностью до наоборот, а в тропиках вообще не годятся - там месяц висит рогами вверх или вниз. Но есть способ, годящийся для всех широт Земли: если вы видите месяц Утром, то он Убывает, а если Вечером - то Возрастает. Посмотрите на рисунок, и вы поймете сами, почему это так. Рисунок дает вид системы «Земля - Луна» как бы с Северного полюса, или лучше сказать - от Полярной звезды, а чтобы представить вид с Южного полюса, от созвездия Южный Крест, надо посмотреть на рисунок в зеркало.

С помощью рисунка нетрудно также понять, что дополнительная подсветка Луны - ее пепельный свет - обусловлена светом Солнца, отраженным Землей. Свечение особенно эффективно в новолуние, когда Луна темна, а все земное полушарие, видимое с Луны, освещено Солнцем. Попробуем рассчитать, во сколько же раз пепельный свет Луны слабее ее обычного света.

Для этого нам понадобится знать, как отражают свет Земля и Луна. Их поверхности рассеивают падающий свет, но рассеивают его неравномерно по разным направлениям. Поэтому чтобы точно вычислить, каково отношение яркостей наблюдаемых одновременно пепельного света Луны и света тонкого рожка лунного месяца, надо знать, как именно рассеянный свет распределяется по направлениям. Эта задача очень трудная. Но можно довольно легко рассчитать отношение этих яркостей в полнолуние - в обоих случаях рассеяние происходит подобным образом, преимущественно назад, поэтому можно сравнивать не яркости, а полные потоки света.

Доля солнечного света, отраженная небесным телом обратно в космос, называется альбедо. От Земли свет отражается ее атмосферой, особенно сильно облаками, закрывающими около половины земной поверхности. В среднем альбедо Земли близко к A Z = 30%, хотя и немного варьируется в зависимости от того, день или ночь над Тихим океаном, занимающим почти полушарие. У Луны атмосферы нет, а породы ее поверхности темные - они поглощают большую часть падающего на них света. В среднем альбедо Луны равно A L = 8%.

Мощность лунного света, попадающая на Землю, конечно, зависит от фазы Луны. В полнолуние с Земли видна вся освещенная Солнцем половина Луны, в первой и последней четверти видна только ее часть, а в новолуние мы можем видеть только темную сторону Луны - ее пепельный свет.

От Солнца исходит излучение, поток энергии которого, падающий на Землю, равен S 0 = 1360 Вт/м 2 . Поскольку расстояние между Землей и Луной много меньше расстояний от них до Солнца, можно считать, что на Землю и на Луну падают одинаковые потоки солнечного света. Рассчитаем полные мощности солнечного света, отраженного Луной и Землей. Если R L - радиус Луны, то на нее падает световая мощность \(~S_0 \pi R^2_L\), а отражается

\(~F_L = A_L S_0 \pi R^2_L\) .

Аналогично, полная мощность солнечного света, отраженного от Земли, равна

\(~F_Z = A_Z S_0 \pi R^2_Z\) .

Примем теперь Землю за точечный источник, равномерно излучающий отраженный ею свет в полусферу (здесь есть небольшая неточность). Тогда поток энергии, падающий на Луну, будет равен \(~S_1 = \frac{F_Z}{2 \pi a^2_L}\), где a L - расстояние от Земли до Луны, а полная мощность пепельного света Луны будет равна

\(~F_{LZ} = A_L S_1 \pi R^2_L = \frac{A_L A_Z S_0 \pi R^2_Z R^2_L}{2 a^2_L}\) .

Теперь вычислим ее отношение к мощности света Луны в полнолуние и получим простую формулу:

\(~\frac{F_{LZ}}{F_L} = A_Z \frac{R^2_Z}{2 a^2_L} = \frac{1}{24000}\) .

Поскольку геометрия отражения в обоих случаях одинакова, то соотношение, выведенное для мощностей света, справедливо и для яркостей света: пепельный свет Луны слабее ее отраженного света примерно в 24 тысячи раз. Наш глаз устроен так, что он может, прищурясь, недолго смотреть на ослепительный диск Солнца, рассматривать освещенную Солнцем Луну, световая мощность которой меньше в 2,5 миллиона раз (\(~A_L \frac{R^2_L}{2 a^2_L}\)) и даже различать ее пепельный свет, ослабленный еще в 24 тысячи раз. И это еще далеко до предела чувствительности глаза!

Но почему же мы так редко замечаем пепельный свет Луны? Дело в том, что его мешает различить на фоне неба свечение земной атмосферы. Если наблюдение ведется под утро или не очень поздно, свет атмосферы вызван рассеянием на больших высотах солнечного света, а глубокой ночью небо светится из-за уличного освещения городов. Свой вклад вносит и сам серпик месяца - при толстом месяце в первой или последней четверти он достаточно велик, чтобы затмить пепельный свет темной, неосвещенной Солнцем, части Луны. Легко понять, что свечение неба резко возрастает даже при легкой облачности или дымке. Поэтому наблюдать пепельный свет Луны можно только в очень ясные ночи и при очень узеньком серпике месяца.

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.

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.