Явление Ломоносова

Солнечные лучи или лучи других источников света при определенных условиях могут отражаться от земной атмосферы или атмосфер других планет. Это отражение, хотя его и называют отражением типа зеркального, не является зеркальным в полном смысле этого слова. В отличие от зеркального, отражение в атмосфере происходит не на границе раздела двух сред или слоев (таких четких границ в атмосфере нет), а в некотором слое, толщина которого зависит от конкретных условий, в каждом случае своих. По существу, происходит постепенное, от слоя к слою, преломление лучей и обусловленный преломлением их поворот.

При отражении световых лучей от атмосфер планет наблюдаются явления, аналогичные только что рассмотренным явлениям рефракции света в приземной атмосфере и, в частности, преломлению лучей в случае нижнего миража. Различие состоит в том, что любые миражи, в том числе и нижний, возникают при наличии значительных градиентов температуры (а значит, и плотности) воздуха в определенном слое атмосферы. Если же нет достаточно больших градиентов, то отражение, т. е. выход лучей из слоя или из атмосферы в целом возможен только при скользящем падении лучей. Иными словами, это возможно при углах падения, близких к 90°, когда углы скольжения составляют всего несколько минут. Углом скольжения называют угол, дополнительный к углу падения.

К числу первых наблюдений отражения солнечных лучей от атмосферы Венеры следует отнести наблюдение явления Ломоносова.

Это явление впервые обнаружил М. В. Ломоносов при наблюдении прохождения Венеры по диску Солнца 26 мая 1761 г.

Прохождение Венеры по диску Солнца в 1761 г. наблюдалось более чем 100 астрономами в 40 пунктах земного шара. Цель такого, как бы мы теперь сказали, международного эксперимента состояла в определении солнечного параллаксу новым методом, предложенным Галлеем, что было необходимо для уточнения расстояния от Земли до Солнца. По инициативе М. В. Ломоносова в России были организованы три экспедиции для проведения этих наблюдений: в Иркутске, Селенгинске и Тобольске. Две первые не удались, так как была облачная погода. Сам М. В. Ломоносов провел наблюдение за Венерой у себя в домашней обсерватории на реке Мойке в Петербурге, а А. Д. Красильников и Н. Г. Курганов - в обсерватории Академии наук. Прохождение Венеры по диску Солнца длилось с 4 ч утра до 10 ч дня.

Наблюдая вступление Венеры в диск Солнца и ее выход с диска, М. В. Ломоносов сделал два открытия. Первое он обнаружил у Венеры атмосферу, как он считал, не менее плотную, чем у Земли. Когда Венера только подошла к диску Солнца, солнечный край с этой стороны как бы затуманился, расплылся, хотя до этого был совершенно четким и чистым. Вторично это произошло, когда, сойдя с диска Солнца, Венера стала удаляться от него. М. В. Ломоносов объяснил, что диск Солнца туманился, потому что Солнце просвечивало через атмосферу Венеры.

Второе явление М. В. Ломоносов обнаружил, когда Венера находилась еще на диске Солнца и уже подходила к самому его краю. В момент схождения Венеры с диска Солнца вокруг ее края появился яркий световой ободок. Это явление и получило название явления Ломоносова. М. В. Ломоносов тогда же совершенно правильно и убедительно объяснил возникновение явления как результат преломления солнечных лучей в верхних слоях атмосферы Венеры. По этому поводу им была опубликована статья под названием "Явление Венеры на Солнце, наблюденное в Санкт-Петербургской императорской Академии наук майя 26 дня 1761 г."

В 1952 г. проф. В. В. Шаронов проанализировал описание и рисунки М. В. Ломоносова и установил, что угол горизонтальной рефракции составлял всего 2'. Для сравнения напомним, что угол астрономической рефракции в атмосфере Земли 35'. Это говорит о том, что преломление и отражение солнечных лучей произошло в высоких слоях атмосферы Венеры, лежащих над ее плотным облачным покровом. Явление Ломоносова по своей физической сущности можно трактовать как отражение солнечных лучей от атмосферы Венеры при скользящем падении лучей на атмосферу.

Поскольку Венера проходит через диск Солнца периодически, то в будущем ее прохождение лучше будет наблюдать с орбитальных космических станций или кораблей.