Сумеречный ореол из космоса

Световые явления, наблюдающиеся из космоса в сумерки и в другое время суток, разнообразны и необыкновенно ярки. Подробнее они изложены в главе 15. Здесь остановимся только на зондировании из космоса сумеречного ореола.

Когда космический корабль находится на ночной стороне Земли и приближается к дневному терминатору, сумеречный горизонт оказывается окруженным необычайно ярким цветным ореолом (рис. 13.2). Угловая высота ореола около 4° при высоте полета космического корабля 230 - 240 км. У самой поверхности Земли насыщенный красно-оранжевый цвет ореола плавно переходит в оранжево-желтый, желтый. Выше идет узкая полоска темно-синего цвета пониженной яркости, над ней голубой цвет сменяется светло-голубым, белесоватым и постепенно осуществляется переход к черно- фиолетовому цвету космического пространства. Вид цветовой гаммы ореола определяется, кроме того, высотой корабля и глубиной погружения Солнца. При наличии облаков картина ореола сохраняется, но тона, прилегающие к земной поверхности, становятся пурпурно-красными. Такой же цвет имеют и все просветы - разрывы в облаках.

Зондирование сумеречного ореола из космоса заключается в измерении углового распределения яркости рассеянного света внутри ореола как функции высоты над земной поверхностью и длины волны. Путем решения обратной задачи теории рассеяния (см. главу 2) удается получить приближенный высотный ход, т. е. изменение с высотой, объемного коэффициента аэрозольного рассеяния.

Наблюдения с космических кораблей и со спутников сумеречного ореола, а также тонких аэрозольных слоев и слабосветящихся аэрозольных слоев имеют большие преимущества перед наземными. Во-первых, при наблюдении этих слоев в косом направлении (под малыми углами к горизонту) путь, проходимый лучом, а значит, и яркость рассеянного света возрастают в несколько десятков раз. Во-вторых, при наблюдении под малыми углами основную яркость рассеянного света создает однократное рассеяние в силу большой вытянутости индикатрисы аэрозольного рассеяния в направлениях близких к углу рассеяния 0° (вспомните "длинный язык" индикатрисы аэрозольного рассеяния рис. 2.2). Поэтому тонкие аэрозольные слои, невидимые с Земли, становятся хорошо различимыми из космоса в виде темных полос на фоне зари, когда космический корабль находится на ночной стороне Земли, и в виде более светлых полос на фоне дневного неба, когда корабль переходит на дневную сторону.

Обратим внимание читателя еще раз на то, что в основе обоих изложенных сумеречных методов зондирования (с поверхности Земли и из космоса) лежат измерения общей и спектральной яркости рассеянного света, его углового распределения (т. е. построение индикатрис рассеяния на разных высотах в ореоле) и характеристик поляризации. Таким образом, в этих методах, как и в изложенных ранее в главе 2, измерение характеристик рассеянного света помогает раскрыть "секреты" процессов, происходящих на различных высотах в атмосфере.

Аэрозольные слои фотографировались многими космонавтами, а первые снимки были получены В. В. Терешковой и К. П. Феоктистовым. Сравнительно устойчивым оказался слой на высоте 19 - 20 км. Иногда наблюдалось несколько слоев в интервале высот 11 - 25 км, появлялись слои и на других высотах.