Зодиакальный свет и противосияние

Скопления вещества встречаются во Вселенной в самых разнообразных размерах - от электронов и атомов до метеоров, астероидов, комет, планет, звезд и т. д. В рассеянии света наибольшая роль принадлежит скоплениям мелких частиц - межпланетной и межзвездной пыли.

Межпланетная пыль распределена по всему пространству Солнечной системы неравномерно. Основное ее количество концентрируется в плоскости эклиптики. Это скопление пыли, заполняющей межпланетное пространство между Землей и Солнцем, называется зодиакальным пылевым облаком. Рассеяние солнечного света на пылинках этого облака создает зодиакальный свет.

Зодиакальный свет имеет вид светового конуса, вытянутого вдоль эклиптики от горизонта к зениту. Широкая и наиболее яркая часть конуса находится у горизонта. Зодиакальный свет лучше всего виден у западного горизонта в конце и после вечерних сумерек и у восточного перед рассветом при углах погружения Солнца под горизонт 15 - 30°. Спектр зодиакального света оказался таким, как солнечный. Это говорит о том, что свечение в зодиакальном свете является отраженным или рассеянным солнечным светом.

Яркость зодиакального света может быть в три раза больше яркости Млечного Пути в его южной части, а минимальная яркость в два-три раза больше звездной составляющей в галактическом поясе. Зодиакальный свет лучше всего виден в низких широтах от 0 до 45°.

С орбитальных станций и с космических кораблей наблюдения зодиакального света возможны в направлениях, близких к ночному или сумеречному горизонту, также при углах погружения Солнца 15 - 30°. У ночного горизонта зодиакальный свет виден на фоне слоев ночного свечения атмосферы. Если измерения яркости зодиакального света проводятся спектрально, с фильтрами, например, вырезающими яркие линии свечения атомарного кислорода (зеленую 0,5577 мкм и красную 0,630 мкм), то можно надежнее измерить яркость зодиакального света.

Космонавтами была обнаружена лучевая структура зодиакального света (яркостные контрасты составляли около 10%, т. е. уверенно фиксировались зрительно). Лучевая структура, по-видимому, обусловлена прохождением метеорных потоков.

Пыль в межпланетном пространстве образуется при дроблении астероидов и распаде комет.

Астероиды - это малые планеты, т. е. небольшие тела, движущиеся вокруг Солнца по эллиптическим орбитам. Большая часть их находится между орбитами Марса и Юпитера. Диаметры крупных астероидов достигают нескольких сотен километров (Церера - 768 км, Паллада - 489 км, Юнона - 193 км, Веста - 385 км), мелких - нескольких километров.

Кометы - это тела солнечной системы, движущиеся вокруг Солнца по сильно вытянутым эллиптическим орбитам. Кометы состоят из небольшого ядра (несколько километров в диаметре) и очень длинного хвоста, простирающегося на тысячи и миллионы километров. За длинный хвост кометы и получили свое название: "комета" в переводе с греческого означает "длинноволосый".

Примерно на 40° вокруг антисолярной точки простирается слабое диффузное свечение эллиптической формы. Это противосияние. Оно имеет зеленоватую окраску, аналогичную окраске свечения ночного неба или полярных сияний. Оно похоже на свечение газов, в основном азота и кислорода. Как теперь установили, противосияние представляет собой проекцию газового хвоста Земли на звездное небо. Свечение начинается с расстояния около 125000 км от Земли, т. е. за пределами ее геометрической тени. Газовый хвост Земли простирается примерно на 650000 км, т. е. выходит далеко за орбиту Земли. Он состоит из быстро движущихся молекул воздуха, выброшенных за границы атмосферы отталкивающим действием солнечных лучей. Газы рассеиваются в межпланетное пространство. "Утечка" атмосферы в газовом хвосте компенсируется при извержениях вулканов и при ряде биологических процессов. Земля со своим длинным хвостом по внешнему виду напоминает комету.

Роль противосияния в освещении земной поверхности незначительна ввиду его малой яркости. Однако его открытие имеет большое значение для астрофизики.

Исследования зодиакального света и противосияния с поверхности Земли и из космоса позволили составить первое представление о примерном распределении пыли в зодиакальном облаке. Концентрация пыли неравномерная. Основная масса пыли сосредоточена внутри земной орбиты. Вблизи планет пыли больше, чем в других местах. В близкой околосолнечной области есть пустая зона, в которой нет пылевых частиц, так как любая попадающая сюда частица должна испариться или расплавиться.

Помимо звезд, планет и других уже рассмотренных небесных тел, в нашей Галактике имеются туманности, занимающие большие области пространства, заполненные светящимися газами и пылевыми облаками. Они или самостоятельно движутся в космическом пространстве, или ореолом окружают звезды. От таких туманностей исходит свет двух типов. В основном это люминесценция газов, составляющих туманность ("холодный" свет), и свет, рассеянный пылевыми облаками такой туманности.

О наличии пыли в межзвездном пространстве говорят "темные" области в разных частях неба, особенно в Млечном Пути. Считают, что это пылевые межзвездные облака, которые частично экранируют свет звезд и посылают рассеянный свет.