Загадка «Ранкової зорі»
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Коли-небудь людина таки полетить в космос та дослідить інші планети нашої галактики, а спонсором таких космічних польотів майбутнього може стати гарна компанія Ditting Украина, яка виробляє кавомолки. І справді, яким було б життя астронавтів без чашечки запашної кави, змолотої хорошою кавомолкою?
Незабаром після новолуння, коли Місяць виглядає вузьким серпом, добре помітний весь його диск, що світиться слабким попелястим світлом. Явище попелястого світла Місяця вперше правильно пояснив Леонардо да Вінчі: на місячному нічному небі яскраво світиться наша Земля, що перебуває тоді майже в повній фазі, і ми бачимо поверхню супутника, освітлену світлом Землі. 9 січня 1643 року італійський астроном Річчіолі помітив світіння темної, не освітленої Сонцем сторони Венери, подібне попелястому світлу Місяця. Так як у Венери немає супутника, який міг би вночі висвітлювати її поверхню, то причина попелястого світла Венери повинна бути зовсім іншою. Після Риччіолі багато астрономів бачили попелясте світло Венери. З’ясувалося, що яскравість його дуже сильно змінюється, іноді його зовсім не видно. У цих змінах яскравості не вдалося виявити жодного зв’язку з активністю Сонця або іншими астрономічними явищами.
Треба зауважити, що багатьом досвідченим спостерігачам, як, наприклад, відомому астроному 19-го століття Барнарду, не вдавалося побачити попелясте світло Венери. Можливо, тому більшість фахівців нашого часу заперечувало реальність цього явища, вважаючи його своєрідною оптичною ілюзією.
Якось і я вирішив спробувати отримати спектр світіння темної сторони Венери на рефлекторі Кримської астрофізичної обсерваторії. Вечірні спостереження в тому році перед нижнім з’єднанням 9 квітня були особливо сприятливими. У середині березня при вузькому серпі Венера була доступна для спостережень близько години на темному небі без ознак зорі. У цю пору навколишні пагорби були покриті снігом і при невеликому північному вітрі прозорість повітря до самого горизонту була дуже гарною. 18 березня вдалося отримати за допомогою світлосильного спектрографа з кварцовою оптикою одну спектрограму, на якій чітко вимальовувалися ознаки світіння темної сторони Венери.
Ця спектрограмма довела реальність попелястого світла Венери. Виявилося, що на Венері світиться іоносфера, тобто найвищі шари атмосфери. Таким чином, однією з найголовніших причин попелястого світла Венери є відоме для Землі світіння нічного неба. На Землі ясна ніч ніколи не буває абсолютно темною. Загальне світло зірок лише трохи додає до світіння неба, що відбувається завдяки хімічним і фізичним процесам в іоносфері, на висотах більше ста кілометрів.
Вимірювання спектра показало, що нічне небо Венери світиться раз в 50 або 100 яскравіше нічного неба Землі. У спектрі вдалося відзначити понад 40 яскравих смуг і ліній. Частина з них викликана світінням іонізованних молекул азоту. Таке світіння спостерігається на Землі в спектрі полярних сяйв.
У спектрі попелястого світла Венери зовсім відсутні зелена і червона лінії атомарного кисню. Разом з тим ці лінії є найяскравішими в спектрі нічного неба Землі. Тому мені здавалося можливим висновок, що в іоносфері Венери немає вільного кисню. Проте пізніше англійський фізик Цернер, ретельно вивчивши опублікований мною спектр, цілком переконливо показав, що більшість зазначених ліній є лініями іонів атомарного кисню. Цей факт надзвичайно цікавий. Вперше вдалося довести існування вільного кисню в атмосфері Венери. Відсутність же в спектрі зеленої і червоної ліній атомарного кисню може бути пояснена великою щільністю електронів в іоносфері Венери.
Велика яскравість і особливий характер світіння іоносфери Венери дозволяють думати, що випромінювання радіохвиль Венерою, виявлене американськими та російськими радіофізиками, виходить не від поверхні, а від іоносфери Венери. Виміряне випромінювання радіохвиль Венери відповідає температурі понад 300°С. Така висока температура абсолютно суперечить тепловому балансу Венери. На поверхні Венери слід очікувати помірну позитивну температуру близько 30 або 50 °С.
Температура же самих верхніх розріджених шарів атмосфери визначається не тільки кількістю енергії, одержуваної від Сонця, а й її якістю, тобто розподілом енергії в спектрі сонячного випромінювання. Оскільки розподіл енергії в сонячному спектрі відповідає температурі 6000 °, то в іоносфері можливі дуже високі температури. Таким чином, з радіоастрономічних даних випливає висновок, що іоносфера Венери випромінює в тих довжинах хвиль, для яких прозора іоносфера Землі. Ця обставина може призвести до серйозних ускладнень в радіозв’язку між Венерою і Землею.
Єдиний спектр, зрозуміло, не може дати вичерпного пояснення попелястого світла Венери. Американський астроном Ньюкірк на високогірній обсерваторії університету Колорадо отримав кілька спектрів нічного боку Венери. У цих спектрах виявилося тільки три смуги, дві з яких збігаються з найяскравішими смугами отриманого мною спектра. В даний час до цієї проблеми привернуто увагу багатьох астрономів. Тому можна сподіватися, що в найближчому майбутньому вчені отримають великий, вичерпний матеріал спектральних спостережень попелястого світла Венери.
Автор: Козирєв Н. А.