Планетный свет — это тусклое освещение, солнечным светом, отраженным от планеты , всей или части в противном случае темной стороны любой луны , вращающейся вокруг тела. Планетный свет — это рассеянное отражение солнечного света от планеты, альбедо которой можно измерить.
Наиболее наблюдаемым и известным примером планетарного сияния является пепельное сияние на Луне , которое лучше всего видно с ночной стороны Земли , когда лунная фаза — серп или почти новолуние , [1] без атмосферной яркости дневного неба. Обычно это приводит к тому, что темная сторона Луны купается в слабом свете.
Планетное сияние также наблюдалось в других местах Солнечной системы . В частности, космический зонд Кассини использовал сияние Сатурна для получения изображений частей лун планеты , даже когда они не отражают прямой солнечный свет. Космический зонд Новые горизонты аналогичным образом использовал сияние Харона для обнаружения вариаций альбедо на темной стороне Плутона. [ 2]
Хотя индийский математик и астроном Арьябхата и использовал геоцентрическую модель в 510 году нашей эры, он был первым, кто правильно объяснил, что планеты и луны не имеют собственного света, а светят из-за отражения солнечного света в своей работе «Арьябхатия» . [3]
Earthshine — это видимый земной свет, отраженный от ночной стороны Луны . Он также известен как пепельное свечение Луны или как «новая Луна со старой Луной в ее руке». [4]
Пепельный свет наиболее заметен за несколько ночей до и после новолуния , во время фазы растущего или убывающего полумесяца. Когда лунная фаза новая, если смотреть с Земли , Земля будет казаться почти полностью освещенной Луной. Солнечный свет отражается от Земли на ночную сторону Луны. Ночная сторона кажется слабо светящейся, и весь диск Луны тускло освещен.
Леонардо да Винчи объяснил это явление в начале XVI века, когда он понял, что Земля и Луна отражают солнечный свет одновременно. Свет отражается от Земли к Луне и обратно к Земле в виде пепельного света.
Earthshine используется для определения текущего альбедо Земли. Данные используются для анализа глобального облачного покрова , климатического фактора. Океаны отражают наименьшее количество света, примерно 10%. Земля отражает 10–25% солнечного света, а облака отражают около 50%. Таким образом, часть Земли, где сейчас день и откуда видна Луна, определяет, насколько ярким будет earthshine на Луне в любой момент времени.
Исследования пепельного света можно использовать для демонстрации того, как облачный покров Земли меняется с течением времени. Предварительные результаты показывают падение облачного покрова на 6,5% между 1985 и 1997 годами и соответствующее увеличение между 1997 и 2003 годами. Это имеет значение для исследований климата, особенно в отношении глобального потепления . Все облака способствуют увеличению альбедо, однако некоторые облака имеют чистый эффект потепления, поскольку они задерживают больше тепла, чем отражают, в то время как другие имеют чистый эффект охлаждения, поскольку их увеличенное альбедо отражает больше излучения, чем задерживает тепла. Таким образом, хотя альбедо Земли заметно увеличивается, неопределенность относительно количества удерживаемого тепла означает, что общее влияние на глобальную температуру остается неясным. [5]
Особенности на Земле , Луне и некоторых других телах в некоторой степени обладают световозвращающими свойствами. Свет, падающий на них , рассеивается или диффузно отражается преимущественно в направлении, откуда он пришел, а не в других направлениях. Если свет исходит от Солнца, он отражается преимущественно обратно к Солнцу и в близлежащих направлениях. Например, когда его фаза полная, Луна отражает свет преимущественно к Солнцу, а также к Земле, которая находится почти в том же направлении. Поэтому , если смотреть с Земли, полная Луна кажется ярче, чем если бы она рассеивала свет равномерно во всех направлениях. Аналогично, вблизи новолуния солнечный свет, который был рассеян обратно от Земли к Солнцу, а также к Луне, которая находится почти в том же направлении, а затем снова рассеян обратно от Луны к Земле, кажется намного ярче, если смотреть с Земли, чем без световозвращающих эффектов.
Ретрорефлектор создается сферами прозрачного материала на отражающей поверхности. Когда свет сталкивается с прозрачной сферой, он преимущественно отражается и преломляется по пути внутри сферы, которая выходит из нее в направлении, откуда он вошел. На Земле сферы представляют собой капли воды в облаках. На Луне на поверхности обнаружено большое количество твердых стекловидных сфер. Считается, что они образовались из капель расплавленного выброса , образовавшегося в результате ударных событий , которые остыли и затвердели перед падением обратно на поверхность.
Ringshine — это когда солнечный свет отражается кольцевой системой планеты на планету или на ее луны. Это было замечено на многих фотографиях с орбитального аппарата Cassini . [6]
Ученые из программы NASA Navigator, которая специализируется на обнаружении планет земной группы, поддержали запуск миссии Terrestrial Planet Finder (TPF). [7] TPF будет обнаруживать свет, отраженный планетами, вращающимися вокруг звезд, чтобы исследовать, могут ли они быть пристанищем для жизни. Он будет использовать передовые технологии телескопов для поиска следов жизни в свете, отраженном от планет, включая воду, кислород и метан.
Европейское космическое агентство рассматривает похожую миссию под названием Darwin . Она также будет изучать свет от планет, чтобы обнаружить признаки жизни. [8]
В отличие от многих традиционных астрономических задач, наиболее серьезной проблемой для этих миссий является не сбор достаточного количества фотонов от слабой планеты, а скорее обнаружение слабой планеты, которая находится чрезвычайно близко к очень яркой звезде. Для планеты земной группы коэффициент контрастности планеты по отношению к ее звездам-хозяевам составляет приблизительно ~10−6 -10−7 в тепловом инфракрасном диапазоне или ~10−9 -10−10 в оптическом/ближнем инфракрасном диапазоне. По этой причине Darwin и Terrestrial Planet Finder-I будут работать в тепловом инфракрасном диапазоне. Однако поиск планет земной группы в оптическом/ближнем инфракрасном диапазоне имеет то преимущество, что дифракционный предел соответствует меньшему углу для телескопа заданного размера. Поэтому NASA также занимается миссией Terrestrial Planet Finder-C, которая будет искать и изучать планеты земной группы, используя оптические (и ближние инфракрасные) длины волн. В то время как Terrestrial Planet Finder-C нацелен на изучение света внесолнечных планет, Darwin и Terrestrial Planet Finder-I будут искать тепловой инфракрасный свет, который переизлучается (а не рассеивается) планетой.
В ходе подготовки к этим миссиям астрономы провели подробные наблюдения за пепельным светом, поскольку пепельный свет имеет спектроскопические характеристики света, отраженного Землей. Астрономы уделили особое внимание тому, может ли измерение пепельного света обнаружить красную границу , спектральную особенность, обусловленную растениями. Обнаружение аналогичной спектральной особенности в свете от экзопланеты было бы особенно интересно, поскольку она может быть обусловлена организмом, собирающим свет. Хотя красная граница почти наверняка является самым простым способом непосредственного обнаружения жизни на Земле с помощью наблюдений за пепельным светом, может быть чрезвычайно сложно интерпретировать аналогичную особенность, обусловленную жизнью на другой планете, поскольку длина волны спектральной особенности заранее не известна (в отличие от большинства атомных или молекулярных спектральных особенностей).
Rush – Earthshine из альбома Vapor Trails (Remastered 2013). Музыка Lee, Lifeson. Слова Peart