Измерив блеск планеты в звездных величинах в пределах заданного интервала длин волн и зная ее размеры, нетрудно перейти к оценке отражательной способности планеты, ее так называемого геометрического альбедо, которое показывает, какую часть солнечного-излучения планета отбрасывает в сторону наблюдателя, когда направления от планеты на Солнце и на Землю практически совпадают. Гораздо сложнее оценить, какую часть солнечного излучения планета рассеивает во все стороны (так называемое сферическое альбедо). Для этого, строго говоря, мы должны были бы пронаблюдать планету, с разных сторон относительно направления на Солнце.
Для планет, орбиты которых лежат вне земной орбиты, последнее можно осуществить только с помощью космического аппарата. Поэтому для Урана и Нептуна значения сферического альбедо и соответственно доля солнечной радиации, поглощаемая планетой, известны лишь приблизительно. В видимой части спектра альбедо обеих планет оказывается очень высоким: по крайней мере более 80% падающего на планету солнечного излучения в желто-зеленых лучах отражается (рассеивается) в пространство, так что поглощается менее 20%.
В более длинноволновой части спектра Уран и Нептун ведут себя уже иначе. Если посмотреть на них в телескоп, нетрудно заметить, что обе планеты имеют зеленоватый оттенок, отличающий их от ярко-желтого Юпитера и тускло-желтого Сатурна. Видимый цвет планеты (если, конечно, мы не наблюдаем ее низко над горизонтом) обусловлен тем, как ее поверхность или атмосфера отражает солнечные лучи в разных участках спектра, и поэтому уже сам факт зеленоватой окраски Урана и Нептуна свидетельствует о том, что обе планеты отражают мало красных лучей.
С чем это связано, сразу же стало ясно, как только астрономы начали изучать спектры небесных тел. В спектрах Урана и Нептуна были обнаружены мощные полосы поглощения, расположенные в основном именно в красной части спектра. В дальнейшем выяснилось, что в невидимой глазу инфракрасной области также находится множество сильных полос поглощения, из-за которых планеты почти полностью поглощают солнечную радиацию в длинноволновой части спектра.
Поиски колебаний блеска Урана и Нептуна предпринимались давно, но определенных выводов о реальности и возможной природе таких колебаний сделать не удавалось, так как в разное время и разные наблюдатели либо отмечали наличие вариаций яркости, либо приходили к отрицательному результату. С 1949 г. систематические электрофотометрические наблюдения Урана и Нептуна были организованы на Ловелловской обсерватории. Основная цель этих наблюдений состояла в том, чтобы найти, не меняется ли яркость Солнца. Известно, что полному излучению Солнца соответствует так называемая солнечная постоянная - величина, определяющая количество энергии, приходящей от Солнца на единичную площадку, находящуюся за пределами земной атмосферы и перпендикулярную к солнечным лучам (эта величина равна 1,99 кал/см2 мин).
Но насколько в действительности постоянна эта солнечная постоянная?
Ответить на такой вопрос, проводя измерения солнечной радиации с поверхности Земли, далеко не просто. Дело в том, что для надежного определения величины солнечной постоянной нужно очень точно измерить и учесть меняющуюся в значительнее пределах прозрачность земной атмосферы. Как бы тщательно мы ни старались определить коэффициент прозрачности, всегда будет оставаться сомнение: действительно ли изменилась солнечная постоянная или в оценках .коэффициента прозрачности допущены какие-то погрешности. Гораздо проще и в принципе надежнее наблюдать какое-то небесное тело (планету или спутник), освещенное солнечными лучами, и сравнивать его яркость (блеск) с яркостью звезд.
При этом прозрачность земной атмосферы одинаковым образом влияет на видимую яркость и планеты и звезды сравнения. Изменение солнечной постоянной проявится в изменении освещенности планеты и может быть легко замечено. Конечно, для этого нужно, чтобы сама планета обладала совершенно неизменными отражательными свойствами. Планеты, на поверхности которых или в атмосферах происходят непрерывные изменения (Марс, Юпитер, Сатурн), для этого дела не подходят. А вот далекие и холодные Уран и Нептун как будто бы годятся.
Программа систематических фотометрических наблюдений Урана и Нептуна выполнялась на Ловелловской обсерватории в течение 17 лет. Было отмечено, что яркость Нептуна возросла с 1950 по 1962 г. на 0,03т, а с 1963 по 1966 г. оставалась постоянной. Для Урана также были установлены небольшие изменения блеска, в основном уменьшение яркости, составляющее в течение всего периода наблюдений приблизительно 0,04т.
Поскольку яркость обеих планет менялась со временем неодинаковым образом, говорить об изменении солнечной постоянной, т. е. яркости самого Солнца, конечно, не приходится. Главными причинами вариаций скорее всего служат фотометрическая неоднородность атмосфер планет и изменения, которые могут происходить в атмосферах даже этих далеких планет под действием солнечной активности. Поскольку Уран оказывается обращенным к Земле и Солнцу то полярной областью, то экваториальной, вполне возможно, что альбедо этих областей планеты неодинаково (это, как и меняющаяся величина видимого сжатия диска, отражается и на видимом блеске Урана).
По данным многоцветной фотоэлектрической фотометрии Урана, которой в течение ряда лет занимались Дж. Эплби и В. Ирвин, максимальное геометрическое альбедо у обеих планет приходится на участок спектра вблизи длины волны 0,50 мкм и равно 0,53-0,55. В сторону коротких длин волн геометрическое альбедо снижается, но весьма незначительно по сравнению с Юпитером и Сатурном, у которых отражательная способность довольно резко падает с переходом от желтых лучей к фиолетовым.
С поверхности Земли мы можем наблюдать спектры небесных тел только в длинах волн не короче 0,30 мкм, так как излучение более далекого ультрафиолетового диапазона поглощается озонным слоем в земной атмосфере. Для проникновения в область так называемого "вакуумного" ультрафиолетового излучения нужно выходить за пределы земной атмосферы. С помощью околоземных орбитальных телескопов (их было запущено несколько и главным образом именно для исследований ультрафиолетовой радиации небесных объектов) уже получена некоторая, хотя и предварительная, информация об отражательных свойствах Урана и Нептуна в области спектра до 0,18 мкм. Обе планеты не обнаруживают почти никаких вариаций геометрического альбедо с длиной волны в этой области (рис. 2).
В общем, данные о спектральной отражательной способности Урана и Нептуна свидетельствуют о том, что обе планеты окружены достаточно мощными и протяженными атмосферами, в основном чисто газовыми, но с примесями относительно небольших количеств аэрозоля, образующего дымку или отдельные слои на определенных высотах в атмосфере.
| << Предыдущая глава | Следующая глава >> |
