ЗОДИАКАЛЬНЫЙ СВЕТ

ЗОДИАКАЛЬНЫЙ СВЕТ – слабое свечение неба, простирающееся вдоль эклиптики, т.е. в области Зодиака, с чем и связано название этого явления. Зодиакальный свет можно видеть лишь в ясные безлунные ночи вдали от городских огней. Визуально он обычно обнаруживается на угловом расстоянии от 30° до 90° от Солнца. В экваториальных областях Земли свечение становится заметным в западной части неба вскоре после наступления темноты, примерно через час после захода Солнца. Оно имеет вид конуса, сужающегося с удалением от горизонта, постепенно теряющего яркость и переходящего в зодиакальную полосу – слабо светящийся пояс шириной около 10°, едва различимый на фоне ночного неба и тянущийся вдоль всей эклиптики, соединяя собой обе ветви зодиакального света – западную и восточную. В области неба, противоположной Солнцу, зодиакальная полоса несколько расширяется и ее свечение усиливается, создавая противосияние. В конце тропической ночи, перед рассветом на востоке из-за горизонта появляется вершина конуса, и зодиакальный свет поднимается все выше. За час до восхода Солнца небо начинает светлеть, и слабый зодиакальный свет становится незаметен.

Для наблюдателей средних широт конус зодиакального света сильно наклонен к горизонту, поэтому заметить его труднее. Лучше всего он виден в феврале-марте после окончания вечерних сумерек и в сентябре-октябре перед утренними сумерками. В летние ночи он наблюдается в виде диффузного свечения у северного горизонта. Конусы зодиакального света в 2–3 раза ярче фона ночного неба вне Млечного Пути. В среднем в видимой области спектра зодиакальный свет вносит около 15% в общее излучение ночного неба.

Явление зодиакального света известно с древности: о нем знали в Египте, Греции и на Востоке. Бируни называл его «ложной зарей» или «волчьим хвостом». Внимательный наблюдатель природы Александр Гумбольдт в своем колоссальном труде Космос (М., 1853, т. 3, с. 134) подробно описал зодиакальный свет:

«Кто долго жил в поясе пальм, тот навсегда сохранит приятное воспоминание о сладостном сиянии, которым пирамидально воздымающийся зодиакальный свет озаряет часть равно продолжительных тропических ночей. Я видел его блестящим гораздо ярче, чем Млечный Путь в Стрельце, не только в редкой и сухой атмосфере Андских вершин на высоте двенадцати или четырнадцати тысяч футов, но также в беспредельных луговых равнинах Венеcуэлы, на морском берегу, под вечным ясным небом Куманы. Совершенно особенную прелесть приобретало это явление, когда маленькое облачко закрывало частицу зодиакального света и резко выделялось на светлом фоне.»

В новое время зодиакальный свет начали наблюдать и описывать с середины 17 в. Первым это явление подробно изучил и правильно истолковал французский астроном Жан Доминик Кассини в 1683. Он считал причиной зодиакального свечения солнечный свет, рассеянный мелкими частицами вещества, движущимися между орбитами Венеры и Марса в плоскости планетных орбит.

Распределение энергии в спектре зодиакального света близко к солнечному. Как и в спектре Солнца, в нем есть линии поглощения. Оптическое излучение зодиакального света частично поляризовано. Одно время считалось, что поляризация (см. ОПТИКА) указывает на рассеяние свободными электронами межпланетной среды, но позже было показано, что в рассеянии света, в основном, виновата межпланетная пыль, которая тоже дает поляризацию, но зато не замывает фраунгоферовых линий Солнца, присутствующих в спектре зодиакального света.

Источником мелких частиц, заполняющих Солнечную систему, служат разрушающиеся ядра комет и столкновения тел в поясе астероидов. Самые мелкие частицы постепенно приближаются к Солнцу в результате эффекта Пойнтинга – Робертсона; он заключается в том, что давление солнечного света на движущуюся частицу направлено не точно по линии Солнце – частица, а в результате аберрации света отклонено назад, против скорости частицы и поэтому тормозит ее движение. Падение мелких частиц на Солнце компенсируется их постоянным производством, так что в плоскости эклиптики всегда существует скопление пыли, рассеивающее солнечные лучи.

Исследование зодиакального света представляет научный интерес, поскольку дает возможность получить сведения о глобальном распределении пыли в межпланетном пространстве. Зодиакальный свет исследуют фотометрически и спектрально с поверхности Земли, а также с космических аппаратов, данные которых свободны от влияния земной атмосферы. Оптические исследования совместно с наблюдениями в инфракрасном диапазоне показали, что пылевые частицы концентрируются около Солнца в виде эллипсоидоподобного облака (зодиакальное облако), плотность пыли в котором падает по мере удаления от Солнца и от плоскости эклиптики.

Вблизи Солнца зодиакальный свет переходит в F-корону Солнца (фраунгоферова, или пылевая корона), которая видна только при полном солнечном затмении. Ее отличают от К-короны (от нем. Kontinuum), возникающей вследствие рассеяния солнечного излучения на свободных электронах корональной плазмы. Спектр К-короны непрерывный, поскольку фраунгоферовы линии фотосферного спектра Солнца размыты из-за эффекта Доплера при рассеянии на быстрых электронах короны, имеющей температуру около миллиона кельвинов. Напротив, в спектре F-короны присутствуют фраунгоферовы линии, которые не замываются при рассеянии света на медленно движущихся пылевых частицах. За пределом 10 радиусов Солнца F-корона переходит в зодиакальный свет. Его яркость с ростом углового расстояния от Солнца быстро падает, но в антисолнечной точке эклиптики она вновь усиливается, образуя противосияние; это вызвано тем, что мелкие пылевые частицы интенсивно отражают свет назад.

Наблюдая в предутренние часы приближение противосияния к горизонту, некоторые астрономы отмечали явление «ложного зодиакального света», значительно менее яркого, чем истинный, и к тому же находящегося над противоположной стороной горизонта. В тропиках ложный зодиакальный свет наблюдается чаще, чем в средних широтах.

Хотя в 20 в. обсуждалось несколько альтернативных гипотез происхождения описанных выше небесных оптических явлений, исследования с борта межпланетных аппаратов окончательно прояснили проблему. Зодиакальный свет, зодиакальная полоса и противосияние представляют собой проявление одного и того же физического процесса – рассеяния солнечного света на частицах межпланетной пыли. При этом область наиболее интенсивного рассеяния, а следовательно, и участки ночного неба с наибольшей яркостью проецируются на зодиакальные созвездия. Однако это не означает, что в других местах ночного неба нет такого излучения. Как показали точные фотометрические измерения, свет Солнца, рассеянный межпланетной пылью, присутствует во всех участках ночного неба.

Владимир Сурдин