Астрофизика

Свет разных как небесных светил, так и космических объектов зачастую оказывается поляризованным. Исследование этой поляризации дает важную информацию о свойствах планет, звезд, туманностей, межпланетной и межзвездной среды и т. д. Поляриметрия — важный раздел астрофизики.

Степенью поляризации света в астрофизике обычно называют отношение интенсивности поляризованной компоненты к интенсивности всего исследуемого светового потока. Для экспериментальных исследований в последнее время характерна (как и в других областях применения поляризации света) замена визуальных полярископов и поляриметров на фотоэлектрические. Разумеется, поляризационные исследования в астрономии представляют смысл и ценность только во взаимодействии с другими астрофизическими методами — фотометрическим, спектроскопическим, радиоастрономическим и другими. Сопоставление данных разных методов, взаимное дополнение и контроль результатов дают возможность более серьезной и надежной проверки различных гипотез.

В полном согласии с тем фактом, что Луна светит отраженным светом Солнца, свет Луны частично поляризован, причем преимущественное направление колебаний перпендикулярно плоскости, проходящей через Луну, Солнце и Землю. Такую поляризацию лунного света принято считать положительной. Разные исследователи измеряли поляризацию света, отражаемого Луной в целом и ее отдельными образованиями («морями» и «материками»), а также зависимость поляризации от фазы Луны и от длины волны света. Наибольшая поляризация соответствует фазе в одну четверть, наименьшая — полнолунию. Максимальные значения в квадратуре у разных исследователей получались довольно разными, доходя до 47 % у «морей» и до 17 % у «материков». Около полнолуния (при фазах порядка 10°) поляризация становится отрицательной и имеет малые значения. Причина изменения знака поляризации не совсем понятна, ее приписывают влиянию многократных отражений на неровностях лунной поверхности. Сравнение поляризации разных областей Луны с поляризацией света, диффузно отраженного различными земными породами, привело некоторых экспериментаторов к выводу, что поверхность лунных «морей» покрыта породами, похожими на лаву, а поверхность «материков»— глинистыми песками. Спектральная зависимость поляризации лунного света такова: степень поляризации меньше всего в инфракрасной области, больше в видимой (например, в зеленой), еще больше в ультрафиолетовой. С помощью исследования поляризации света на участках неосвещенной части лунного диска, непосредственно прилегающих к освещенной, делались попытки обнаружить лунную атмосферу, хотя бы и очень разреженную. Эти опыты, однако, очень осложнены эффектами земного происхождения (поляризация рассеяния в атмосфере земли и пр.). С учетом или устранением этих помех был получен результат, что плотность атмосферы у поверхности Луны по крайней мере в 109 раз меньше, чем у поверхности Земли.

Поляризация света планет позволяет решать в основном те же задачи, что и в отношении Луны — исследование поверхности планет и их атмосферы.

Зависимость поляризации от фазы для Меркурия оказалась такой же, как и для Луны. Поскольку он и фотометрически сходен с Луной, то предполагают, что структура их поверхностей аналогична. Поверхность Меркурия, по-видимому, представляет собой гористую, сильно изрытую, каменистую пустыню. Различие поляризации в зеленой и красной областях спектра и возрастание поляризации от центра диска к краям объясняют наличием у Меркурия очень разреженной атмосферы (1 мм ртутного столба у поверхности), рассеивающей зеленые лучи сильнее, чем красные.

Исследование поляризации света, рассеянного в атмосфере Венеры (в частности, сравнение с земными облачными образованиями) привело к выводу, что рассеяние происходит на сравнительно крупных частицах (типа водяных капель в земных облаках). Природа этих частиц (капли — это кристаллики или пылинки) пока неизвестна. Спектральная зависимость поляризации оказалась такой же, как у Луны, наибольшая поляризация наблюдается в ультрафиолетовой области. Особое и интересное свойство Венеры состоит в том, что преимущественное направление колебаний в ультрафиолетовой области отличается на 90° от направления в видимой области. Это породило гипотезу о наличии двух типов рассеивающих частиц.

Фазовая зависимость поляризации Марса также похожа на лунную. Поляризация определяется двумя факторами — поверхностью Марса и его атмосферой. Поляризация светлых областей («материков») и темных пятен («морей») сопоставлялась с поляризацией различных наземных образований. Светлым областям оказались аналогичны вулканические пеплы, в то время как глины, пески и скалы не дали похожих результатов. Темные же области в ряде случаев оказались похожими по своим поляризационным свойствам на поверхность, покрытую растительностью. Более детальные исследования позволили установить существенные различия экваториальных и северных «морей». Свет от полярных шапок Марса оказался поляризован сильнее, чем от земных снежных покровов.

Наличие атмосферы вносит в поляризацию определенные изменения. Например, появление облаков и помутнений в атмосфере Марса вызывает отличия поляризации Марса от лунной. По поляризации наличие таких образований можно обнаружить даже тогда, когда они не видны в телескопы. Существенную деполяризацию вносят так называемые желтые вуали (одно из предположений: это — пыльные бури). Из этих эффектов разные исследователи получали оценки плотности и давления марсианской атмосферы, сопоставляя их с данными других методов. Результаты разных авторов довольно сильно различаются (от 18 до 60 мм ртутного столба), но более или менее согласуются с данными фотометрии, рассеяния, определения яркости и контрастности и другими. Среднее значение из всех методов — 65 мм ртутного столба. Спектральная зависимость поляризации Марса имеет тот же характер, что у Луны и Венеры.

Поляризация диска Юпитера различна в разных местах. Она больше у краев, чем в центре диска, и различна у восточного и западного краев планеты. Отмечается постоянство поляризации полярных областей. Ряд авторов считает, что значение степени поляризации и ее распределение по диску планеты говорят в пользу того, что под облачным слоем Юпитера атмосфера очень разрежена. У Юпитера также обнаружено радиоизлучение, одна из компонент которого поляризована. С ее помощью получены интересные данные о физических процессах в ионосфере Юпитера.

На диске Сатурна поляризация полярных областей также отличается от поляризации других частей планеты, но в отличие от Юпитера она непостоянна и подвержена сильным изменениям. Поляризованы также оба ярких кольца Сатурна, разделенных темным промежутком Кассини. Интересно, что поляризация обоих колец различна. У внутреннего кольца она сходна с поляризацией земных пород, а у внешнего имеет некоторые пока непонятные особенности.

Поляризация света обнаружена в хвостах комет. С ее помощью показано, что непрерывный спектр хвостов обусловлен рассеянием солнечного света пылевыми частицами.

Плодотворным методом изучения, пятен на Солнце оказался эффект Зеемана — расщепление спектральных линий в магнитном поле пятен. При этом важнейшим признаком, подтверждающим зеемановскую природу расщепления, является поляризация компонент. Методически очень важен выбор спектральных линий для работы. Удобнее всего линии с наиболее простой собственной формой и наибольшим расщеплением простого типа (триплетным). Этот метод широко используется для топографии, систематизации и изучения магнитных полей солнечных пятен, для определения направления и напряженности магнитных полей. В большинстве пятен на солнечном диске обнаруживается продольный эффект Зеемана, откуда следует, что направление магнитного поля перпендикулярно солнечной поверхности. В соответствии с этим у пятен на краю диска ожидался и был обнаружен поперечный эффект. Данные этого эффективного метода несомненно сыграют большую роль в решении вопроса о происхождении магнитных полей пятен, который пока не имеет удовлетворительного ответа.

Поляризован свет солнечной короны — самой внешней оболочки Солнца, которая тянется до расстояний в несколько диаметров Солнца. Свечение солнечной короны постепенно переходит в зодиакальный свет. Видеть солнечную корону можно только во время полных солнечных затмений. Однако с помощью специальных приборов — коронографов — удается изучать ее и вне затмений. Свечение с непрерывным спектром, составляющее 90% всего излучения солнечной короны, представляет собой свет фотосферы, рассеянный быстрыми свободными электронами короны. Это свечение частично поляризовано, причем у края солнечного диска степень поляризации около 15%, при удалении от края она быстро увеличивается (примерно до 40 %), а затем, по мере дальнейшего удаления, медленно спадает, постепенно переходя к значениям, характерным для зодиакального света. Структура короны, прихотливо изменяющаяся со временем, сильно влияет на поляризацию, так как последняя зависит от пространственной ориентации корональных образований по отношению к лучу зрения наблюдателя. Поэтому приведенные выше цифры лишь ориентировочны.

Скоро лето, а значит и дачный сезон — отрада для многих садоводов. Пришло время подготовить материалы и инструмент к огородным работам. Для этих целей уместно будет запастись плёнкой полиэтиленовой 200 мкр цена на которую наверняка вскоре существенно возрастет. Это связанно как с сезонным спросом, так и с нынешним кризисом в стране. Поэтому любой хозяйственник поступит мудро, если будет руководствоваться подобными дальновидными взглядами.