Газовая оболочка небесного тела

Автор: 3.03.2014

Наличие атмосферы над поверхностью планеты или спутника является обстоятельством первостепенной важности. В частности, оно позволяет ставить вопрос о существовании на поверхности небесного тела воды в жидком состоянии, а также явлений жизни. Естественно, что решение вопроса о наличии или отсутствии газовой оболочки для каждой из планет всегда считалось одной из основных проблем планетоведения.
С практической стороны решение вопроса основано на наблюдении тех разнообразных оптических явлений, которыми сопровождается проникновение солнечных лучей в атмосферу небесного тела и которые подробно исследованы на примере земной атмосферы. Из явлений такого рода для установления самого факта существования атмосферы наибольшее значение имеют нижеследующие:
1) Рефракция, или преломление лучей. Проявляет себя преимущественно у края диска планеты или спутника при таких явлениях, как покрытия звезд и других светил, прохождения перед солнечным диском, затмения.
2) Рассеяние света. В случае полупрозрачной атмосферы (Марс) создает на фоне диска эффект воздушной дымки, накладывающей свою дополнительную яркость на фон деталей твердой поверхности. При наличии на поверхности теней осветляет их еще за счет поступающей на затененные участки рассеянной освещенности. При атмосфере большой оптической толщины, т. е. непрозрачной, целиком определяет распределение яркости и цвета на планетном диске.
3) Появление и исчезновение облачных образований. Условия видимости последних на диске планеты также определяются явлением рассеяния света, которое, как правило, возрастает в местах возникновения облаков и туманов. Поэтому участки атмосферы с повышенной мутностью имеют вид изменчивых светлых пятен на диске светила. Временный и непостоянный характер таких образований наряду с их перемещением по отношению к фону твердой поверхности планеты позволяет довольно уверенно отличать их от поверхностных образований (хотя последние тоже могут носить временный характер) и тем решать вопрос о существовании и характере атмосферной оболочки.
4) Сумеречные явления. Они представляют собою еще один вариант проявления рассеяния света, состоящий в том, что рассеянный свет передается за линию геометрического терминатора. Это приводит к размытости видимого терминатора и к его смещению в сторону ночного полушария планеты. Для нижних планет (Венера) это дает феномен удлинения рогов.
Признаки существования атмосферы, основанные на различных явлениях, вызываемых рассеянием света, можно назвать нефелометрическими. Как известно, под термином «нефелометрия», происходящим от греческого слова «нефелос»—туман, понимают исследование мутной среды, основанное на измерении рассеянного в ней света.
5) Истинное поглощение лучистого потока. В случае газа оно носит селективный характер и дает в спектре полосы поглощения. Наличие последних является наиболее сильным доказательством существования атмосферы. Кроме того, оно является единственным прямым и вполне достоверным источником сведений о химическом составе слагающего атмосферу газа. Однако практическое наблюдение полос поглощения при разреженной атмосфере представляет собою весьма тонкую и трудную задачу.
Перечисленные выше признаки наличия атмосферы являются главными. Существует ряд других признаков, использование которых менее удобно. Так, можно искать люминесценцию газов атмосферы, аналогичную свечению ночного неба или полярным сияниям на Земле. Кривая изменения поляризации с фазовым углом различна для твердой поверхности и для атмосферы, а потому ее анализ тоже может дать указания за или против наличия атмосферы. Неоднократно указывалось, что высокое альбедо является одним из признаков наличия атмосферы, что, однако, не является безусловным, поскольку твердая поверхность тоже может быть светлой.