«Техника-молодежи» 1973 г №6, с.6-8

Эти слова Юрия Гагарина прекрасно подтверждаются анализом оптических явлений, которые запечатлел на своих картинах Алексей Леонов.

К

артина «Утро в космосе» полностью документальна. Эскиз к ней был выполнен еще во время полета цветными карандашами на страницах бортового журнала. На картине у горизонта Земли мы видим восходящее Солнце, окруженное лучами его собственной короны Эти лучи простираются на расстояние двух радиусов светила, считая от его центра. Между тем известно, что никто из космонавтов при полетах по орбитам искусственных спутников Земли больше не видел солнечной короны. Мало того, ученые были уверены в невозможности ее наблюдения с борта космического корабля, по крайней мере в дневное время, когда Солнце стоит высоко.

Свой отрицательный вывод специалисты, в общем, правильно обосновывали тем, что рассеяние света от иллюминатора и других частей корабля помешает прямому наблюдению не слишком яркой солнечной короны. Поэтому ее исследования из космоса рекомендовалось вести так же, как это делают на Земле: либо наблюдать корону во время затмения светила, либо применять коронограф — прибор, у которого есть диск, закрывающий солнечный круг.

Ну а если наше дневное светило находится у горизонта Земли? Можно ли тогда увидеть корону без всяких приборов? Для теоретиков вопрос оставался открытым. Ведь в этом случае лучам Солнца приходится пронизывать плотные слои атмосферы, что уменьшает яркость оптических помех, вызванных рассеянием света от поверхности корабля. Но появляется другая помеха: естественный фон в виде сумеречного излучения земной атмосферы. От соотношения двух указанных факторов и зависит возможность визуального наблюдения короны.

В

се дело в том, как высоко находится Солнце над горизонтом и на какой высоте пролетает космический корабль. Чем выше он поднимается, тем меньше становится угловой размер светящегося слоя атмосферы. А угловой размер солнечной короны не меняется. Поэтому на какой-то высоте полета корона будет видна через слабо светящиеся слои верхней атмосферы Земли.

Проанализируем три случая, со ответствующие слабым оптическим помехам, когда верхний край диска Солнца находится на высоте всего лишь 20-30 км над горизонтом.

1. Корабль на высоте 200 км. Он довольно глубоко погружен в атмосферу. Ее сумеречный свет достаточно ярок, чтобы помешать наблюдению короны.

2. Корабль не высоте 500 км. Яркость короны в пределах углового расстояния 0,5° от центра солнечного диска уже сопоставима с яркостью сумеречного света — по крайней мере, в красной части видимого спектра. В этих границах можно проводить визуальные, фотографические и телевизионные наблюдение короны.

На рисунках: Космический корабль «Восход-2» в полете (слева). Справа сверху вниз: Утро в космосе. Голубой пояс Земли.

3. Корабль на высоте 1000 км. Корона будет видна глазом в пределах углового расстояния 3° от центра солнечного диска.

Напомним теперь, какой была орбита пилотируемого космического корабля «Восход-2». Ее апогей составлял 500 км, тогда как высота полета всех других орбитальных кораблей с экипажами на борту не превышала 300 км. Вот почему никто из космонавтов, летавших на высотах до 300 км, не видел (и не мог видеть) лучей солнечной короны.

Подобные исследования еще более интересны в ультрафиолетовой части спектра, где яркость короны гораздо больше, чем в инфракрасной и видимой областях. Цифровые расчеты, обосновывающие возможность таких исследований, нетрудно выполнить аналогичным образом.

Т

еперь обратите внимание на другую деталь картины «Утро в космосе». У сумеречного горизонта Земли показаны три резко очерченных цветных слоя: красный, желтый и голубой. Размер каждого из них во время наблюдения составлял около 10 угловых мин., что для высоты полета 500 км соответствует 8-километровой вертикальной протяженности.

Находясь на Земле, мы не видим у горизонта многотональной расцветки. Чем же она вызвана? Оказывается, высотной изменчивостью спектрального состава излучения, рассеянного атмосферой в условиях сумерек. Кандидат физико-математических наук О. Смоктий в 1969 году теоретически показал, что уже при наблюдении с высоты 250 км будут видны цветные слои, правда с нечеткими границами. Когда корабль «Восход-2» был на высоте 500 км взору предстала картина резко разделенных слоев, ибо их угловые размеры стали очень малыми.

А

вот еще одно интересное наблюдение, сделанное с «Восхода-2». Оно говорит о свойстве земной атмосферы создавать зеркальное отражение световых лучей (при углах отражения около 90°). По-видимому, таким свойством обладают и другие планеты с плотной газовой оболочкой. Поэтому секреты планетных атмосфер можно будет открывать с помощью зеркального отражения электромагнитных волн различной длины — от ультрафиолетового участка до сверхвысокочастотного радиодиапазона.

Подтверждение сказанному — цветной снимок, сделанный на дневной стороне Земли 18 марта 1965 года во время выхода в открытый космос. В просветах облаков видно яркое пятно. На фотографии запечатлелось отражение солнечных лучей от весеннего снега с настом. Поверхность такого рода очень хорошо отражает свет в околозеркальных направлениях — в 8-10 раз ярче, чем облака, дающие слабое смешанное отражение.

П

осмотрите на картину «Голубой пояс Земли». Изображенное на ней явление удалось наблюдать только на одном витке орбиты корабля «Восход-2», когда он находился на ночной стороне планеты. Речь идет о резко очерченном слое серо-голубого цвета. Сквозь этот слой высотой 80 км можно было видеть звезды и планеты, но их цвет менялся с белого на красный, а блеск уменьшался.

Можно предполагать, что причиной эффекта были серебристые облака, которые обычно плавают в среднем слое атмосферы. Спустя четыре года после полета «Восхода-2» в «Известиях Академии наук Эстонской ССР» появилась работа советских ученых Ч. Виллмана и В. Сергеевича. Они установили: прозрачность серебристых облаков для красных лучей значительно выше, чем для синих и зеленых. Поэтому звезды и планеты, если мы наблюдаем их сквозь слой таких облаков, должны «краснеть». Кстати, это явление можно использовать для обнаружения серебристых облаков из космоса на ночной стороне планеты.

О

птические наблюдения, сделанные с борта корабля «Восход-2» еще в марте 1965 года, не только не устарели, но и поныне показывают перспективные пути для изучения Земли и Солнца из космоса.

«Космическая» тема — одна из ведущих в журнале. Крепкая дружба связывает «ТМ» с первопроходцами вселенной. В журнале публиковались статьи академика С. П. Королева, космонавтов Ю. А. Гагарина, В. Н. Волкова, Г. С. Титова, В. А. Шаталова, В. И. Севастьянова. Постоянно со статьями и рисунками выступает член редакционной коллегии космонавт А. А. Леонов. ТМ"— 40 лет