space

Что делает планету яркой?

Расстояние планеты от Земли, вероятно, является наиболее важным фактором, определяющим ее видимую яркость. Например, в октябре прошлого года Марс сиял ярче, чем Юпитер , во многом благодаря тому, что Красная планета находилась так же близко к Земле, как и будет до 2035 года.

В отличие от этого, Марс сейчас опускается в западное закатное небо, погружаясь все глубже в яркость. сумеречное свечение, так как Земля и Марс находятся практически по разные стороны от Солнца.

Но на общую яркость планеты также влияет ее расстояние от Солнца, которое определяет интенсивность солнечного света, освещающего ее поверхность.

Когда две самые яркие планеты, Венера и Юпитер, появятся рядом друг с другом в нашем небе (как это произойдет 30 апреля 2022 года), исследуйте их в телескоп, и вы заметите, что диск Венеры кажется гораздо более ослепительным, чем тот. Юпитера, отчасти потому, что он ближе к нам, но главным образом потому, что он также более чем в семь раз ближе к Солнцу.

Другой фактор — размер рассматриваемой планеты. Марс, например, всего примерно в два раза больше нашей Луны , поэтому, когда он удаляется, он имеет тенденцию уменьшаться в яркости быстрее, чем это было бы с заметно большей планетой, такой как Венера.

Менее очевидный фактор — фаза планеты, часть ее освещенного солнцем полушария обращена к Земле. Две планеты, находящиеся ближе к Солнцу, чем Земля, Меркурий и Венера — так называемые «низшие» планеты — демонстрируют полный цикл фаз, как и наша луна.

Между тем, Марс выглядит значительно выпуклым во время квадратуры, то есть под углом 90 градусов к западу или востоку от Солнца. Юпитер и Сатурн , напротив, показывают лишь незначительное полумесяц эффект, в первую очередь из — за их гораздо большие расстояния , как от Земли и ей ип .

Еще один фактор, который следует учитывать, — это отражательная способность или альбедо планеты. Этот фактор зависит от поверхности планеты, включая светлые и темные области, которые могут вращаться и исчезать из поля зрения.

По сравнению с другими планетами, Венера имеет очень высокое альбедо около 70% благодаря покрытию облаков с высокой отражающей способностью. Сравните это с нашей луной, которая — это может вас удивить — является довольно плохим отражателем: в видимом спектре она отражает всего 12% падающего на нее света, поглощая остальной.

Освещающая  формула

При расчете яркости планеты мы уже отметили, что в первую очередь необходимо учитывать ее расстояние от Солнца. Для этого мы должны использовать закон обратных квадратов, который гласит, что указанная физическая величина обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника света.

Итак, с расстояния 2 фута свеча выглядит только на 1/4 ярче, чем с 1 фута. С 3 футов он выглядит на 1/9 яркости, с 4 футов — на 1/16 и так далее. Этот закон влияет на очень многое в природе — не только на свет и другие формы излучения, но и на гравитацию .

Следующий фактор, насколько далеко от нас находится планета, снова связан с законом обратных квадратов. Чем ближе к нам планета, тем больше она кажется по размеру. И его кажущаяся площадь соответственно увеличивается как квадрат его диаметра.

В середине сентября Марс будет находиться на расстоянии 245 миллионов миль (395 миллионов километров) от Земли и будет иметь крошечный диск размером 3,5 угловой секунды. Сравните это с 27 августа 2003 года, когда Марс находился на рекордно близком расстоянии в 34,6 миллиона миль (55,7 миллиона км) и выглядел в диаметре 25,1 угловых секунды.

Прохождение фазы

Влияние фазовых эффектов рассчитать сложнее. Что касается Луны, любой может видеть, что чем ближе она к полной фазе, тем она ярче.

Но рассмотрим Венеру, которая имеет практически равномерный облачный покров и движется вокруг Солнца по почти круговой орбите. Следовательно, его яркость почти полностью зависит от расстояния до Земли и от фазы.

Поэтому, когда Венера очень близка к низшему соединению (точка, когда планета проходит между Землей и Солнцем), она быстро приближается к нашей планете, и по мере того, как ее фаза истончается, ее диск, кажется, существенно увеличивается.

Планета достигает наибольшего блеска (около -4,9 звездной величины), когда она появляется в виде полумесяца, освещенного примерно на 25%, и появляется примерно за 36 дней до и после нижнего соединения. Мы называем это «наибольшим освещенным пространством» Венеры — компромисс между количеством освещенного диска и его видимым размером.

Хотя это всего лишь тонкий полумесяц, мы видим больше Венеры в общей площади, освещенной за квадратную угловую секунду, чем в любое другое время.

Венера достигнет этой точки в своем нынешнем вечернем видении 3 декабря, когда она будет сиять почти в три раза ярче, чем сейчас, а ее диск будет казаться почти в 3,5 раза больше!

Тем не менее, это другая история для Меркурия , планеты, которая по составу похожа на Луну. Фактически, его альбедо на самом деле немного меньше лунного — всего 11%.

Несмотря на то, что эта быстрая планета приближается к нам в нижнем соединении, количество отраженного солнечного света, которое мы видим от нее, меньше, потому что она выглядит как полумесяц. Таким образом, как и Луна, Меркурий ярче всего, когда он «полон», когда он находится на противоположной стороне Солнца от Земли.

В своей книге «Солнечная система и обратно» (Doubleday, 1970) покойный великий писатель-фантаст Айзек Азимов допустил ошибку, заявив в первой главе, что Меркурий и Венера «обе являются наиболее яркими на стадии полумесяца». Достаточно верно для Венеры, но не для Меркурия!

Поделиться с друзьями: