ПОЛЯРИМЕТРИЯ ПЛАНЕТ

Естественно стремление дополнить при изучении планетных атмосфер и поверхностей фотометрический анализ другими средствами. Ближе всего к фотометрическому методу стоит метод поляриметрический.

В планетных исследованиях обычно ищут интенсивность световых колебаний (электрического вектора) в плоскости , перпендикулярной к экватору интенсивностей (рис. 193), и в параллельной ему плоскости . Если эти два значения неравны, значит, свет, отраженный планетой, поляризован (свет, приходящий от Солнца, свободен от поляризации). Мерой поляризации считают отношение

причем оно может быть и отрицательным. Обычно его выражают в процентах или промилле

Механизм поляризации света при диффузном отражении (рассеянии) весьма разнообразен в зависимости от преломляющих и отражающих свойств рассеивающей поверхности или среды. Он связан со степенью раздробленности рассеивающего вещества и его способностью поглощать свет. Конечно, для малых частиц, сравнимых с длиной волны падающего света, поляризация сильно зависит от длины волны. Если от поверхности отражается доля света, с поляризацией , то другая доля, , проникает внутрь вещества, где частично поглощается. Часть выходит снова наружу поляризованной до так что общая поляризация будет

    (33.29)

Рис. 193. К поляризации света, отраженного планетой

Как известно, при зеркальном отражении сильна положительная поляризация . Если отражающая среда состоит из элементов, имеющих плоскую границу, и их ориентировка в пространстве более или менее одинакова, то будет наблюдаться сильное зеркальное отражение — большая интенсивность для точки планеты, где , т. е. посередине между точками S и Е на рис. 189 и 193, а также значительное усиление поляризации. Если падающий свет сильно поглощается, то поляризация смягчается. Наконец, атмосфера со взвешенными в ней аэрозолями дает свою сложную картину поляризации, которая может полностью затушевать поляризацию от подстилающей поверхности. Крупные частицы, особенно водяные капельки и кристаллики, вносят очень сложную зависимость поляризации от угла фазы, так как в них происходят правильные отражения, внутренние и внешние (которые, в частности, приводят к явлению радуги).

Суммарное действие поверхности и атмосферы приводит к поляризации

    (33.30)

где индекс а относится к рассеянию в атмосфере. Для чистой атмосферы или атмосферы с весьма мелкими взвешенными частицами действует закон рассеяния Рэлея:

    (33.31)

где Z — толщина рассеивающей атмосферы. Зависимость от сопровождается и зависимостью поляризации от :

так как одна из составляющих есть единица, а другая . Насколько велика роль атмосферы при поляризации, видно из рис. 194, показывающего поляризацию зеленого луга при измерениях, выполненных на нем самом (А) и с аэростата на высоте 1000 м(В). Совершенно естественно, что отделить поляризацию атмосферы планеты от поляризации поверхности можно, если наблюдать ее в разных местах диска: с приближением к краю диска роль атмосферы усиливается. Наоборот, отделить поляризацию атмосферными молекулами от поляризации атмосферными аэрозолями, если они имеют размеры меньше , невозможно, и лишь при больших размерах можно использовать то обстоятельство, что в степенной зависимости рассеяния от длины волны показатель а убывает с ростом . Для этой цели нужны уже спектрополяризованные наблюдения.

Рис. 194. Поляризация света при отражении его поверхностью луга (А). То же при наблюдении с высоты 1000 м (В)

Разные вещества, исследованные в лаборатории, как сказано выше, дают очень разнообразные поляризационные кривые , но, к сожалению, их уподобление наблюдаемым планетным кривым редко удается провести однозначно.

Различные детали поверхностей планет имеют различный цвет; атмосфера, если она есть, вносит свои изменения в окраску поверхности. Отражательные свойства и поверхности и атмосферы различны в разных участках спектра, так же как и их поляризация. Изучать их изменения с длиной волны часто бывает затруднительно из-за больших потерь света в спектрографах. Наоборот, изоляция широких спектральных участков с помощью светофильтров возможна и полезна в ряде случаев.

Колориметрия планет практикуется часто, и ее результаты будут нами рассматриваться дальше в применении к каждой планете отдельно.