РАДИОЛОКАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ПЛАНЕТ
Многообещающи в применении к планетам радиолокационные методы. Радиоимпульс, посланный с Земли, возвращается обратно очень сильно ослабленным, но форма принятого отраженного сигнала и его интенсивность могут сказать о многом. Обычно посылаемый импульс делают очень узким по частоте (3—5 Гц) и очень коротким по продолжительности (несколько микросекунд).
Мощность импульса при этом известна и нетрудно подсчитать, какова будет мощность отраженного сигнала; она пропорциональна площади диска планеты и обратно пропорциональна четвертой степени ее геоцентрического расстояния, т. е. 
. Но кроме этих чисто геометрических факторов есть еще физические, которые можно объединить в понятии радиоальбедо. Во-первых, атмосфера (или ионосфера) планеты может поглотить часть мощности импульса, во-вторых, если поверхность планеты весьма гладкая по отношению к применяемой длине волны то она будет отражать импульс зеркально, т. е. строго направленно, так что до Земли дойдет отражение лишь от небольшой площадки в самой центральной части диска, подобно отражению света от полированного шарика. К счастью, мы можем различать случаи, когда планета вообще плохо отражает радиоволны, и случаи гладкости и зеркального отражения. Это связано с изменением формы отраженного сигнала во времени.
Рис. 200. К радиолокационным наблюдениям планет
Обратимся к рис. 20. На нем изображен диск планеты, вращающейсяоколо оси Р, как-то наклоненной к лучу зрения. При рассмотрении вращения звезд мы уже встречались (§ 9, рис. 69) с тем фактом, что лучевые скорости в двух продольных полосках на диске планеты, параллельных оси вращения и равноотстоящих от нее, будут одинаковы по величине, но противоположны по знаку. Следовательно, доплеровское смещение частоты сигнала при его отражении от этих полосок будет одинаково, но в разные стороны от частоты импульса. С другой стороны, все точки поверхности планеты, видимые на диске планеты в пределах одной узкой полоски, составленной из двух концентрических окружностей, отстоят от земного наблюдателя одинаково далеко, следовательно, отраженный сигнал поступит к наблюдателю одновременно от всех точек пояска — раньше от центральных частей диска планеты и позже всего от периферических его частей. Таким образом, если планета шероховатая и быстро вращается, отраженный сигнал будет растянут по времени и расширен по частоте из-за эффекта Доплера, а при гладкой поверхности сигнал не будет растянут ни по времени, ни по частоте, даже если планета вращается быстро. Впрочем, точность измерения формы очень узкого сигнала в настоящее время так высока, что даже ничтожное доплеровское расширение его может быть замечено, например, в области скоростей, меньших 1 м/с.
Так, малая растянутость во времени импульса дециметровых волн после отражения от Венеры (рис. 201) позволяет думать об отражении сигнала центральной частью диска в пределах менее 0,1 диаметра планеты, причем коэффициент отражения сравнительно с идеальной проводящей сферой составляет всего лишь 12—18 %, тогда как у Меркурия и Луны он близок к 5 %.
В то же время расширение отраженного от Венеры импульса по частоте было столь незначительно, что лучевая составляющая вращения планеты в указанных выше пределах центра диска ее не превышала 0,5 м/с, так что экваториальная скорость вращения не может быть больше 2 м/с, а период вращения планеты оказывается не меньше 200 земных суток! Как мы увидим дальше, период вращения Венеры равен 243 суткам.
Рис. 201. К радиолокационным наблюдениям планет. Показано распределение отраженных сигналов при радиолокации Венеры в 1962—1963 гг. (Институт радиоэлектроники АН СССР). По оси ординат отложена относительная встречаемость радиочастот, по оси абсцисс — отклонение частоты f отраженного сигнала от частоты посланного сигнала. Слева (а) показано распределение отклонений 
, вызванное вращением планеты (в данном случае очень медленным) и случайными помехами. Справа (б) дано распределение запаздывания сигналов по времени из-за различной дальности разных частей диска планеты (см. рис. 200). Применялся метод частотной модуляции. Сдвиг частот переведен в сдвиг по дальности. Почти вся мощность сигналов определяется отражением от центральной части планетного диска
Однако отраженный радиолокационный сигнал несет с собой еще более богатую информацию, а именно в нем содержится также указание на направление оси вращения планеты.
Если вращать фигуру диска планеты на рис. 200 около луча зрения, то ничего не изменится в распределении отраженных сигналов по частотам. Поэтому направление вращения звезды из расширения спектральных линий не выводится (§ 9). Но если фигура планеты меняет свое положение в пространстве так, что ось вращения наклоняется к наблюдателю или от него, то слагающая по лучу зрения экваториальной скорости вращения будет изменяться пропорционально 
, где i — угол между осью вращения и лучом зрения. Взаимное расположение Земли и планеты все время меняется.
Поэтому меняется иположение оси вращения ее относительно Земли, форма отраженного сигнала (распределение по частотам) тоже меняется, и так как расположение и Земли и планеты в пространстве всегда хорошо известно, наблюдая планету радиолокационным методом в разное время, можно вывести положение оси ее вращения уже не относительно Земли, а по отношению к независимой системе координат, например, дать прямое восхождение и склонение северного полюса планеты.
Из сказанного видно, что наблюдаемый отраженный радиосигнал в каждый момент дает информацию о вращении планеты относительно мгновенной оси, которая есть векторная сумма вращений планеты около оси, планеты около Солнца и Земли около Солнца. В зависимости оттого, направлен ли вектор осевого вращения планеты в ту же сторону неба, что и вектор обращения планет около Солнца, или в противоположную, изменения наблюдаемой скорости вращения планеты во времени будут противоположного знака. Отсюда и выводится заключение о направлении вращения планеты.
Наконец, радиолокация позволяет построить карту планеты, покрытой облачным слоем, непроницаемым для оптических наблюдений. Для этого необходим одновременный анализ отраженных сигналов по частоте, по запаздыванию и по интенсивности. Если на профиле по частоте у отраженного сигнала есть более или менее крупные впадины или выпуклости, это указывает на существование на планете объектов с пониженной или повышенной отражательной способностью; изменение со временем их места на профиле сигнала с одновременным анализом по дальности дает возможность однозначной локализации замеченных объектов на диске планеты, а отсюда и на ее фигуре (см. рис. 204).
