ПЫЛЕВАЯ И ГАЗОВАЯ СОСТАВЛЯЮЩИЕ В МЕЖПЛАНЕТНОМ ПРОСТРАНСТВЕ

Пылевые частицы из числа наиболее часто улавливаемых ракетами и дающие рассеяние света, не зависящее от длины волны (см. § 26), имеют размеры порядка 1—10 мкм. В рассеянии света действуют два механизма: дифракция и прямое отражение света частицами вместе с преломлением света в них. У частиц радиусом 1—10 мкм второй механизм более эффективен, когда угловое удаление их от Солнца превосходит 30°, тогда как у частиц, составляющих F-корону, т. е. удаленных от Солнца на малый угол, действует в основном механизм дифракции.

Однако в образовании зодиакального света участвуют также и электроны, которые тоже рассеивают свет независимо от длины волны (ср. § 5). Кроме того, они поляризуют свет и дают положительную или радиальную поляризацию (при которой преимущественное направление колебаний электрического вектора лежит в плоскости Земля — Солнце — частица), что фактически и наблюдается в зодиакальном свете.

Принимая, что вся поляризованная составляющая зодиакального света происходит от рассеяния на свободных электронах, можно разделить долю участия электронов и пылевых частиц в поверхностной яркости зодиакального света и вывести как число электронов , так и число рассеивающих крупных частиц на 1 см3 пространства в функции расстояния от Солнца г. К сожалению, в самом зодиакальном свете, где действует механизм прямого отражения и преломления, определить можно не само число а произведение , где А — альбедо частицы. С другой стороны, в F-короне, где работает механизм дифракции света, зависимость яркости от альбедо не существует, так что согласование результатов, полученных для короны и зодиакального света, позволяет найти неизвестное А. Оно оказывается неожиданно очень низким — порядка 0,01, но не следует придавать этому большое значение, так как при теоретических расчетах приходится брать очень далекую от реальности модель рассеивающей среды, состоящей из правильных шариков. Кроме того, для согласования яркости зодиакального света и его поляризации приходится допустить, что межпланетная пыль состоит из частиц двоякого рода: диэлектрических, например, ледяных, и металлических, например, железных. Одна из возможных моделей распределения вещества в межпланетном пространстве такова. Имеются три составляющие:

1) диэлектрические частицы (показатель преломления ) размером от 1 до 10 мкм. Число частиц возрастает пропорционально радиусу их а в степени —

2) металлические частицы (железо, ), размеры от 0,2 до 10 мкм, та же степень (—2,5) для функции распределения по размерам;

3) электроны (конечно, сопровождаемые равным числом протонов).

Тогда получается следующая таблица:

Таблица 29. Распределение числа частиц и электронов в межпланетном пространстве (в плоскости эклиптики) в функции расстояния r от Солнца

Высокое содержание электронов (по сравнению с тем, что мы приводили из наблюдений солнечного ветра; см. § 7) находит себе подтверждение в оптическом явлении совсем иного рода: в наблюдаемом у зодиакального света уменьшении глубин спектральных линий при рассеянии солнечного света. Оно действительно должно наблюдаться, если рассеяние происходит на быстро движущихся электронах, и количественно соответствует тому, что приведено в последней строке таблицы 29.

Таким образом, можно считать, что в окрестностях Земли имеется в среднем около 300 электронов/см3, что дает плотность межпланетного газа (конечно, с протонами) . Примерно столько же дают твердые частицы, поэтому плотность межпланетной среды вблизи Земли оказывается порядка , а полная масса межпланетного вещества внутри земной орбиты — около , или около доли массы Земли, что в небесномеханическом отношении ничтожно мало.

Плотность пылевой составляющей, приведенная здесь, не очень надежна, так как из наблюдений метеоров плотность получается иная. Частицы радиусом 0,1—0,3 мм входят и в число частиц, дающих зодиакальный свет, и в число частиц, порождающих метеоры. Их плотность по числу метеоров получается на три порядка меньше, чем по яркости зодиакального света. Вероятно, это реальный эффект: в окрестностях Земли число крупных метеорных частиц занижено сравнительно с законом , пригодным для частиц зодиакального света, из-за особых динамических условий, в которых находятся те и другие.