Серебристые облака и их наблюдение

Пусть орбитальная станция движется на высоте Н₁ > Н, где Н — высота серебристого облака С, и приближается к нему со стороны ночной полусферы Земли. Облако взойдет над горизонтом станции, когда она находится в точке S₁; положение ее определяется центральным углом который можно найти по формуле (7), подставив в нее Н₁, вместо Н. Положим для дальнейших расчетов Н₁ = 350 км. Рефракцией для простоты пренебрегаем. Тогда найдем ψ₁ = 18°. Угол BOC = ψ = 9°09′, а расстояние S₁C = R∙(tg ψ + tg ψ₁) = 3200 км Именно с тaкого расстояния космонавты, находящиеся на орбитальной станции, могут заметить у горизонта серебристые облака. Расстояние от космического наблюдателя до видимого горизонта станции «Салют» SB = R∙tg ψ₁ ~= 2000 км.

Рассмотрим теперь другое положение станции S₂,когда серебристое облако видно «в разрезе». Для этого восстановим в точке С перпендикуляр к радиусу-вектору облака ОС до его пересечения с орбитой станции S₁S₂. Центральный угол ψ₂ найдем теперь из формулы (10), заменив в ней H₀ на H и H на H₁. Получим ψ₂ = 16°. А теперь найдем угол DS₂С, равный угловой высоте h_C серебристых облаков над линией горизонта станции S₂D в этот момент. Нетрудно сообразить, что

h_C = ψ₁ — ψ₂

поскольку LDOS₂ = LBOS₁ = ψ₁, а LDS₂C = LCS₂O — LDS₂O = (90°— ψ₂) — (90° — ψ₁) = ψ₁ - ψ₂ .Следовательно, h_C = 2°. как и получилось у наших космонавтов. Величина этого угла подтверждает, что облака находились именно на высоте около 80 км (для другой высоты и угол получился бы другой).

Нетрудно также подсчитать» что в положении S₂ расстояние «станция — облако» S₂C = 1880 км. Дальнейшее приближение станции к облаку приведет к тому, что облако окажется на фоне освещенной Солнцем полусферы Земли (а еще раньше — нижних слоев атмосферы) и пропадет, что и наблюдалось в действительности.

На станции «Салют-6» не раз отмечались случаи, когда поле серебристых облаков простиралось на весь южный горизонт (не забудем, что наблюдения велись в южном полушарии Земли) и наблюдалось в течение 7–8 последовательных витков. Это показывает, что серебристые облака порой полностью покрывали «разрешенную» для них широтную зону, что ранее было отмечено со станции «Салют-4» для северного полушария (см. рис. 22). По предварительным данным, в южном полушарии серебристые облака появляются на широтах выше 53° S.

Космические наблюдения позволили выявить средние (20÷100 км) и длинные (100÷280 км) волны в структуре серебристых облаков. Труднее оказалось обнаружить короткие волны (3÷12 км), что связано с геометрическими условиями наблюдения, описанными выше. Зато надежно подтверждена многослойность полей серебристых облаков, ранее установленная по наземным наблюдениям.

Фотографии серебристых облаков, полученные экипажем «Салюта-6», подверглись на Земле фотометрической обработке, которую провели сотрудники Института астрофизики и физики атмосферы Академии наук ЭССР О. А. Авасте и Ч. И. Внллманн при участии космонавтов-исследователей Г. М. Гречко и Ю. В. Романенко. Были построены фотометрические профили облаков для различных азимутов, которые еще четче, чем просмотр негативов, показали волновую структуру облачного поля. Исследователи сравнили изменение яркости серебристых облаков вдоль азимута с теоретической моделью рассеяния света частицами облаков, построенной в 1975 г. Ч. И. Виллманном. Вблизи азимута Солнца яркость серебристых облаков оказалась примерно вдвое выше, чем предсказывала модель, что авторы работы объяснили присутствием в наблюдавшихся 15 января 1978 г. с «Салюта-6» серебристых облаках более крупных частиц, чем принятые в теоретической модели (т. е. больше 0,1 мкм).

Для орбитальной станции «Салют-4» группой советских ученых был сконструирован четырехканальный радиометр, работающий в ближнем инфракрасном диапазоне, на длинах волн 1,35; 1,9; 2,2 и 2,7 мкм. С его помощью с борта орбитальной станции в июне — июле 1975 г. производилась последовательная ретрансляция яркости неба (сканирование) в вертикале Солнца. На рис. 25 показаны результаты сканирования на волне 1,9 мкм в присутствии серебристых облаков (сплошная линия) и в их отсутствие (пунктир). Четко заметен резкий максимум на высоте 80 км, когда серебристые облака наблюдались. Всего было сделано около 20 сканов.

Рис. 25.Яркость неба В_λ на волне 1,9 мкм по результатам сканирования с «Салюта 4» при наличии серебристых облаков (сплошная линия) и при их отсутствии (пунктир).