Слово «сумерки» знакомо всем с раннего детства. Это время с захода Солнца (когда небо начинает темнеть), плавно переходящее в ночь, а также утро, перед восходом дневного светила. Данное явление одно из самых красивых и масштабных — за каких-нибудь два часа яркость неба меняется в миллионы раз! Мы можем насладиться игрой удивительных красок, которые не видны на голубом дневном небе. Легкие белые облачка становятся ярко-красными, а затем резко темнеют, синеватый цвет неба контрастирует с белой, желтой, красной зарей…

Многообразием красок сумерки обязаны атмосфере нашей планеты, рассеивающей свет заходящего Солнца, благодаря чему ночь на Земле наступает плавно. В сумерки атмосфера показывает всю свою сложность. Именно в это время можно исследовать вертикальное строение нашей газовой оболочки. Ясным солнечным днем основной вклад в свечение неба вносят только самые нижние слои атмосферы, в сумерки же — разные слои, находящиеся тем выше, чем глубже за горизонт заходит Солнце.

Об эффективности зондирования атмосферы в период сумерек говорил еще в 1923 г. выдающийся русский ученый В.Г.Фесенков [1]. Глубокий обзор наблюдательных и теоретических данных о сумерках содержится в монографии Г.В.Розенберга [2]. В этих и многих других работах указывается главная проблема сумеречного зондирования атмосферы — многократное рассеяние. Лучи заходящего Солнца, прежде чем попасть к наблюдателю, испытывают несколько актов рассеяния. А для выяснения оптических свойств определенного слоя атмосферы нужны сведения прежде всего о яркости однократно рассеянной компоненты сумеречного свечения. Многократное же рассеяние представляет собой своеобразный «шум», который нужно вычесть из полной яркости сумеречного неба.

Роль многократного рассеяния в формировании свечения дневного неба сравнительно невелика. Однако в сумерки она существенно возрастает, а ее учет составляет весьма сложную задачу. В книге Розенберга приведено описание предлагавшихся в то время теоретических и экспериментальных методов учета такого рассеяния. Для решения подобной задачи авторам приходилось вводить самые различные предположения, что подчас приводило к совершенно противоположным суждениям — от возможности полностью пренебречь многократным рассеянием во время сумерек до выводов о его доминировании.

Проблема не была окончательно решена и в последующеевремя. В 90-х годах прошлого века группа наблюдателей из Астрономической обсерватории Одесского университета [3] экстраполировала зависимость яркости многократно рассеянного света от величины погружения Солнца за горизонт в период темных сумерек (когда многократное рассеяние доминирует) на период светлых сумерек. Однако точность данного метода сильно ограничена, особенно в самой светлой фазе этого отрезка времени.

Открытым оставался вопрос о цветовых и поляриметрических свойствах многократного рассеяния, их влиянии на цвет и поляризацию всего фона сумеречного неба в его различных точках.

Цель нашей работы — изучение роли многократного рассеяния света в различные периоды сумерек, прежде всего в их светлой фазе, для различных точек небесной сферы и значений длины волны. В основу исследований легли поляриметрические наблюдения сумеречного неба, проведенные в 1997 и 2000 гг. Разработанный нами подход в какой-то мере можно считать развитием метода Фесенкова [4]. Мы попытались интерпретировать и наблюдавшиеся ранее цветовые и поляризационные эффекты в период сумерек [5, 6].

Читать статью (.pdf)