Все межзвездное пространство с разной плотностью заполнено пылью. Приятно фантазировать, что это инопланетные цивилизации, пытаясь впечатлить друг друга, понапускали этой пыли друг другу в глаза. Или что космическая пыль - это часть ночного макияжа Вселенной. Еще может быть, что это - последствия взрыва гнева, известного всем и каждому, как Большой Взрыв, в ответ на поведение дочерней маленькой Вселенной. Ишь, нарастила себе четвертое и пятое измерение и систему ценностей физических процессов начисто отвергает!
Мало того, коварные мелкие частицы предпочитают держаться гигантскими роями космических пчел, своей ретивой тучей обволакивая целые звездные системы. Те, конечно, пытаются прорваться сквозь них и вылететь на волю, где осы обитают в единичных экземплярах, но, например, нашей Солнечной системе еще прорываться и прорываться.
Как читатель уже понял, сегодня и в следующих нескольких статьях мы поговорим про космическую пыль.
Космическая пыль - это мельчайшие частицы вещества размером от нескольких молекул до 0,2 мкм. На нашу родную планету Земля ежедневно оседает, по разным оценкам, от 60 до 100 тонн космической пыли, что в пересчете на год составляет 25-40 тысяч тонн. Из-за облепливания Земли космическими пчелами масса Земли ежегодно увеличивается, но эта цифра ничтожна по сравнению с массой планеты. Планеты вообще представляются космической пыли медовыми шариками, на которые нельзя не налететь с непреодолимым аппетитом и тем самым попасться в ловушку, где подошвы нашей обуви мухобойками топчут их.
В Солнечной системе существует 4 подвида пылевых пчел: кометная пыль, астероидная пыль, пыль из пояса Койпера и межзвездную пыль, проходящая через Солнечную систему. Плотность пылевого роя, через который проходит Земля, составляет 10−6 частиц пыли на м3. Кроме того, еще выделяют межзвездную пыль.
Кометная пыль - это пыль кометного происхождения. Изучение бросания ими пыли в глаза астрономам может дать представление о возрасте кометы и, следовательно, времени формирования Солнечной системы. Долгопериодические кометы большую часть времени проводят вдали от звезды - воспитательницы, и, лишенные ее теплого внимания, остаются слишком холодными для испарения газа и пыли. Эти процессы начинаются только при приближении кометы к звезде, которая повышает их температуру своим тепловым излучением. Пылинки становятся видимыми благодаря рассеянию ими светового внимания звезды. Как и всем, пылинкам необходимо питание, поэтому часть звездного излучения поглощается, после чего высвобождается в инфракрасном диапазоне. Яркость отражающей поверхности пропорциональна ее отражательной способности и освещенности. Освещенность же точечного источника света или сферически симметричного (как любая звезда) меняется обратно пропорционально квадрату радиуса от него. Поэтому если представить пылинку как сферический объект и разрезать его пополам, то количества отраженного ею света зависит от поперечного свечения проекции формы пылинки. На значительном расстоянии от Солнца в состав пылинок входят силикатные вещества, органика и лед.
В коме (хвосте) кометы пылевые потоки быстро увеличиваются (еще бы, подлетая к звезде-воспитательнице нужно бросить ей в глаза пыли побольше). Кометные пчелы отличаются большой пористостью. Выяснить это позволило изучение ядер комет. Поэтому не удивительно, что часть из них распадается, т.е. фрагментируется. Это явление называется фрагментация пыли. Фрагментацию провоцирует стрессующее тепло (тепловой стресс) и процесс ускорения пыли. Кроме того, за фрагментацию ответственно действие электростатических сил на хрупкие пылинки с малым пределом прочности на разрыв.
После выброса газа и пыли из тела кометы, они образуют кому. Вначале в коматозном состоянии они пребывают вместе, но на расстоянии уже в несколько десятков кометных радиусов от ядра кометы пыль и газ отделяются друг от друга за счет разницы по плотности, массе и т.д. Пылинки-толстячки благодаря своей массе и малому давленюя солнечного излучения падают обратно на поверхность ядра, становясь частью ее роскошно тугоплавкой мантии. Газ в коме в течение каких-то нескольких часов диссоциирует (разделение молекулярных комплексов на отдельные молекулы) и ионизируется (получает определенный электрический заряд). Так формируется ионный хвост, который занимает в пространстве совсем другое положение, чем пылевой. Прожужжав по пылевому хвосту, космические пчелы снова свободно рассеиваются по межпланетному пространству. Часть из них оседает на поверхность планет, другая часть становится видна в таком явлении, как зодиакальный свет, о котором мы поговорим позднее.
Солнечная гравитация и давление солнечного излучения заставляют космических пчел двигаться.
Астероидная пыль образовалась из вещества астероидов при их взаимном столкновении и бомбардировке драчунов картечью метеоритов. В поясе астероидов существуют целые шлейфы пыли, т.к. и астероидов с их междоусобицами там много. Эта пыль под действием солнечной радиации по спирали медленно опускается к Солнцу. Данное явление носит название эффекта Пойнтинга-Робертса. Пылевые пчелы размером в несколько микрометров движутся к Солнцу со скоростью 1 а.е. за несколько тысяч лет, после чего привлекают в себе столько воспитательского тепла, что напрочь испаряются. Однако, на астероидных пчел действует не только гравитация Солнца. Ей противоборствует световое давление, отталкивающее пчелку от воспитательницы. На это приходится идти, потому что на грустит, когда самые маленькие воспитанники испаряются. Для совсем крох (меньше приблизительно 0,5 мкм для силикатных частиц) световое давление преобладает, и маленькая пчелка выталкивается за пределы детского солнечного сада.
Сочетание астероидных и космических пчел порождают эффект зодиакального света. Это слабое свечение воздуха, которое можно наблюдать сразу после наступления астрономических сумерек, т.е. вскоре после захода и перед рассветом. В ореоле этого света постоянно видны зодиакальные созвездия, благодаря чему явление и носит свое название. Пылевой свет имеет форму треугольника, вытянутого вдоль плоскости эклиптики (большой круг небесной сферы, по которому проходит видимое с Земли годичное перемещение Солнца относительно звезд). Плоскость эклиптики в старину называлась "зодиакальным кругом", что тоже повлияло на название этих световых указателей. Их яркость уменьшается по мере элонгации (увеличение углового расстояния от Солнца). Элонгация в 90 ̊ - 100 ̊делает зодиакальный свет почти неразличимым. Его можно заметить в виде тонкой полосы более светлого цвета неба вдоль эклиптики. Эта полоса также называется зодиакальной. При элонгации в 180 ̊ в области неба, противоположной Солнцу, яркость полосы увеличивается, и наблюдатель может увидеть небольшое светящееся диффузное пятно в ~10№. Если вам мало воспитания одного Солнца - ищите это пятно на небе, и будет вам целых две звезды-воспитательницы. Это явление называется противостояние.
Зодиакальный свет лучше всего наблюдается в безлунные ночи в приэкваториальных широтах Земли в течение всего года. В наших же с вами, дорогие читатели, широтах зодиакальный свет лучше всего наблюдается близко к точкам равноденствия (время, когда плоскость экватора Земли проходит через геометрических центр солнечного диска), т. е. вечером весной и в конце ночи осенью.
Пчелам, образующим зодиакальный свет нужен постоянный источник пополнения этими пчелами, т. к. самые малые из них, как уже говорилось выше, вытесняются световым давлением за пределы солнечной системы, а другие по спирали падают на Солнце. Этими источниками являются кометы, сталкивающиеся астероиды, пчелы, вынесенные из облака Оорта кометами и пчелы, покинувшие улей Марса во время пылевых бурь на нем ввиду слабой гравитации данной планеты.
Думаю, в процессе прочтения этой статьи разум многих читателей был ужален пчелами, причем неоднократно. Во всяком случае с моим произошло именно это. Поэтому сегодня мы не будем заканчивать изучение классификации космической пыли и отложим его до следующей недели. А после этого нас ждут истории о происхождении пыли, ее физико- и химических свойствах, методы наблюдения и исследования пыли. Поэтому не буду с тобой прощаться, дорогой читатель! Встретимся через неделю на том же месте, в то же время. До скорого!