Įsivaizduokite, kad jums suteikta fantastinė galimybė pakeliauti po Saulės sistemą – nusikelti į bet kurį jos tašką su tobulu skafandru, kuris užtikrina, kad nemirsite nei vakuume, nei Saulės paviršiuje, nei dujinių planetų gelmėse. Ką norėtumėte pamatyti tokioje kelionėje? Sąrašas greičiausiai būtų ilgas – nuo palyginus artimų ir gerai žinomų vietų Mėnulyje ir Marse, iki Saulės protuberantų bei kitokių išsiveržimų, Saturno debesų, Titano ežerų ir dar gausybės kitų įdomybių. Bet… kurias iš jų galėtumėte pamatyti? Turiu omeny ne apribojimus keliauti – juk susitarėme, kad tokių nėra. Tačiau daugelyje įdomių Saulės sistemos vietų ką nors įžiūrėti gali būti paprasčiausiai per tamsu. Šiandien kviečiu leistis į tokią kelionę bent jau mintimis ir susipažinti, kiek šviesos gauna, atspindi ir skleidžia įvairios įdomios vietos mūsų kosminėje kaimynystėje.
Šį pažintinį straipsnį parašiau, nes turiu daug dosnių remėjų Contribee platformoje. Ačiū jums! Jei manote, kad mano tekstai verti reguliarios paramos, kviečiu prie jų prisijungti.
Pradėkime kelionę nuo Saulės prieigų. Vidutiniškai kiekvienas kvadratinis metras žvaigždės paviršiaus skleidžia apie 62 megavatus energijos, daugiausiai regimųjų spindulių ruože. Tai yra apie 45 tūkstančius kartų daugiau, nei gauna vienas kvadratinis metras Žemės paviršiaus ties pusiauju. Šis skaičius, visai neatsitiktinai, yra Žemės orbitos spindulio ir Saulės spindulio santykis, pakeltas kvadratu, nes bet kokio objekto šviesis, tolstant nuo jo, mažėja būtent kaip atstumo kvadratas. Sąryšis bus mums svarbus ir vėliau, o dabar pasižvalgykime aplink. Tiesa, tam mums tikrai reikės labai tamsių akinių: energijos kiekis, sudeginantis žmogaus akies tinklainę, yra apie 15 vatų į kvadratinį centimetrą, o Saulė mums jų teikia apie 620. Jei akinius turėtume, galėtume pamatyti, kad ne visas Saulės paviršius šviečia vienodai. Štai Saulės dėmės, kurios iš Žemės atrodo kaip tamsūs regionai, tikrai yra tamsesnės už likusį paviršių – maždaug šešis kartus. Jas supa fakulės (arba fakelai) – šiek tiek šviesesni regionai, kurių bendras plotas vidutiniškai yra apie 17 kartų didesnis, nei pačių dėmių. Iš dėmių aplinkos dažnai kyla protuberantai, kartais įvyksta žybsniai ir vainikinės masės išmetimai – Saulės aktyvumo požymiai. Regimųjų spindulių diapazone jie švyti panašiai ryškiai arba blausiau, nei tokio pat ploto Saulės paviršiaus regionai, bet žiūrint nuo Saulės į kosmoso vakuumą gali atrodyti labai ryškūs.
Skriskime toliau, į Merkurijų. Jį nuo Saulės skiria beveik 58 milijonai kilometrų, arba 39% Žemės atstumo. Taigi apšvietimas, kurį artimiausia Saulei planeta gauna iš žvaigždės, yra apie 6,7 karto didesnis, nei Žemėje, arba kiek daugiau nei devyni kilovatai kvadratiniam metrui. Kaip minėjau, apšvietimas nuo atstumo priklauso kvadratiškai. Taip pat kvadratiškai nuo atstumo priklauso ir regimasis Saulės disko plotas danguje. Iš to seka išvada, kad vienetinis Saulės disko plotas – pavyzdžiui, kvadratinė lanko minutė – teikia tiek pat energijos ir Žemei, ir Merkurijui, ir netgi būnant visai arti Saulės. Bendrai gaunama energija skiriasi tik dėl to, kad keičiasi Saulės dydis danguje. Merkurijaus danguje Saulės skersmuo būtų daugiau nei pustrečio karto didesnis, nei esame įpratę. Palyginti net neturime su kuo, nes mūsų danguje didžiausi šviesuliai – Saulė ir Mėnulis – yra beveik vienodo dydžio.
Veneroje apšvietimas irgi ryškesnis, negu Žemėje – maždaug 1,9 karto. Tačiau taip yra tik atmosferos viršuje. O kaip paviršiuje? Tanki atmosfera, gaubianti planetą, atspindi net apie 70% visos spinduliuotės. Likusi šviesa prasiskverbia iki paviršiaus, bet labai išsklaidyta ir dalinai išfiltruota bei perspinduliuota, ypač sieros rūgšties debesų sluoksnyje. Šviesumas Veneros paviršiuje panašesnis į apniukusią dieną Žemėje – tikrai pakankamas, kad būtų galima viską aplink matyti, tačiau daug kartų mažesnis, nei būtų be atmosferos.
70% atspindėjimas, arba albedas, daro Venerą labai ryškią mūsų danguje – ryškesnę už visus kitus šviesulius, išskyrus Saulę ir Mėnulį. O štai Mėnulio albedas tėra apie 10%, taigi jei jį dengtų panašūs debesys, kaip Venerą, mūsų palydovas būtų net septynis kartus šviesesnis. Tokio apšvietimo gali pakakti, kad normaliai matytumėte spalvas.
Skriejame toliau, į Marsą. Jis turi atmosferą, tačiau labai retą, todėl Saulės šviesos ji beveik nesugeria. Būdamas vidutiniškai pusantro karto toliau nuo Saulės, Marsas gauna apie 43% šviesos, kuri pasiekia mūsų planetą. Tiesa, Marso orbita yra gerokai labiau elipsinė, nei Žemės, todėl gaunamos šviesos intensyvumas per metus svyruoja nuo 36 iki 52 procentų. To visiškai pakanka, kad ten veiktų Saulės baterijos, kurios teikė energiją marsaeigiams Spirit ir Opportunity.
Asteroidų žiede situacija panaši. Jis driekiasi 2-3 kartus toliau nuo Saulės, nei Žemės orbita, tad apšvietimas ten yra 4-9 kartus mažesnis. Vis dar pakankamai ryškus, kad gerai matytume, tačiau ten stovint Saulė atrodytų pastebimai, neįprastai mažesnė. Mes vis dar matytume ją kaip diską, tiesiog šio skersmuo būtų 2-3 kartus mažesnis.
Kol kas tai, ką rašiau, greičiausiai atrodo labai intuityvu. Tolstame nuo Saulės, viskas blausiau, ir tiek. Ir toliau irgi bus taip pat. Bet ne tik. Prie Jupiterio prasideda įdomybės. Planeta, aišku, neturi kieto paviršiaus, bet jei atsidurtume jos debesų viršuje, Saulė būtų 25 kartus blausesnė, o jos skersmuo – penkis kartus mažesnis, nei įprasta. Jupiteris atspindi apie 40% krentančios šviesos. Taigi vieno kvadratinio metro Jupiterio paviršiaus atspindėta energija yra apie šešis kartus mažesnė, nei Mėnulio. Jei stovėtume ant Ijo, kuris nuo Jupiterio nutolęs panašiai, kaip Mėnulis nuo Žemės, didžiausioji planeta atrodytų gerokai tamsesnė, nei Mėnulio pilnatis atrodo mums. Tiesa, bendras apšvietimas nuo milžiniško Jupiterio būtų gerokai didesnis – apie 260 kartų viršytų pilnaties mėnesieną ir prilygtų blausiam kambario apšvietimui (maždaug 20-30W kaitrine lempute). Puspenkto karto toliau esančią Kalistą, tolimiausią iš didžiųjų palydovų, Jupiteris apšviečia 20 kartų silpniau – kaip 13 Mėnulio pilnačių arba maždaug taip, kaip nelabai ryškus gatvės apšvietimas. Nežinau, kaip jūs, bet aš, prieš pradėdamas skaičiavimus, tikėjausi daug didesnių skaičių.
Tolimesnių planetų aplinkoje, aišku, yra dar tamsiau. Saturnas gauna 90 kartų mažiau šviesos, nei Žemė, atspindi panašiai, kaip Jupiteris, taigi vienas kvadratinis metras šviečia 22 kartus blausiau, nei Mėnulis, o visa planeta – vos 50 kartų ryškiau. Triskart toliau, nei Mėnulis nuo Žemės, esančio Titano atmosferos viršuje Saturno skleidžiama šviesa būtų tik apie penkis kartus ryškesnė, nei Mėnulio pilnatis. Pro Titano atmosferą prasiskverbia tik apie pusę šviesos, taigi Titano paviršiuje, dieninėje pusėje, būtų apie 200 kartų tamsiau, nei Žemėje, o Saturno teikiama šviesa tik porą kartų viršytų Mėnulio pilnatį. Aišku, nei Saulės, nei Saturno nuo paviršiaus nematytume, nes atmosfera neskaidri regimiesiems spinduliams, taigi jaustumėmės lyg patekę į nesibaigiantį tirštą rūką. Urano ir Neptūno albedai irgi panašūs, o gaunama šviesa, atitinkamai, 370 ir 900 kartų silpnesnė. Jie taip pat yra gerokai mažesni už Jupiterį ir Saturną, todėl bendra jų atspindima energija yra, atitinkamai, 2,3 karto didesnė ir 10% mažesnė, nei Mėnulio. Taip, visas Neptūnas atspindi mažiau Saulės šviesos, nei Mėnulis, nors jo skersmuo net 14 kartų didesnis. Didžiausiame Neptūno palydove Tritone, kurį nuo planetos skiria truputį mažiau, nei Mėnulį nuo Žemės, Neptūno skleidžiama šviesa maždaug atitiktų Mėnulio pilnatį. Neptūnas Tritono danguje kybo kaip blausi pamėklė.
Taip pat Neptūno apylinkėse, stebėdami Saulę, nebegalėtume išskirti jos kaip disko – ji liktų tik ryškiausia žvaigždė. Tokia ji būtų dar ilgai: reikėtų nuskristi apie du šviesmečius – beveik pusę atstumo iki Kentauro Alfos – kol ši žvaigždė taptų ryškesnė už Saulę. Sirijaus – ryškiausios žvaigždės mūsų nakties danguje – kryptimi reikėtų nuskristi apie pusantro šviesmečio: nors Sirijus maždaug dvigubai toliau, nei Kentauro Alfa, jis yra apie 25 kartus ryškesnis, taigi Saulę nustelbtų iš daug didesnio atstumo. Pakeliui, maždaug 700 astronominių vienetų atstumu – 23 kartus toliau, nei Neptūnas ir aštuonis kartus toliau, nei „oficiali“ Saulės sistemos riba, Saulės šviesis taptų mažesnis, nei Mėnulio pilnatis Žemėje. Kurioje šios kelionės atkarpoje pasijustume tikrai išskridę iš savo namų ir praradę Saulę kaip kelrodę žvaigždę? Atsakymo neturiu – jo matyt reikės palaukti iki tada, kai panašios kelionės taps realybe.
Laiqualasse