Введение
Межпланетные пылевые облака, или зодиакальные облака (как источник зодиакального света), состоят из космической пыли (малых частиц, плавающих в космическом пространстве), которая пронизывает пространство между планетами в пределах планетных систем, таких как Солнечная система. Эта система частиц изучается уже много лет, чтобы понять её природу, происхождение и связь с более крупными телами. Существует несколько методов получения измерений космической пыли. В Солнечной системе межпланетные частицы пыли играют роль в рассеянии солнечного света и в излучении теплового излучения, которое является наиболее заметной особенностью излучения ночного неба, с длинами волн в диапазоне 5–50 мкм. Размеры частиц зерен, характеризующих инфракрасное излучение вблизи орбиты Земли, обычно составляют 10–100 мкм. Микроскопические кратеры на лунных породах, доставленных программой "Аполлон", позволили установить распределение частиц космической пыли по размерам, бомбардирующих лунную поверхность. Распределение Грюна межпланетной пыли на расстоянии 1 а.е. описывает поток космической пыли от нм до мм размеров на расстоянии 1 а.е. Общая масса межпланетного пылевого облака составляет приблизительно 3,5 массы астероида радиусом 15 км (при плотности около 2,5 г/см³). Расположенное вдоль зодиака и эклиптики, это пылевое облако видно как зодиакальный свет в безлунную и естественно темную ночь, и лучше всего его можно наблюдать в направлении Солнца во время астрономических сумерек. Наблюдения космического аппарата "Пионер" в 1970-х годах связали зодиакальный свет с межпланетным пылевым облаком в Солнечной системе. Кроме того, прибор VBSDC на зонде New Horizons был разработан для регистрации ударов пыли из зодиакального облака в Солнечной системе.
The interplanetary dust cloud, or zodiacal cloud (as the source of the zodiacal light), consists of cosmic dust (small particles floating in outer space) that pervades the space between planets within planetary systems, such as the Solar System. This system of particles has been studied for many years in order to understand its nature, origin, and relationship to larger bodies. There are several methods to obtain space dust measurement. In the Solar System, interplanetary dust particles have a role in scattering sunlight and in emitting thermal radiation, which is the most prominent feature of the night sky's radiation, with wavelengths ranging 5–50 μm. The particle sizes of grains characterizing the infrared emission near Earth's orbit typically range 10–100 μm. Microscopic impact craters on lunar rocks returned by the Apollo Program revealed the size distribution of cosmic dust particles bombarding the lunar surface. The ’’Grün’’ distribution of interplanetary dust at 1 AU, describes the flux of cosmic dust from nm to mm sizes at 1 AU. The total mass of the interplanetary dust cloud is approximately 3.5, or the mass of an asteroid of radius 15 km (with density of about 2.5 g/cm3). Straddling the zodiac along the ecliptic, this dust cloud is visible as the zodiacal light in a moonless and naturally dark sky and is best seen sunward during astronomical twilight. The Pioneer spacecraft observations in the 1970s linked the zodiacal light with the interplanetary dust cloud in the Solar System. Also, the VBSDC instrument on the New Horizons probe was designed to detect impacts of the dust from the zodiacal cloud in the Solar System.
Происхождение
Источники межпланетных частиц пыли (IDP) включают, как минимум, столкновения астероидов, кометарную активность и столкновения во внутренней Солнечной системе, столкновения в поясе Койпера и межзвездные пылинки (Бакман, Д., 1997). Происхождение зодиакального облака долгое время было предметом ожесточенных споров в астрономии. Ранее полагали, что IDP образовались из комет или астероидов, частицы которых рассеялись по всему объему облака. Однако последующие наблюдения указывают на то, что пыльные бури на Марсе могут быть ответственны за формирование зодиакального облака.
Облачные структуры
Межпланетное облако пыли имеет сложную структуру (Reach, W., 1997). Помимо фоновой плотности, оно включает в себя:
Не менее 8 пылевых следов, источником которых, как считается, являются кометы с коротким периодом. Ряд пылевых полос, источником которых, как считается, являются семейства астероидов в главном поясе астероидов. Три наиболее выраженные полосы формируются семействами Темис, Коронис и Эос. К другим семействам-источникам относятся семейства Мария, Эуномия и, возможно, семейства Веста и/или Гигея (Reach et al. 1996). Известно как минимум 2 резонансных пылевых кольца (например, резонансное пылевое кольцо Земли, хотя предполагается, что каждая планета в Солнечной системе имеет резонансное кольцо с "пером") (Jackson and Zook, 1988, 1992) (Dermott, S. F. et al., 1994, 1997).
At least 8 dust trails—their source is thought to be short period comets. A number of dust bands, the sources of which are thought to be asteroid families in the main asteroid belt. The three strongest bands arise from the Themis family, the Koronis family, and the Eos family. Other source families include the Maria, Eunomia, and possibly the Vesta and/or Hygiea families (Reach et al. 1996). At least 2 resonant dust rings are known (for example, the Earth resonant dust ring, although every planet in the Solar System is thought to have a resonant ring with a "wake") (Jackson and Zook, 1988, 1992) (Dermott, S. F. et al., 1994, 1997)
Сбор пыли на Земле
В 1951 году Фред Уиппл предсказал, что микрометеориты диаметром менее 100 микрометров могут замедляться при столкновении с верхней атмосферой Земли, не расплавляясь. В 2001 году Эберхард Грун, Бо Густафсон, Стэн Дермот и Хьюго Фехтиг опубликовали книгу «Межпланетная пыль», которая содержала главы о кометах, а также о зодиакальном свете как индикаторе межпланетной пыли, метеорах, межзвездной пыли, исследованиях микрочастиц методами отбора проб и исследованиях микрочастиц с помощью космических приборов. Также уделяется внимание лунной и планетарной эрозии, аспектам динамики частиц, методам ускорения и процессам высокоскоростного удара, используемым для лабораторного моделирования эффектов, вызываемых микрометеоридами. Темы, охватываемые в книге: исторические перспективы; кометная пыль; околоземное пространство; метеороиды и метеоры; свойства межпланетной пыли, информация из собранных образцов; измерения космической пыли in situ; численное моделирование структуры зодиакального облака; синтез наблюдений; приборы; физические процессы; оптические свойства межпланетной пыли; орбитальная эволюция межпланетной пыли; циркумпланетная пыль, наблюдения и основы физики; межзвездная пыль и околозвездные пылевые диски. В 2019 году Рафаэль Родриго, Юрген Блум, Хсян Вэнь Су, Детлеф В. Кошный, Анни Шанталь Левассер Регурд, Хесус Мартин Пинтадо, Вирле Дж. Стеркен и Эндрю Вестфаль собрали обзоры в книге «Космическая пыль: от лаборатории до звезд». В книгу включены обсуждения пыли в различных средах: от планетарных атмосфер и тел без атмосферы до межпланетной пыли, метеоритов, кометной пыли и выбросов от активных спутников, а также межзвездной пыли и протопланетных дисков. Обсуждаются разнообразные методы и результаты исследований, включая измерения in situ, дистанционное наблюдение, лабораторные эксперименты и моделирование, а также анализ возвращенных образцов.
Кольца пыли
Междупланетная пыль образует кольца пыли в орбитальном пространстве Меркурия и Венеры, мигрируя волнами из одного орбитального пространства в другое, либо являясь остатком околозвездного диска Солнечной системы, из которого сформировался протопланетный диск, а затем и сама Солнечная планетная система.