Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Визуальное восприятие неба и его рассеивания и рассеивания света. Яркость неба относится к визуальному восприятию неба и тому, как оно рассеивает и рассеивает свет. Тот факт, что небо ночью не совсем темно, легко заметить. Если источники света (например, Луна и световое загрязнение) были бы удалены из ночного неба, то был бы видим только прямой звездный свет. Яркость неба сильно меняется в течение дня, и основная причина тоже. В течение дня, когда Солнце находится над горизонтом, прямые рассеивания солнечного света являются подавляющим доминирующим источником света. Во время сумерек (продолжительность после захода солнца или до восхода солнца до или после полной темноты ночи), ситуация более сложная, и требуется дальнейшее дифференцирование. Сумерки (как сумерки, так и рассвета) разделены на три 6° сегмента, которые отмечают положение Солнца ниже горизонта. В гражданском сумерке центр диска Солнца находится на отметке от 1/4° до 6° ниже горизонта. В морской сумерки высота Солнца составляет от 6° до 12°. В астрономическом сумерке Солнце находится между 12° и 18°. Когда глубина Солнца больше 18°, небо обычно достигает максимальной темноты. Источники внутренней яркости ночного неба включают в себя свечение воздуха, косвенное рассеивание солнечного света, рассеивание звездного света и световое загрязнение.
Visual perception of the sky and how it scatters and diffuses light. Sky brightness refers to the visual perception of the sky and how it scatters and diffuses light. The fact that the sky is not completely dark at night is easily visible. If light sources (e. g. the Moon and light pollution) were removed from the night sky, only direct starlight would be visible. The sky's brightness varies greatly over the day, and the primary cause differs as well. During daytime, when the Sun is above the horizon, the direct scattering of sunlight is the overwhelmingly dominant source of light. During twilight (the duration after sunset or before sunrise until or since, respectively, the full darkness of night), the situation is more complicated, and a further differentiation is required. Twilight (both dusk and dawn) is divided into three 6° segments that mark the Sun's position below the horizon. At civil twilight, the center of the Sun's disk appears to be between 1/4° and 6° below the horizon. At nautical twilight, the Sun's altitude is between –6° and –12°. At astronomical twilight, the Sun is between –12° and –18°. When the Sun's depth is more than 18°, the sky generally attains its maximum darkness. Sources of the night sky's intrinsic brightness include airglow, indirect scattering of sunlight, scattering of starlight, and light pollution.
Свечение воздуха
Когда физик Андерс Ангстрем исследовал спектр северного сияния, он обнаружил, что даже в ночи, когда северного сияния не было, его характерная зеленая линия все еще присутствовала. Только в 1920-х годах ученые начали выявлять и понимать линии излучения в северных сияниях и на самом небе, и что их вызывало. Зеленая линия, наблюдаемая Ангстромом, на самом деле является линией излучения с длиной волны 557,7 нм, вызванной рекомбинацией кислорода в верхних слоях атмосферы. Аэросветка - это общее название различных процессов в верхних слоях атмосферы, которые приводят к излучению фотонов, движущей силой которых является в первую очередь ультрафиолетовое излучение от Солнца. Доминируют несколько линий эмиссии: зеленая линия от кислорода на 557,7 нм, желтая дублет от натрия на 589,0 и 589,6 нм и красные линии от кислорода на 630,0 и 636,4 нм. Выбросы натрия происходят из тонкого слоя натрия толщиной около 10 км на высоте 90 100 км, над мезопаузой и в слое D ионосферы. Красные кислородные линии возникают на высоте около 300 км, в слое F. Зеленые выбросы кислорода распределены в большем пространстве. Как натрий достигает мезосферных высот, пока не ясно, но считается, что это сочетание транспортировки морской соли и метеоритной пыли. Днем выбросы натрия и красного кислорода доминируют и примерно в 1000 раз ярче, чем ночные выбросы, потому что в дневное время верхняя атмосфера полностью подвержена воздействию солнечного ультрафиолетового излучения. Однако человеческий глаз не замечает этого эффекта, поскольку яркий свет прямых солнечных лучей затмевает его.
When physicist Anders Ångström examined the spectrum of the aurora borealis, he discovered that even on nights when the aurora was absent, its characteristic green line was still present. It was not until the 1920s that scientists were beginning to identify and understand the emission lines in aurorae and of the sky itself, and what was causing them. The green line Angstrom observed is in fact an emission line with a wavelength of 557.7 nm, caused by the recombination of oxygen in the upper atmosphere. Airglow is the collective name of the various processes in the upper atmosphere that result in the emission of photons, with the driving force being primarily UV radiation from the Sun. Several emission lines are dominant: a green line from oxygen at 557.7 nm, a yellow doublet from sodium at 589.0 and 589.6 nm, and red lines from oxygen at 630.0 and 636.4 nm. The sodium emissions come from a thin sodium layer approximately 10 km thick at an altitude of 90–100 km, above the mesopause and in the D layer of the ionosphere. The red oxygen lines originate at altitudes of about 300 km, in the F layer. The green oxygen emissions are more spatially distributed. How sodium gets to mesospheric heights is not yet well understood, but it is believed to be a combination of upward transport of sea salt and meteoritic dust. In daytime, sodium and red oxygen emissions are dominant and roughly 1,000 times as bright as nighttime emissions because in daytime, the upper atmosphere is fully exposed to solar UV radiation. The effect is however not noticeable to the human eye, since the glare of directly scattered sunlight outshines and obscures it.
Косвенное рассеивание солнечного света
Косвенно рассеянный солнечный свет исходит из двух направлений. Из самой атмосферы и из космоса. В первом случае Солнце только что зашло, но все еще освещает верхнюю атмосферу напрямую. Поскольку количество рассеянного солнечного света пропорционально количеству рассеивающих элементов (то есть молекул воздуха) в прямой видимости, интенсивность этого света быстро снижается, поскольку Солнце опускается ниже горизонта и освещает меньше атмосферы. Когда высота Солнца < 6° 99% атмосферы в зените находится в тени Земли и распространяется второй порядок. Однако на горизонте 35% атмосферы вдоль линии обзора все еще непосредственно освещается, и продолжает быть до тех пор, пока солнце не достигнет 12°. С 12° до 18° только самые верхние части атмосферы вдоль горизонта, непосредственно над местом, где находится Солнце, все еще освещены. После этого все прямое освещение прекращается и наступает астрономическая тьма. Второй источник солнечного света - зодиакальный свет, который возникает в результате отражения и рассеивания солнечного света на межпланетную пыль. Интенсивность зодиакального света сильно варьируется в зависимости от положения Земли, местоположения наблюдателя, времени года, а также состава и распределения отражающей пыли.
Indirectly scattered sunlight comes from two directions. From the atmosphere itself, and from outer space. In the first case, the Sun has just set but still illuminates the upper atmosphere directly. Because the amount of scattered sunlight is proportional to the number of scatterers (i. e. air molecules) in the line of sight, the intensity of this light decreases rapidly as the Sun drops further below the horizon and illuminates less of the atmosphere. When the Sun's altitude is < 6° 99% of the atmosphere in zenith is in the Earth's shadow and second order scattering takes over. At the horizon, however, 35% of the atmosphere along the line of sight is still directly illuminated, and continues to be until the sun reaches 12°. From 12° to 18° only the uppermost parts of the atmosphere along the horizon, directly above the spot where the Sun is, is still illuminated. After that, all direct illumination ceases and astronomical darkness sets in. A second source sunlight is the zodiacal light, which is caused by reflection and scattering of sunlight on interplanetary dust. Zodiacal light varies quite a lot in intensity depending on the position of the Earth, location of the observer, time of year, and composition and distribution of the reflecting dust.
Рассеянный свет от внеземных источников
Не только солнечный свет рассеивается молекулами в воздухе. Звездный свет и рассеянный свет Млечного Пути также рассеиваются воздухом, и обнаружено, что звезды до V величины 16 способствуют рассеянному рассеянному звездному свету. Другие источники, такие как галактики и туманности, не вносят значительного вклада. Общая яркость всех звезд была впервые измерена Бернсом в 1899 году, и в результате вычислений было установлено, что общая яркость, достигающая Земли, эквивалентна яркости 2000 звезд первой величины с последующими измерениями других.
Not only sunlight is scattered by the molecules in the air. Starlight and the diffuse light of the Milky Way are also scattered by the air, and it is found that stars up to V magnitude 16 contribute to the diffuse scattered starlight. Other sources such as galaxies and nebulae don't contribute significantly. The total brightness of all the stars was first measured by Burns in 1899, with a calculated result that the total brightness reaching earth was equivalent to that of 2,000 first magnitude stars with subsequent measurements by others.
Световое загрязнение
Световое загрязнение является источником все большей яркости неба в урбанизированных районах. В густонаселенных районах, где нет строгого контроля за световым загрязнением, все ночное небо регулярно в 5 - 50 раз ярче, чем было бы, если бы все огни были выключены, и очень часто влияние светового загрязнения намного больше, чем естественные источники (включая лунный свет). Из-за урбанизации и светового загрязнения треть человечества и большинство жителей развитых стран не могут видеть Млечный Путь.
Light pollution is an ever increasing source of sky brightness in urbanized areas. In densely populated areas that do not have stringent light pollution control, the entire night sky is regularly 5 to 50 times brighter than it would be if all lights were switched off, and very often the influence of light pollution is far greater than natural sources (including moonlight). With urbanization and light pollution, one third of humanity, and the majority of those in developed countries, cannot see the Milky Way.
Сумерки
Когда Солнце только что зашло, яркость неба быстро уменьшается, что позволяет наблюдать за светом, вызванным воздухом с такой высоты, что они все еще полностью освещены солнцем, пока Солнце не опустится более чем на 12 ° ниже горизонта. В течение этого времени желтые выбросы из натриевого слоя и красные выбросы из 630 нм кислородных линий доминируют и способствуют пурпурному цвету, иногда наблюдаемому во время гражданского и морского сумерек. После того, как Солнце также заходит на эти высоты в конце морского сумерек, интенсивность света, исходящего от ранее упомянутых линий, уменьшается, пока кислородный зеленый не останется доминирующим источником. Когда наступает астрономическая тьма, доминирует зеленая кислородная линия 557,7 нм, и происходит атмосферное рассеивание звездного света. Дифференциальное преломление приводит к доминированию различных частей спектра, создавая золотой час и синий час.
When the Sun has just set, the brightness of the sky decreases rapidly, thereby enabling the viewing of the airglow that is caused from such high altitudes that they are still fully sunlit until the Sun drops more than about 12° below the horizon. During this time, yellow emissions from the sodium layer and red emissions from the 630 nm oxygen lines are dominant, and contribute to the purplish color sometimes seen during civil and nautical twilight. After the Sun has also set for these altitudes at the end of nautical twilight, the intensity of light emanating from earlier mentioned lines decreases, until the oxygen green remains as the dominant source. When astronomical darkness has set in, the green 557.7 nm oxygen line is dominant, and atmospheric scattering of starlight occurs. Differential refraction causes different parts of the spectrum to dominate, producing a golden hour and a blue hour.