黄道光
黄道光(zodiacal?light)是位于地球上低纬度和中纬度地带的人于春季黄昏后在西方地平线上或于秋季黎明前在东方地平线上所见到的淡弱的三角形光锥。黄道光沿着黄道向上伸展,可达地平线以上30°左右。它的可见时间不长。基本上是随着晨昏蒙影之后结束的。黄道光很暗弱,必须在良好的环境条件下才能有效地观测。春季黄昏后和秋季黎明前黄道面的空间方向恰好最接近于垂直地平面,所以这时黄道光就升得较高,容易看到。还应该选在有连续晴夜、大气透明而稳定的地点观测。观测条件极佳时(例如在地球大气外),还可以看到黄道光往里一直延伸到太阳近旁,向外几乎布满整个天空。它沿着黄道形成一条较亮的带,叫作黄道带。黄道带的两侧边平行于黄道,它从黄道光光锥的顶部起朝背日方向延伸亮度不断下降,直到离太阳135°左右的地方。此后,亮度重新上升,到反日点附近又达到极大。黄道是地球一年绕太阳转一周,我们从地球上看成太阳一年在天空中移动一圈,太阳这样移动的路线叫做黄道。它是天球上假设的一个大圆圈,即地球轨道在天球上的投影。黄道和赤道平面相交于春分点和秋分点。
形成原因黄道光
黄道光的起因主要是行星际尘埃对太阳光的散射。因此,黄道光的光谱与太阳光谱极为相似。通常认为行星际尘埃粒子是小行星被撞碎后或是彗星瓦解后的产物。它们基本上散布在黄道平面及其近旁,所以黄道光也就大致沿着黄道面伸展。此外,也许有一小部分黄道光是由分布在行星际空间的电子云散射形成的。在地球轨道附近,电子云中电子数的密度约为每立方厘米100~1000个的数量级。人们研究行星际物质的方法主要有两种:一是发射行星际探测器到实地取样:二是从黄道光的观测特征(包括强度、偏振、光谱、颜色等)来推求行星际物质的性质(密度、分布、形状、大小等)。前一种方法比较直接,但耗资巨大,飞行次数和范围却很有限;后一种方法虽然比较间接,但既经济又方便,而且可以长期观测,因而至今仍常采用。
行星际物质大致对称地分布在太阳周围,其中有大量小到1微米甚至0.1微米的尘埃粒子,它们的分布状况是:离太阳越远,数目越少,而且小粒子的数目比大粒子多得多。由观测黄道光得出的这些结论均与空间探测器的实测结果吻合。
行星际物质的上述分布状况,必然导致黄道光的主要部分具有两种对称性:①对黄道面对称;②对通过太阳的黄经圈对称。这已为大量观测完全证实[1]。
观测历史黄道光
中国在元朝初期就已有黄道光的观测记载。Joshua?Childrey在1661年已经正确的认知黄道光是太阳系中的尘埃粒子散射阳光产生的光辉。
最早开始研究黄道光现象的是天文学家乔凡尼·卡西尼,他在1683年这样描述黄道光“黄道光中一无所有,只是太阳大气中难以捉摸的罕见流体,不是被自己照亮,就是太阳这个球体本身发出的光辉;但在它的赤道上有较大的数量,并且比其它地方更为广泛。”
Nicolas?Fatio?de?Duillier在1684年做出了解释。
其他特征黄道光
黄道光的亮度朝太阳方向单调地增强,可以认为它是外日冕的延伸。也就是说,在离太阳较近的地方,黄道光融入F日冕(尘埃冕),而成为外冕的一部分。但是,黄道光的亮度并不固定,它有短期变化也有长期变化,其原因很复杂。例如,有人指出太阳活动会影响黄道光的亮度。与黄道光重叠在一起的夜天光的性质也很复杂多变,此外,还必须区分“真黄道光
”(即在地球大气外观测到的、已经作了改正的黄道光)和“视黄道光
”(即被地球大气散射改变了的黄道光)。从视黄道光推求真黄道光很困难,观测结果的不确定性大多来源于此。坡印廷
—罗伯逊效应
会造成尘粒缓慢的以螺旋的路径进入太阳,因此必须有源源不断的新尘粒来补充黄道中的云气。来自彗星尘埃尾和小行星碰撞产生的尘埃粒子是补充形成黄道光和对日照的颗粒最主要的来源。这几年,来自不同太空船的观测显示,确实有一些带状分布的尘埃粒子是与一些特定的小行星族和彗尾有所关联。在伊斯兰教的重要性伊斯兰教的先知穆罕默德描述黄道光是每日晨祷的时计,称之为“虚假曙光”?(阿拉伯语:al-fajr?al-kaadhib)。穆斯林的口授传统保留了许多穆罕默德的圣训或警语,描述虚假曙光和暮曙光的差异,是在日落后或日出前很久,真正曙光之前在地平线上的第一道光。干练的伊斯兰教徒使用穆罕默德的描述来说明黄道光,以避免在错误的决定进行晨祷的时间。这种实际的描述和应用天文观测对维系伊斯兰天文学的黄金时期至关重要。