Поляриметр "Таймыр"

При бесконтактном исследовании небесных тел основным источником информации об их природе является электромагнитное излучение. Наиболее полно излучение, идущее от исследуемого объекта, можно описать с помощью четырех параметров Стокса.

Первый параметр, I, называется интенсивностью.
Второй, M, называется параметром преимущественной горизонтальной поляризации.
Третий - C параметром преимущественной поляризации под углом +45° .
Четвертый - S параметром преимущественной правоциркулярной поляризации или эллиптичностью.

Раньше параметр излучения S не рассматривался в работах по исследованию планет. Причиной являлась малая величина этого параметра и недостаточная чувствительность методов измерения для астрофизических условий.

Для развития методики, которая давала бы ответ на вопросы о физико-химических свойствах поверхностей планет и их атмосфер, необходимо привлечение тонких оптических эффектов, исследование которых становится возможным только после разработки высокоточной аппаратуры и создания методики учета инструментальных эффектов.

В 1963г. в лаборатории фотометрии и спектроскопии ГАИШ М.М.Поспергелисом был спроектирован и изготовлен электронный поляриметр "Таймыр", который давал возможность проведения спектральных измерений полного вектора Стокса светового потока. Конструкция прибора была приспособлена для измерения малых степеней поляризации по любому параметру. На разработанный прибор Комитет по делам изобретений и открытий выдал авторское свидетельство за No 176097.

Общий вид анализирующего радиотехнического устройства (56698 bytes)
Общий вид анализирующего
радиотехнического устройства.

С прибором были проведены измерения параметров Стокса для различных деталей лунной поверхности. При этих измерениях приемная камера прибора крепилась к телескопу АЗТ-2.

Приемная камера на телескопе АЗТ-2. (56479 bytes)
Приемная камера на телескопе АЗТ-2.

Наблюдения велись в 10.5 метровом фокусе Кассегрена. Входная диафрагма прибора вырезала на небесной сфере круг поперечником 33".

В результате проведенных исследований была обнаружена и измерена эллиптическая поляризация света, отраженного от поверхности Луны. Значение параметра S изменяется по диску Луны от -0,004% до +0,004%.

Во время измерений кратера Аристарх, проводившихся 21 июня 1964г в 21h 18m по Гринвичу, было обнаружено отклонение положения плоскости поляризации на 12° от плоскости поляризации остальных деталей. Величина степени поляризации не обнаружила при этом никаких особенностей. Во все остальные 13 ночей наблюдений это явление не имело места.

Вероятно причиной обнаруженного эффекта является газ или пыль от вулканического извержения. Это явление обнаружилось по поведению всего лишь одного процента в интенсивности светового потока, идущего от кратера. Обычная фотометрия не обнаружила бы этого явления; невозможно при фотометрических наблюдениях наводить телескоп на протяженный объект неправильной структуры таким образом, чтобы получались результаты, воспроизводимые даже с точностью в 1%, тем более трудно получить необходимую точность, если яркость объекта меняется от углов падения, отражения и фазы, как в случае деталей на планете.

Этот эффект можно использовать для обнаружения вулканических явлений. Для этого достаточно провести измерение степени поляризации и угла, определяющего положение плоскости поляризации.

Соответствующие расчеты показали, что замеченное в Аристархе явления могло быть вызвано только газопылевым облаком. Облако состоящее только из газа не могло вызвать наблюдаемого эффекта.

Для выяснения характера поведения всех параметров Стокса были проведены лабораторные спектральные измерения образцов земных горных пород и растительности. Источником света служила прожекторная лампа накаливания ПЖ-44 мощностью 1000 вт.

Общий вид спектральной приемной камеры. (56079 bytes)
Общий вид спектральной приемной камеры.

Около 40% исследовавшихся горных пород, представляющих вулканический ландшафт, дают в рассеянном излучении величину четвертого параметра Стокса, по абсолютной величине превышающую 0.15%, в некоторых случаях S достигает величины 1%. Параметр S для всех пород отрицателен, т. е. электрический вектор световой волны вращается по часовой стрелке, если смотреть навстречу направлению распространения светового потока. Положительный знак S обнаружен у образца поверхности с крупными кристаллами кварца. У некоторых пород S меняется по спектру.

Совершенно по-другому ведет себя величина S для зеленого листа. В противоположность горным породам, величина S для зеленого листа положительна, причем она отлична от нуля и составляет заметную величину. Прозрачность ткани листа и наличие в ней оптически активных веществ приводит к такому специфическому явлению, которое может быть использовано для поисков растительности на поверхностях планет.

Проведенные эксперименты показали перспективность применения высокоточных поляриметров для исследования планет и спутников, а так же для поиска полезных ископаемых и в экологическом мониторинге.

М.В.Горячев.


Назад

Назад

В отдел исследований Луны и планет

В отдел исследований
Луны и планет


Copyright © 1998-2014    All rights reserved   Webmaster     
Последняя проверка: 26 февраля 2017 г. 00:22:15.