Земля може бути не єдиним місцем, де є веселка: де ще може існувати це явище

Де у космосі ховаються інопланетні веселки?

Для більшості людей веселка – це суто земне явище, яке вимагає дощу та яскравого сонця. Проте, за словами фахівців, це лише один із варіантів прояву складних оптичних процесів, які можуть відбуватися на багатьох небесних тілах. Як пояснює доктор Альфредо Карпінеті, веселки на інших планетах цілком можливі, але вони навряд чи нагадуватимуть ті, до яких ми звикли, пише 24 Канал.

Щоб зрозуміти, як виникає веселка, варто звернутися до фізики процесу на нашій планеті:

Веселки тут, на Землі, виникають через заломлення, внутрішнє відбиття та дисперсію світла у краплях води. Рідина неймовірно важлива,
– пояснює доктор Карпінеті.

Хоча в міфології різних народів ці кольорові смуги описувалися як велетенські змії або божества, наука дає чітку відповідь: потрібні атмосфера, прозора рідина та джерело світла.

На цей момент Земля лишається єдиним відомим світом із підтвердженою рідкою водою на поверхні. Проте для створення веселки не обов'язково використовувати саме воду. Головні вимоги до речовини – здатність розщеплювати світло на складові кольори, високий рівень прозорості (мінімальне поглинання) та перебування у стані дрібних крапель безпосередньо в атмосфері.

Хто підходить на цю роль?

Одним із найбільш перспективних місць для пошуку подібних явищ є Титан, найбільший супутник Сатурна. Це єдине місце, окрім Землі, де точно існують річки, озера та моря, але складаються вони не з води, а з вуглеводнів – метану та етану. На Титані також ідуть дощі з цих сполук.

Доктор Карпінеті зазначає, що веселки там могли б існувати, але вони були б специфічними:

Титан має вуглеводневий дощ, і це чудово, оскільки метан прозорий. [Але] атмосфера Титана непрозора для видимого світла, тому туди потрапляє лише інфрачервоне світло від Сонця,
– каже вчений.

Це означає, що замість звичного спектра кольорів на супутнику Сатурнаутворюються справжні "невидимі веселки", які можна зафіксувати лише за допомогою спеціальних приладів.

Крім того, науковці вже спостерігали схожі на веселки явища в інших частинах Сонячної системи. Наприклад, над Енцеладом, іншим супутником Сатурна, були зафіксовані характерні кольорові смуги.

Також на Венері та навіть на далеких екзопланетах вчені виявляли так звані "глорії". Глорія візуально нагадує веселку, але має іншу природу. Якщо веселка створюється заломленням та відбиттям світла всередині краплі, то глорія виникає, коли краплі розсіюють світло безпосередньо назад до джерела. Дослідження про це можна прочитати у журналі Science, а також на спеціальній сторінці ESA.

Глорії на Венері / Фото ESA

А що на рахунок планет в інших сонячних системах?

Одне з таких відкриттів було зроблено на екзопланеті WASP-76b, яку називають "гарячим Юпітером" у сузір'ї Риб. Доктор Олів'є Деманжон, провідний автор дослідження цього явища, описує момент відкриття як щось надзвичайне:

Я брав участь у першому виявленні асиметричного світла, що надходить від цієї дивної планети – і відтоді мені було дуже цікаво дізнатися причину. Але коли ця особливість з'явилася в даних, це було таке особливе відчуття – особливе задоволення, яке трапляється не щодня,
– прокоментував Олів'є Деманжон своє відкриття.

Наукові пошуки не обмежуються лише планетарними атмосферами. У своїй книзі "Невидимі веселки" доктор Карпінеті припускає, що ми можемо мислити ще ширше. Наприклад, надзвичайно енергійне світло навколо надмасивних чорних дір може заломлюватися на навколишньому матеріалі. Це створює випромінювання різних рентгенівських довжин хвиль, що фактично є свого роду "рентгенівською веселкою".

Такі відкриття нагадують нам, що Всесвіт набагато складніший і цікавіший, ніж здається на перший погляд, а знайомі нам земні явища можуть мати фантастичні аналоги в далеких глибинах космосу.

Вам також буде цікаво дізнатися: чому веселка на Землі має саме такі кольори?

Веселка на Землі має саме такі кольори через фізичні властивості світла та атмосфери. Сонячне світло здається білим, але насправді складається з електромагнітних хвиль різної довжини. Коли світло проходить крізь краплі води в атмосфері, воно заломлюється, відбивається всередині краплі та розділяється на окремі кольори. Це явище називається дисперсією світла.

Кожен колір має власну довжину хвилі. Червоне світло має найдовшу хвилю серед видимого спектра, а фіолетове – найкоротшу. Через це різні кольори заломлюються під різними кутами. У результаті людське око бачить знайому послідовність кольорів: червоний, помаранчевий, жовтий, зелений, блакитний, синій та фіолетовий.

Насправді веселка не обмежується лише сімома кольорами. Спектр безперервний, а між кольорами існує величезна кількість проміжних відтінків. Ідея про "сім кольорів веселки" багато в чому пов'язана з історичною традицією, яка походить ще від Ісаака Ньютона. Він свідомо виділив сім основних кольорів, оскільки вважав число сім "гармонійним" – за аналогією із сімома нотами музичної гами.

Людське око також обмежене власною біологією. Ми бачимо лише вузький діапазон електромагнітного спектра – приблизно від 380 до 700 нанометрів. Інфрачервоне або ультрафіолетове випромінювання людина без спеціальних приладів не бачить. Тому веселка для нас виглядає саме такою, хоча в реальності спектр значно ширший.

Як учені збираються досліджувати Титан: місія, що могла б побачити невидиму веселку

Майбутня місія NASA Dragonfly викликає такий великий інтерес. Dragonfly стане першим у світі літальним апаратом, який працюватиме на поверхні іншого небесного тіла як автономний дрон-вертоліт. Місія має стартувати не раніше 2028 року, а прибуття на Титан очікується у середині 2030-х років, пише NASA Science.

Dragonfly досліджуватиме атмосферу, хімічний склад поверхні та метановий цикл Титана. Апарат літатиме між різними регіонами супутника, аналізуватиме органічні сполуки та погодні явища.

Місія не створюється спеціально для пошуку веселок, але її інструменти можуть допомогти виявити атмосферні ефекти, пов'язані з заломленням світла у метанових краплях. Dragonfly матиме спектрометри та камери, здатні працювати в різних діапазонах, включно з інфрачервоним. Саме це потенційно дозволить зафіксувати явища, які людське око ніколи не побачило б напряму.