Astronomijā ārpuszemes debesis ir skats uz kosmosu no planētas (vai radniecīga ķermeņa kosmosā) virsmas, kas nav Zeme.

Vienīgā citplanētu debess, ko astronauti ir tieši novērojuši un fotografējuši, ir Mēness. Veneras, Marsa un Titāna debesis ir novērotas, izmantojot kosmiskās zondes, kas ir konstruētas tā, lai nolaistos uz to virsmas un nosūtītu attēlus uz Zemi.

Ārpuszemes debesis, šķiet, atšķiras vairāku iemeslu dēļ. Ārpuszemes atmosfēra, ja tāda ir, lielā mērā ietekmē redzamās īpašības. Atmosfēras blīvums un ķīmiskaissastāvs var veicināt krāsu, necaurredzamības (tostarp miglas) un mākoņu klātbūtnes atšķirības. Redzami var būt arī astronomiski objekti, tostarp dabiskie pavadoņi, gredzeni, zvaigžņu sistēmas un miglāji, kā arī citi planētas sistēmas ķermeņi.

Attiecībā uz debesīm, kas nav tieši vai netieši novērotas, to izskatu var simulēt, pamatojoties uz zināmiem faktoriem, piemēram, astronomisko objektu novietojumu attiecībā pret virsmu un atmosfēras sastāvu.

Kas nosaka debess izskatu ārpus Zemes

Debess krāsa un kopējais izskats lielākoties atkarīgs no šādiem faktoriem:

  • Atmosfēras klātbūtne un blīvums: bez atmosfēras debess ir melna pat dienā (piemēram, Mēness), bet biezi atmosfēriski slāņi izplūcina debesu gaišumu.
  • Gaismas izkliede: Reila (Rayleigh) izkliede no smailejām molekulām rada zilganas nokrāsas plānās atmosfērās, kamēr Mie izkliede un daļiņu izkliede (putekļi, migla, aerosoli) dod sārtas, dzeltenīgas vai orandžas nokrāsas.
  • Atmosfēras ķīmiskais sastāvs: dažādas gāzes un smalkas daļiņas (piem., sēra savienojumi Venerā) ietekmē gaismas absorbciju un atstarošanu.
  • Mākoņu un miglas īpašības: biezas, pastāvīgas mākoņu kārtas var pilnībā slēpt zvaigznes un Sauli vai radīt vienmērīgi izkliedētu, gaišu debesu izskatu.
  • Tuvās debess objektu izvietojums: lieli gredzeni, tuvās planētas vai gaiss milzīgas planētas no pavadoņa virsmas var pārklāt lielu daļu debess.
  • Redzamā magnitūda un kontrasts: vietas spilgtums (piem., dienas gaisma) ietekmē, vai acs var pamanīt vājākus avotus kā zvaigznes.

Piemēri no Saules sistēmas

Mēness

Mēness praktiski nav atmosfēras, tāpēc debess ir melna arī dienas laikā. Saule un citas spožas avotas izceļas pret melnu fonu. Tomēr cilvēka vai kameras dinamiskais diapazons var ierobežot redzamību: spoža virsma nomāc vāju zvaigžņu gaismu, tāpēc astronautiem mēness dienā zvaigznes nebija redzamas fotogrāfijās, ja ekspozīcija bija pielāgota spožajai virsmai.

Venera

Veneras augstā un blīvā atmosfēra ar biezām mākoņu kārtām no sērskābēm rada pienaini dzeltenīgu līdz balti dūmainu debesu izskatu. Uz virsmas gaisma ir stipri izkliedēta; sauli var neredzēt tieši, bet var justies vienmērīgs izgaismojums. Atmosfēras spiediens un temperatūra ir ārkārtīgas, tādēļ tie, kas simulē Veneras debesis, izmanto radiative transfer modeļus, iekļaujot sēra aerosolus un molekulāro absorbciju.

Marss

Marsa atmosfēra ir plāna un putekļaina. Putekļu daļiņas no dzelzs oksīdiem dod tām sarkano/rūsas toni, tāpēc dienas debesis Marsā parasti ir rozīgi, brūni vai dzeltenīgi. Interesanti, ka Marsa saulrietos un saullēktos redzams zilāks toni ap Sauli — tas ir pretējs Zemei un rodas, jo smalkie putekļi efektīvāk izkliedē sarkano gaismu attiecībā pret zilo tieši pie saules stara virziena.

Titāns

Titāns, Saturna lielākais pavadoņs, ir apklāts bieza, organisku smalku daļiņu miglas slānī (haze), kas dod debesīm oranži-brūnu nokrāsu. No virsmas (vai virsmas līdzenumiem) gaiss izskatās blāvi un dūmaini; gaisma ir mīksti izkliedēta, un redzamība var būt zems. Tiešās fotogrāfijas no kosmiskajām zondēm, kas ir nolaidušās uz virsmas, parāda šo siltu, dūmaino tonējumu.

Merkūrijs un citi bezatmosfēras objekti

Objektos ar ļoti plānu vai neesošu atmosfēru, kā Merkūrijs vai daudzi asteroīdi, debess izskatās melna. Tomēr, tāpat kā Mēnesī, spožas virsmas daļas var padarīt zvaigznes neredzamas fotosattelpisku ierīču ierobežojuma dēļ.

Milzu planētas un gredzenoti debesu skati

Ja atrodaties uz pavadoņa, kas riņķo ap milzu gāzes planētu, gāzes gigants var dominēt debesīs — reizēm aizklājot lielu daļu debess ar milzīgu disku un krāsainām joslām (piem., Jupitera joslas). Gredzeni, piemēram, Saturna gredzeni, no tuvuma var izskatīties kā spilgta, plata josla vai pat kā izteikta debess struktūra ar ēnām un spilgtuma variācijām.

Auroras, zibens un citi atmosfēras efekti

Planētām vai pavadoņiem ar magnētiskajiem laukiem un ievērojamu atmosfēru var rasties auroras (polārie izgaismojumi), kas debesīm piešķir kustīgas, krāsainas slāņu kustības. Arī lokāls zibens (piem., uz Jupitera un Saturna novērots elektromagnētiskais aktivitātes efekts) var radīt izplūdušu, īslaicīgu spožumu debesīs.

Kā zinātnieki un mākslinieki simulē citas debesis

Izmantojot novērojumus no sondēm, teleskopiem un laboratorijas datiem par atmosfēru sastāvu, pētnieki modelē debess izskatu ar radiative-transfer un ray-tracing programmām. Simulācijas iekļauj:

  • spektrālās īpašības gāzēm un daļiņām,
  • daļiņu izmēru sadalījumu (kam ir nozīme Mie izkliedē),
  • mākoņu un miglas vertikālo struktūru,
  • lokālo reljefu un Saules pozīciju.

Rezultāti palīdz sagatavot misijas, saprast, kā cilvēka acs vai instrumenti redzēs apkārtni, kā arī ļauj izveidot reālistiskus attēlus populārzinātniskajai un izglītības vajadzībām.

Kā cilvēks to uztvertu

Cilvēka acu uztvere atšķiras no kameru sensors: acs pielāgojas kontrastam un var neredzēt vājākus avotus pret ļoti spilgtu fonu. Tāpēc, lai reāli novērotu zvaigznes vai gredzenus dienā uz citas planētas, vajadzētu būt atbilstošam apgaismojumam vai izmantot optiskos filtrus un ilgas ekspozīcijas fotokameras.

Nākotnes perspektīvas

Ar kosmiskajām misijām un plānoto cilvēku izpēti uz Mēness un Marsa, kā arī ar attālinātām zondēm uz Veneru un Titānu, mūsu izpratne par ārpuszemes debesīm turpina pieaugt. Jaunāko instrumentu spektrālā un izšķirtspējīgā kapacitāte ļaus detalizētāk modelēt atmosfēras sastāvu un gaismas izkliedi, nodrošinot precīzākus attēlus par to, kā izskatītos debesis no citām pasaulēm.