stringtranslate.com

Геометрическое альбедо

В астрономии геометрическое альбедо небесного тела — это отношение его фактической яркости, наблюдаемой со стороны источника света (т. е. при нулевом фазовом угле ), к яркости идеализированного плоского, полностью отражающего, диффузно рассеивающего ( ламбертовского ) диска с тем же поперечным сечением. (Этот фазовый угол относится к направлению световых путей и не является фазовым углом в его обычном значении в оптике или электронике .)

Диффузное рассеяние подразумевает, что излучение отражается изотропно, без памяти о местоположении источника падающего света. Нулевой фазовый угол соответствует взгляду вдоль направления освещения. Для наблюдателей, находящихся на Земле, это происходит, когда рассматриваемое тело находится в оппозиции и на эклиптике .

Визуальное геометрическое альбедо относится к величине геометрического альбедо при учете только электромагнитного излучения в видимом спектре .

Безвоздушные тела

Поверхностные материалы ( реголиты ) безвоздушных тел (фактически, большинство тел в Солнечной системе ) являются сильно неламбертовскими и демонстрируют эффект оппозиции , который представляет собой сильную тенденцию отражать свет прямо обратно к его источнику, а не рассеивать свет диффузно.

Геометрическое альбедо этих тел может быть трудно определить из-за этого, так как их отражательная способность сильно пикируется для небольшого диапазона фазовых углов вблизи нуля. [1] Сила этого пика заметно различается между телами и может быть найдена только путем проведения измерений при достаточно малых фазовых углах. Такие измерения обычно затруднены из-за необходимого точного размещения наблюдателя очень близко к падающему свету. Например, Луна никогда не видна с Земли точно под нулевым фазовым углом, потому что тогда она затмевается. Другие тела Солнечной системы, как правило, не видны точно под нулевым фазовым углом даже в противостоянии , если только они одновременно не находятся в восходящем или нисходящем узле своей орбиты и, следовательно, не лежат на эклиптике . На практике измерения при малых ненулевых фазовых углах используются для получения параметров, которые характеризуют направленные отражательные свойства тела ( параметры Хапке ). Описываемая ими функция отражения затем может быть экстраполирована к нулевому фазовому углу, чтобы получить оценку геометрического альбедо.

Для очень ярких, твердых, безвоздушных объектов, таких как луны Сатурна Энцелад и Тефия , чья полная отражательная способность ( альбедо Бонда ) близка к единице, сильный эффект оппозиции в сочетании с высоким альбедо Бонда дает им геометрическое альбедо выше единицы (1,4 в случае Энцелада). Свет предпочтительно отражается прямо обратно к своему источнику даже при низком угле падения, например, на лимбе или от склона, тогда как ламбертовская поверхность рассеивала бы излучение гораздо шире. Геометрическое альбедо выше единицы означает, что интенсивность света, рассеянного обратно на единицу телесного угла по направлению к источнику, выше, чем это возможно для любой ламбертовской поверхности.

Звезды

Звезды светят изнутри, но они также могут отражать свет. В тесной двойной звездной системе поляриметрия может использоваться для измерения света, отраженного от одной звезды другой (и наоборот), и, следовательно, также геометрического альбедо двух звезд. Эта задача была выполнена для двух компонентов системы Спика, при этом геометрическое альбедо Спики А и В было измерено как 0,0361 и 0,0136 соответственно. [2] Геометрическое альбедо звезд в целом невелико, для Солнца ожидается значение 0,001, [3] но для более горячих или менее гравитационных (т. е. гигантских) звезд количество отраженного света, как ожидается, будет в несколько раз больше, чем у звезд в системе Спика. [2]

Эквивалентные определения

Диффузное отражение на сфере и плоском диске, каждое для случая геометрического альбедо 1

Для гипотетического случая плоской поверхности геометрическое альбедо — это альбедо поверхности, когда освещение обеспечивается пучком излучения, падающим перпендикулярно поверхности.

Примеры

Геометрическое альбедо может быть больше или меньше альбедо Бонда, в зависимости от свойств поверхности и атмосферы рассматриваемого тела. Некоторые примеры: [4]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ См., например, это обсуждение альбедо Луны, архивированное 13 апреля 2009 г. на Wayback Machine Джеффом Медкеффом.
  2. ^ ab Бейли, Джереми; Коттон, Дэниел В.; Кедзиора-Чудцер, Люсина; Де Хорта, Эйн; Мэйбур, Даррен (2019-04-01). «Поляризованный отраженный свет от двойной системы Спика». Nature Astronomy . 3 (7): 636–641. arXiv : 1904.01195 . Bibcode :2019NatAs...3..636B. doi :10.1038/s41550-019-0738-7. S2CID  131977662.
  3. ^ Гилберт, Лаклан (2019-04-02). «Ученые доказали, что двойные звезды отражают свет друг от друга». UNSW Newsroom . UNSW . Получено 2019-04-02 .
  4. ^ Альбедо Земли
  5. ^ Маллама, Энтони (2017). «Сферическое болометрическое альбедо для планеты Меркурий». arXiv : 1703.02670 [astro-ph.EP].
  6. ^ abcdefgh Маллама, Энтони; Кробусек, Брюс; Павлов, Христо (2017). «Комплексные широкополосные величины и альбедо для планет с приложениями к экзопланетам и Девятой планете». Icarus . 282 : 19–33. arXiv : 1609.05048 . Bibcode :2017Icar..282...19M. doi :10.1016/j.icarus.2016.09.023. S2CID  119307693.
  7. ^ Хаус, Р.; и др. (июль 2016 г.). «Радиационный энергетический баланс Венеры на основе улучшенных моделей средней и нижней атмосферы» (PDF) . Icarus . 272 ​​: 178–205. Bibcode :2016Icar..272..178H. doi :10.1016/j.icarus.2016.02.048.
  8. ^ Уильямс, Дэвид Р. (2004-09-01). "Earth Fact Sheet". NASA . Получено 2010-08-09 .
  9. ^ Уильямс, Дэвид Р. (2014-04-25). "Лунный информационный бюллетень". NASA . Получено 2015-03-02 .
  10. ^ Информационный бюллетень о Марсе, НАСА
  11. ^ Ли, Лиминг и др. (2018). «Меньше поглощенной солнечной энергии и больше внутреннего тепла для Юпитера». Nature Communications . 9 (1): 3709. Bibcode :2018NatCo...9.3709L. doi :10.1038/s41467-018-06107-2. PMC 6137063 . PMID  30213944. 
  12. ^ Ханел, РА; и др. (1983). «Альбедо, внутренний тепловой поток и энергетический баланс Сатурна». Icarus . 53 (2): 262–285. Bibcode :1983Icar...53..262H. doi :10.1016/0019-1035(83)90147-1.
  13. ^ Howett, Carly JA; Spencer, John R.; Pearl, JC; Segura, M. (2010). «Значения тепловой инерции и болометрического альбедо Бонда для Мимаса, Энцелада, Тетиса, Дионы, Реи и Япета, полученные из измерений Cassini/CIRS». Icarus. 206 (2): 573–593. Bibcode:2010Icar..206..573H. doi:10.1016/j.icarus.2009.07.016.
  14. ^ См. обсуждение здесь для объяснения этого необычного значения выше единицы.
  15. ^ Pearl, JC; et al. (1990). «Альбедо, эффективная температура и энергетический баланс Урана, определенные по данным Voyager IRIS». Icarus . 84 (1): 12–28. Bibcode :1990Icar...84...12P. doi :10.1016/0019-1035(90)90155-3.
  16. ^ Pearl, JC; et al. (1991). «Альбедо, эффективная температура и энергетический баланс Нептуна, определенные по данным Voyager». J. Geophys. Res . 96 : 18, 921–18, 930. Bibcode :1991JGR....9618921P. doi :10.1029/91JA01087.
  17. ^ Verbiscer, Anne J.; Helfenstein, Paul; Porter, Simon B.; Benecchi, Susan D.; Kavelaars, JJ; Lauer, Tod R.; et al. (апрель 2022 г.). «Различные формы карликовых планет и фазовые кривые больших поясов Койпера, наблюдаемые с New Horizons». The Planetary Science Journal. 3 (4): 31. Bibcode:2022PSJ.....3...95V. doi:10.3847/PSJ/ac63a6.

Дальнейшее чтение