stringtranslate.com

Всплеск оппозиции

Противодействующий выброс от световозвращающего лунного грунта освещает область вокруг тени Базза Олдрина во время миссии «Аполлон-11» (фото Нила Армстронга ).

Оппозиционный всплеск (иногда известный как оппозиционный эффект , оппозиционный всплеск или эффект Зеелигера [1] ) — это повышение яркости шероховатой поверхности или объекта с множеством частиц при освещении непосредственно позади наблюдателя. Этот термин наиболее широко используется в астрономии , где он обычно относится к внезапному заметному увеличению яркости небесного тела, такого как планета , луна или комета , когда его фазовый угол наблюдения приближается к нулю. Он так назван, потому что отраженный свет от Луны и Марса кажется значительно ярче, чем предсказывает простая ламбертовская отражательная способность, когда находится в астрономическом противостоянии . Для этого наблюдательного явления были предложены два физических механизма: сокрытие тени и когерентное обратное рассеяние.

Обзор

Карликовая планета Церера , полученная космическим аппаратом Dawn при фазовых углах 0°, 7° и 33°. Левое изображение при фазовом угле 0° показывает всплеск яркости из-за эффекта противостояния .

Фазовый угол определяется как угол между наблюдателем, наблюдаемым объектом и источником света. В случае Солнечной системы источником света является Солнце, а наблюдатель обычно находится на Земле. При нулевом фазовом угле Солнце находится прямо позади наблюдателя, а объект — прямо впереди, полностью освещенный.

По мере уменьшения фазового угла объекта, освещенного Солнцем, яркость объекта быстро увеличивается. Это происходит в основном из-за увеличения освещенной области, но также частично из-за собственной яркости части, освещенной Солнцем. На это влияют такие факторы, как угол, под которым наблюдается свет, отраженный от объекта. По этой причине полная луна более чем в два раза ярче луны в первой или третьей четверти, хотя видимая освещенная область кажется ровно в два раза больше.

Физические механизмы

Тень прячется

Когда угол отражения близок к углу, под которым лучи света падают на поверхность (то есть, когда Солнце и объект находятся близко к противостоянию с точки зрения наблюдателя), эта внутренняя яркость обычно близка к своему максимуму. При фазовом угле в ноль градусов все тени исчезают, и объект полностью освещен. Когда фазовые углы приближаются к нулю, происходит внезапное увеличение видимой яркости, и это внезапное увеличение называется всплеском противостояния.

Эффект особенно ярко выражен на поверхностях реголита безвоздушных тел в Солнечной системе . Обычной основной причиной эффекта является то, что мелкие поры и ямки поверхности, которые в противном случае были бы в тени при других углах падения, становятся освещенными, когда наблюдатель находится почти на одной линии с источником освещения. Эффект обычно виден только для очень небольшого диапазона фазовых углов около нуля. Для тел, отражательные свойства которых были количественно изучены, детали эффекта оппозиции — его сила и угловая протяженность — описываются двумя параметрами Хапке . В случае планетарных колец (таких как Сатурн ) всплеск оппозиции обусловлен раскрытием теней на частицах кольца. Это объяснение было впервые предложено Гуго фон Зеелигером в 1887 году. [2]

Когерентное обратное рассеяние

Теория дополнительного эффекта, который увеличивает яркость во время противостояния, — это теория когерентного обратного рассеяния. [3] В случае когерентного обратного рассеяния отраженный свет усиливается под узкими углами, если размер рассеивателей на поверхности тела сравним с длиной волны света, а расстояние между рассеивающими частицами больше длины волны. Увеличение яркости происходит из-за того, что отраженный свет когерентно объединяется с испускаемым светом.

Явления когерентного обратного рассеяния также наблюдались с помощью радара . В частности, недавние наблюдения Титана на длине волны 2,2 см с помощью Кассини показали, что для объяснения высоких альбедо на длинах волн радара необходим сильный эффект когерентного обратного рассеяния. [4]

Капли воды

На Земле капли воды также могут создавать яркие пятна вокруг антисолнечной точки в различных ситуациях. Для получения более подробной информации см. Heiligenschein и Glory (оптическое явление) .

По всей Солнечной системе

Существование оппозиционного всплеска было описано в 1956 году Томом Герелсом во время его исследования отраженного света от астероида . [5] Более поздние исследования Герелса показали, что тот же эффект может быть проявлен в яркости Луны. [6] Он ввел термин «оппозиционный эффект» для этого явления, но более интуитивно понятный «оппозиционный всплеск» в настоящее время используется более широко.

Начиная с ранних исследований Герелса, всплеск сопротивления был отмечен для большинства безвоздушных тел солнечной системы. О таком всплеске не сообщалось для тел со значительными атмосферами.

В случае Луны , BJ Buratti и др. предположили, что ее яркость увеличивается примерно на 40% между фазовым углом 4° и 0°, и что это увеличение больше для более шероховатых горных районов, чем для относительно гладких морей . Что касается основного механизма явления, измерения показывают, что эффект противостояния демонстрирует лишь небольшую зависимость от длины волны: всплеск на 3-4% больше при 0,41 мкм, чем при 1,00 мкм. Этот результат предполагает, что основной причиной лунного всплеска противостояния является сокрытие тени, а не когерентное обратное рассеяние. [7]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Хамин-Анттила, КА; Пюикко, С. (июль 1972 г.). «Фотометрическое поведение колец Сатурна как функция сатурноцентрических широт Земли и Солнца». Астрономия и астрофизика . 19 (2): 235–247. Bibcode : 1972A&A....19..235H.
  2. ^ фон Зеелигер, Х. (1887). «Zur Theorie der Beleuchtung der Grossen Planeten insbesondere des Saturn». Абх. Байер. Акад. Висс. Математика. Натурвисс. кл . 16 : 405–516.
  3. ^ Хапке, Б. Когерентное обратное рассеяние: объяснение необычных радиолокационных свойств спутников внешних планет Icarus 88 : 407:417.
  4. ^ Janssen, MA; Le Gall, A.; Wye, LC (2011). «Аномальное обратное рассеяние радара с поверхности Титана?». Icarus . 212 (1): 321–328. Bibcode :2011Icar..212..321J. doi :10.1016/j.icarus.2010.11.026. ISSN  0019-1035.
  5. ^ Герелс, Т. (1956) «Фотометрические исследования астероидов. V: Кривая блеска и фазовая функция 20 Массалии». Astrophysical Journal 195 : 331-338.
  6. ^ Gehrels, T.; Coffeen, T.; & Owings, D. (1964) "Зависимость поляризации от длины волны. III. Лунная поверхность". Astron. J. 69 : 826-852.
  7. ^ Буррати, Б. Дж.; Хиллер, Дж. К.; и Ван, М. (1996) «Лунный всплеск противостояния: наблюдения Клементины». Icarus 124 : 490-499.

Внешние ссылки