Геометрическое альбедо
В астрономии геометрическое альбедо небесного тела — это отношение его фактической яркости, видимой со стороны источника света (т. е. при нулевом фазовом угле ), к яркости идеализированного плоского, полностью отражающего, диффузно рассеивающего ( ламбертова ) диска с тем же поперечным сечением. -раздел. (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, не запоминая местоположение источника падающего света. Нулевой фазовый угол соответствует взгляду в направлении освещения. Для наблюдателей с Земли это происходит, когда рассматриваемое тело находится в оппозиции и находится на эклиптике .
Визуальное геометрическое альбедо относится к величине геометрического альбедо при учете только электромагнитного излучения в видимом спектре .
Безвоздушные тела
[ редактировать ]Поверхностные материалы ( реголиты ) безвоздушных тел (фактически, большинство тел в Солнечной системе ) сильно неламбертовы и демонстрируют эффект оппозиции , который представляет собой сильную тенденцию отражать свет обратно к его источнику, а не рассеивать. свет рассеянный.
Из-за этого геометрическое альбедо этих тел может быть трудно определить, поскольку их отражательная способность имеет сильный пик в небольшом диапазоне фазовых углов, близких к нулю. [1] Сила этого пика заметно различается между телами, и ее можно определить только путем измерений при достаточно малых фазовых углах. Такие измерения обычно затруднены из-за необходимости точного размещения наблюдателя очень близко к падающему свету. Например, Луну никогда не видно с Земли под нулевым фазовым углом, потому что тогда она затмевается. Другие тела Солнечной системы обычно не видны точно под нулевым фазовым углом даже в противостоянии , если только они одновременно не расположены 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, характеризующих свойства направленного отражения тела ( параметры Хапке ). Описываемую ими функцию отражения затем можно экстраполировать до нулевого фазового угла, чтобы получить оценку геометрического альбедо.
Для очень ярких, твердых, безвоздушных объектов, таких как Энцелад спутники Сатурна 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 источнику даже при малых углах падения, например, от конечности или склона, тогда как ламбертова поверхность будет рассеивать излучение гораздо шире. Геометрическое альбедо выше единицы означает, что интенсивность света, рассеянного обратно на единицу телесного угла к источнику, выше, чем это возможно для любой ламбертовой поверхности.
Звезды
[ редактировать ]Звезды светятся по своей природе, но они также могут отражать свет. В тесной двойной звездной системе поляриметрия может использоваться для измерения света, отраженного от одной звезды от другой (и наоборот), а также для измерения геометрических альбедо двух звезд. Эта задача была решена для двух компонентов системы Спика: геометрическое альбедо Спики А и В составило 0,0361 и 0,0136 соответственно. [2] Геометрические альбедо звезд в целом малы, для Солнца ожидается значение 0,001, [3] но для более горячих звезд или звезд с меньшей гравитацией (то есть гигантских) ожидается, что количество отраженного света будет в несколько раз больше, чем у звезд в системе Спика. [2]
Эквивалентные определения
[ редактировать ]
Для гипотетического случая плоской поверхности геометрическое альбедо — это альбедо поверхности, когда освещение обеспечивается лучом излучения, идущим перпендикулярно поверхности.
Примеры
[ редактировать ]Геометрическое альбедо может быть больше или меньше альбедо Бонда, в зависимости от свойств поверхности и атмосферы рассматриваемого тела. Некоторые примеры: [4]
| Имя | Альбедо Бонда | Визуальное геометрическое альбедо | ||
|---|---|---|---|---|
| Меркурий [5] [6] | 0.088 | 0.142 | ||
| Венера [7] [6] | 0.76 | 0.689 | ||
| Земля [8] [6] | 0.306 | 0.434 | ||
| Луна [9] | 0.11 | 0.12 | ||
| Марс [10] [6] | 0.25 | 0.17 | ||
| Юпитер [11] [6] | 0.503 | 0.538 | ||
| Сатурн [12] [6] | 0.342 | 0.499 | ||
| Энцелад [13] [14] | 0.81 | 1.38 | ||
| Уран [15] [6] | 0.300 | 0.488 | ||
| Нептун [16] [6] | 0.290 | 0.442 | ||
| Плутон | 0.4 | 0.44–0.61 | ||
| Эрис [17] | 0.99 | 0.96 | ||
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ↑ См., например, это обсуждение лунного альбедо, заархивированное 13 апреля 2009 г. в Wayback Machine . Джеффом Медкеффом
- ^ Перейти обратно: а б Бейли, Джереми; Коттон, Дэниел В.; Кедзиора-Чудчер, Луцина; Де Орта, Айн; Мейбур, Даррен (01 апреля 2019 г.). «Поляризованный отраженный свет двойной системы Спика». Природная астрономия . 3 (7): 636–641. arXiv : 1904.01195 . Бибкод : 2019НатАс...3..636Б . дои : 10.1038/s41550-019-0738-7 . S2CID 131977662 .
- ^ Гилберт, Лахлан (2 апреля 2019 г.). «Ученые доказывают, что двойные звезды отражают свет друг от друга» . Отдел новостей UNSW . УНЮУ . Проверено 2 апреля 2019 г.
- ^ Альбедо Земли
- ^ Маллама, Энтони (2017). «Сферическое болометрическое альбедо планеты Меркурий». arXiv : 1703.02670 [ astro-ph.EP ].
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час Маллама, Энтони; Кробусек, Брюс; Павлов, Христо (2017). «Комплексные широкополосные данные о звездных величинах и альбедо планет с применением к экзопланетам и Девятой планете». Икар . 282 : 19–33. arXiv : 1609.05048 . Бибкод : 2017Icar..282...19M . дои : 10.1016/j.icarus.2016.09.023 . S2CID 119307693 .
- ^ Хаус, Р.; и др. (июль 2016 г.). «Радиационный энергетический баланс Венеры на основе усовершенствованных моделей средней и нижней атмосферы» (PDF) . Икар . 272 : 178–205. Бибкод : 2016Icar..272..178H . дои : 10.1016/j.icarus.2016.02.048 .
- ^ Уильямс, Дэвид Р. (1 сентября 2004 г.). «Информационный бюллетень о Земле» . НАСА . Проверено 9 августа 2010 г.
- ^ Уильямс, Дэвид Р. (25 апреля 2014 г.). «Информационный бюллетень о Луне» . НАСА . Проверено 2 марта 2015 г.
- ^ Информационный бюллетень о Марсе, НАСА
- ^ Ли, Известняк; и др. (2018). «Меньше поглощаемой солнечной энергии и больше внутреннего тепла Юпитера» . Природные коммуникации . 9 (1): 3709. Бибкод : 2018NatCo...9.3709L . дои : 10.1038/s41467-018-06107-2 . ПМК 6137063 . ПМИД 30213944 .
- ^ Ханель, РА; и др. (1983). «Альбедо, внутренний тепловой поток и энергетический баланс Сатурна». Икар . 53 (2): 262–285. Бибкод : 1983Icar...53..262H . дои : 10.1016/0019-1035(83)90147-1 .
- ^ Хоуэтт, Карли Дж.А.; Спенсер, Джон Р.; Перл, Джей Си; Сегура, М. (2010). «Тепловая инерция и болометрические значения альбедо Бонда для Мимаса, Энцелада, Тефии, Дионы, Реи и Япета, полученные на основе измерений Кассини / CIRS». Икар. 206 (2): 573–593. Бибкод:2010Icar..206..573H. doi:10.1016/j.icarus.2009.07.016.
- ^ См. обсуждение здесь для объяснения этого необычного значения выше единицы.
- ^ Перл, Джей Си; и др. (1990). «Альбедо, эффективная температура и энергетический баланс Урана, определенные по данным Voyager IRIS». Икар . 84 (1): 12–28. Бибкод : 1990Icar...84...12P . дои : 10.1016/0019-1035(90)90155-3 .
- ^ Перл, Джей Си; и др. (1991). «Альбедо, эффективная температура и энергетический баланс Нептуна, определенные по данным «Вояджера». Дж. Геофиз. Рез . 96 : 18, 921–18, 930. Бибкод : 1991JGR....9618921P . дои : 10.1029/91JA01087 .
- ^ Вербиссер, Энн Дж.; Хельфенштейн, Пол; Портер, Саймон Б.; Бенекки, Сьюзен Д.; Кавелаарс, Джей Джей; Лауэр, Тод Р.; и др. (апрель 2022 г.). «Разнообразные формы карликовой планеты и большие фазовые кривые KBO, наблюдаемые с новых горизонтов». Планетарный научный журнал. 3 (4): 31. Бибкод: 2022PSJ.....3...95В. doi: 10.3847/PSJ/ac63a6.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Глоссарий НАСА Лаборатории реактивного движения
- КП Зейдельманн, Ред. (1992) Пояснительное приложение к астрономическому альманаху , Университетские научные книги, Милл-Вэлли, Калифорния.