Геометрическое альбедо - Geometric albedo

В астрономия, то геометрическое альбедо из небесное тело это отношение его фактической яркости, если смотреть из источника света (т.е. угол фазы ) к идеализированный плоский, полностью отражающий, диффузно рассеивающий (Ламбертианский ) диск того же сечения. (Этот фазовый угол относится к направлению световых путей и не является фазовым углом в его обычном значении в оптика или же электроника.)

Диффузное рассеяние означает, что излучение отражается изотропно без запоминания местоположения падающего источника света. Нулевой фазовый угол соответствует взгляду в направлении освещения. Для наземных наблюдателей это происходит, когда рассматриваемое тело находится в оппозиция и на эклиптика.

В визуальное геометрическое альбедо относится к величине геометрического альбедо при учете только электромагнитное излучение в видимый спектр.

Безвоздушные тела

Поверхностные материалы (реголиты ) безвоздушных тел (фактически, большинство тел в Солнечная система ) являются сильно неламбертовскими и демонстрируют эффект противодействия, которая представляет собой сильную тенденцию отражать свет обратно к его источнику, а не рассеивать свет.

Из-за этого может быть трудно определить геометрическое альбедо этих тел, поскольку их отражательная способность имеет сильный пик для небольшого диапазона фазовых углов вблизи нуля.[1] Сила этого пика заметно различается между телами и может быть обнаружена только путем измерений при достаточно малых фазовых углах. Такие измерения обычно трудны из-за необходимого точного размещения наблюдателя очень близко к падающему свету. Например, Луна никогда не видна с Земли под точно нулевым фазовым углом, потому что тогда она затмевается. Другие тела Солнечной системы обычно не видны при точно нулевом фазовом угле даже при оппозиция, если они одновременно не расположены в восходящий или нисходящий узел своей орбиты и, следовательно, лежат на эклиптика. На практике измерения при малых отличных от нуля фазовых углах используются для получения параметров, которые характеризуют свойства направленного отражения для тела (Параметры Хапке ). Затем описываемая ими функция отражательной способности может быть экстраполирована на нулевой фазовый угол, чтобы получить оценку геометрического альбедо.

Для очень ярких, твердых, безвоздушных объектов, таких как Сатурн луны Энцелад и Тетис, общая отражательная способность которого (Связанное альбедо ) близка к единице, сильная эффект противодействия 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 низкой угол падения например, на лимбе или на склоне, тогда как ламбертовская поверхность рассеивает излучение гораздо шире. Геометрическое альбедо выше единицы означает, что интенсивность света, рассеянного назад на единицу телесного угла по направлению к источнику, выше, чем это возможно для любой ламбертовской поверхности.

Звезды

Звезды светят 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, следовательно, и геометрического альбедо двух звезд. Эта задача была выполнена для двух компонентов системы Spica с геометрическим альбедо Spica A и B измеряются как 0,0361 и 0,0136 соответственно.[2] Геометрические альбедо звезд в целом небольшие, для Солнца ожидается значение 0,001,[3] но для более горячих звезд с меньшей гравитацией (то есть гигантских) ожидается, что количество отраженного света будет в несколько раз больше, чем у звезд в системе Спика.[4]

Эквивалентные определения

Для гипотетического случая плоской поверхности геометрическое альбедо - это альбедо поверхности, когда освещение обеспечивается пучком излучения, перпендикуляр на поверхность.

Примеры

Геометрическое альбедо может быть больше или меньше альбедо Бонда, в зависимости от свойств поверхности и атмосферы рассматриваемого тела. Некоторые примеры:[5]

ИмяСвязанное альбедоВизуальное геометрическое альбедо
Меркурий [6] [7]0.0880.088
 
0.1420.142
 
Венера [8] [7]0.760.76
 
0.6890.689
 
земной шар [9] [7]0.3060.306
 
0.4340.434
 
Луна[10] [10]0.110.11
 
0.120.12
 
Марс [11] [7]0.250.25
 
0.170.17
 
Юпитер [12] [7]0.5030.503
 
0.5380.538
 
Сатурн [13] [7]0.3420.342
 
0.4990.499
 
Энцелад[14]0.80.8
 
1.41.4
 
Уран [15] [7]0.3000.3
 
0.4880.488
 
Нептун [16] [7]0.2900.29
 
0.4420.442
 
Плутон0.40.4
 
0.44–0.610.44
 
 
Эрис—0.960.96
 

Смотрите также

Рекомендации

  • Глоссарий НАСА JPL
  • К.П. Зайдельманн, изд. (1992) Пояснительное приложение к астрономическому альманаху, University Science Books, Милл-Вэлли, Калифорния.
  1. ^ См. Например это обсуждение лунного альбедо В архиве 13 апреля 2009 г. Wayback Machine Джеффа Медкеффа.
  2. ^ Бейли, Джереми; Коттон, Дэниел V; Кедзиора-Чудцер, Люцина; Де Орта, Айн; Мэйбур, Даррен (2019-04-01). «Поляризованный отраженный свет от двойной системы Спика». Природа Астрономия. 3 (7): 636–641. arXiv:1904.01195. Bibcode:2019НатАс ... 3..636B. Дои:10.1038 / с41550-019-0738-7.
  3. ^ Гилберт, Лахлан (2019-04-02). «Ученые доказывают, что двойные звезды отражают свет друг от друга». Отдел новостей UNSW. UNSW. Получено 2019-04-02.
  4. ^ Бейли, Джереми; Коттон, Дэниел V; Кедзиора-Чудцер, Люцина; Де Орта, Айн; Мэйбур, Даррен (2019-04-01). «Поляризованный отраженный свет от двойной системы Спика». Природа Астрономия. 3 (7): 636–641. arXiv:1904.01195. Bibcode:2019НатАс ... 3..636B. Дои:10.1038 / с41550-019-0738-7.
  5. ^ Альбедо Земли
  6. ^ Маллама, Энтони (2017). «Сферическое болометрическое альбедо для планеты Меркурий». arXiv:1703.02670.
  7. ^ а б c d е ж грамм час Маллама, Энтони; Кробусек, Брюс; Павлов, Христо (2017). «Исчерпывающие широкополосные звездные величины и альбедо для планет с приложениями к экзопланетам и Девятой планете». Икар. 282: 19–33. Bibcode:2017Icar..282 ... 19M. Дои:10.1016 / j.icarus.2016.09.023.
  8. ^ Haus, R .; и другие. (Июль 2016 г.). «Радиационный энергетический баланс Венеры на основе усовершенствованных моделей средней и нижней атмосферы». Икар. 272: 178–205. Bibcode:2016Icar..272..178H. Дои:10.1016 / j.icarus.2016.02.048.
  9. ^ Уильямс, Дэвид Р. (2004-09-01). "Факты о Земле". НАСА. Получено 2010-08-09.
  10. ^ а б Уильямс, Дэвид Р. (25 апреля 2014 г.). "Информационный бюллетень о Луне". НАСА. Получено 2015-03-02.
  11. ^ Информационный бюллетень о Марсе, НАСА
  12. ^ Ли, известкование; и другие. (2018). «Меньше поглощаемой солнечной энергии и больше внутреннего тепла для Юпитера». Nature Communications. 9: 3709. Bibcode:2018НатКо ... 9.3709L. Дои:10.1038 / s41467-018-06107-2. ЧВК  6137063. PMID  30213944.
  13. ^ Hanel, R.A .; и другие. (1983). «Альбедо, внутренний тепловой поток и энергетический баланс Сатурна». Икар. 53: 262. Bibcode:1983Icar ... 53..262H. Дои:10.1016/0019-1035(83)90147-1.
  14. ^ См. Обсуждение здесь для объяснения этого необычного значения выше единицы.
  15. ^ Pearl, J.C .; и другие. (1990). «Альбедо, эффективная температура и энергетический баланс Урана, определенные по данным Voyager IRIS». Икар. 84: 12–28. Bibcode:1990Icar ... 84 ... 12P. Дои:10.1016/0019-1035(90)90155-3.
  16. ^ Pearl, J.C .; и другие. (1991). «Альбедо, эффективная температура и энергетический баланс Нептуна по данным« Вояджера »». J. Geophys. Res. 96: 18, 921–18, 930. Bibcode:1991JGR .... 9618921P. Дои:10.1029 / 91JA01087.