Геометричне альбедо

Геометричне альбедо — це відношення фактичної яскравості астрономічного об'єкта, видимої від джерела світла (тобто при нульовому фазовому куті) до яскравості ідеалізованого плоского, повністю відбиваючого, дифузійно розсіюючого за законом Ламберта диска з площею, рівною поперечному перерізу об'єкта.

Нульовий фазовий кут відповідає погляду вздовж напрямку освітлення. Для наземних спостерігачів це відбувається, коли відповідне тіло знаходиться в опозиції та на екліптиці.

Видиме геометричне альбедо відноситься до величини геометричного альбедо з урахуванням лише електромагнітного випромінювання у видимому спектрі.

Безповітряні тіла

Поверхневі матеріали (реголіти) безповітряних тіл (фактично, більшості тіл у Сонячній системі) є сильно неламбертівськими та демонструють опозиційний ефект, який полягає в набагато сильнішому відбиванні світла прямо назад до його джерела, ніж в інші боки. Це ускладнює визначення геометричного альбедо, бо відбивна здатність має сильний пік для невеликого діапазону фазових кутів поблизу нуля. Інтенсивність цього піку помітно відрізняється між тілами, і її можна знайти, лише проводячи вимірювання під досить малими фазовими кутами. Такі вимірювання зазвичай ускладнені через необхідність точного розміщення спостерігача дуже близько до падаючого світла. Наприклад, Місяць ніколи не видно із Землі під точно нульовим фазовим кутом, тому що тоді він затемнюється. Інші тіла Сонячної системи, як правило, не видно під точно нульовим фазовим кутом навіть в протистоянні, якщо тільки вони під час опозиції не опиняються одночасно у вузлі орбіти, тобто не лежать в площині екліптики. На практиці для отримання параметрів, які характеризують властивості направленого відбиття тіла (параметрів Хапке), використовуються вимірювання при малих ненульових фазових кутах. Описану ними функцію відбиття можна потім екстраполювати до нульового фазового кута, щоб отримати оцінку геометричного альбедо.

Для дуже яскравих, твердих безповітряних об’єктів, таких як супутники Сатурна Енцелад і Тефія, чий загальний коефіцієнт відбиття (бондівське альбедо) близький до одиниці, сильний опозиційний ефект поєднується з високим бондівським альбедо, що дає їм геометричне альбедо вище одиниці (1,4 у випадку Енцелада). Геометричне альбедо вище одиниці означає, що інтенсивність світла, розсіяного назад на одиницю тілесного кута до джерела, вища, ніж це можливо для будь-якої ламбертівської поверхні.

Зорі

Зорі сяють самі по собі, але вони також можуть відбивати світло. У тісній подвійній зоряній системі поляриметричними методами можна виміряти ефект відбиття - світло, розсіяне однією зорею від іншої (і навпаки), і, отже, також геометричного альбедо двох зір.

Це завдання було виконано для двох компонентів системи Спіки. Геометричне альбедо Спіки A і B склало 0,0361 і 0,0136 відповідно^[1].

Геометричне альбедо зір, як правило, невелике, для Сонця очікується значення 0,001^[2]. Однак очікується, що для гарячіших зір або зір-гігантів кількість відбитого світла буде в кілька разів більша, ніж у зір в системі Спіки^[1].

Рівнозначні визначення

Для гіпотетичного випадку плоскої поверхні геометричне альбедо — це альбедо поверхні, коли освітлення забезпечується пучком випромінювання, що надходить перпендикулярно до поверхні.

Приклади

Геометричне альбедо може бути більше або менше, ніж бондівське альбедо, залежно від властивостей поверхні та атмосфери відповідного тіла. Деякі приклади^[3]:

Name	Бондівське альбедо		Видиме геометричне альбедо
Меркурій^[4]^[5]	0.088	0.088	0.142	0.142
Венера^[6]^[5]	0.76	0.76	0.689	0.689
Земля^[7]^[5]	0.306	0.306	0.434	0.434
Місяць^[8]	0.11	0.11	0.12	0.12
Марс^[9]^[5]	0.25	0.25	0.17	0.17
Юпітер^[10]^[5]	0.503	0.503	0.538	0.538
Сатурн^[11]^[5]	0.342	0.342	0.499	0.499
Енцелад^[12]^[13]	0.81	0.81	1.38	1.38
Уран^[14]^[5]	0.300	0.3	0.488	0.488
Нептун^[15]^[5]	0.290	0.29	0.442	0.442
Плутон	0.4	0.4	0.44–0.61	0.44
Ерида^[16]	0.99	0.99	0.96	0.96

Див. також

Список літератури

↑ ^а ^б Bailey, Jeremy; Cotton, Daniel V; Kedziora-Chudczer, Lucyna; De Horta, Ain; Maybour, Darren (1 квітня 2019). Polarized reflected light from the Spica binary system. Nature Astronomy. 3 (7): 636—641. arXiv:1904.01195. Bibcode:2019NatAs...3..636B. doi:10.1038/s41550-019-0738-7.
↑ Gilbert, Lachlan (2 квітня 2019). Scientists prove that binary stars reflect light from one another. UNSW Newsroom. UNSW. Процитовано 2 квітня 2019.
↑ Albedo of the Earth
↑ Mallama, Anthony (2017). The spherical bolometric albedo for planet Mercury. arXiv:1703.02670 [astro-ph.EP].
↑ ^а ^б ^в ^г ^д ^е ^ж ^и Mallama, Anthony; Krobusek, Bruce; Pavlov, Hristo (2017). Comprehensive wide-band magnitudes and albedos for the planets, with applications to exo-planets and Planet Nine. Icarus. 282: 19—33. arXiv:1609.05048. Bibcode:2017Icar..282...19M. doi:10.1016/j.icarus.2016.09.023. S2CID 119307693.
↑ Haus, R. та ін. (July 2016). Radiative energy balance of Venus based on improved models of the middle and lower atmosphere (PDF). Icarus. 272: 178—205. Bibcode:2016Icar..272..178H. doi:10.1016/j.icarus.2016.02.048.
↑ Williams, David R. (1 вересня 2004). Earth Fact Sheet. NASA. Процитовано 9 серпня 2010.
↑ Williams, David R. (25 квітня 2014). Moon Fact Sheet. NASA. Процитовано 2 березня 2015.
↑ Mars Fact Sheet, NASA
↑ Li, Liming та ін. (2018). Less absorbed solar energy and more internal heat for Jupiter. Nature Communications. 9 (1): 3709. Bibcode:2018NatCo...9.3709L. doi:10.1038/s41467-018-06107-2. PMC 6137063. PMID 30213944.
↑ Hanel, R.A. та ін. (1983). Albedo, internal heat flux, and energy balance of Saturn. Icarus. 53 (2): 262—285. Bibcode:1983Icar...53..262H. doi:10.1016/0019-1035(83)90147-1.
↑ Howett, Carly J. A.; Spencer, John R.; Pearl, J. C.; Segura, M. (2010). "Thermal inertia and bolometric Bond albedo values for Mimas, Enceladus, Tethys, Dione, Rhea and Iapetus as derived from Cassini/CIRS measurements". Icarus. 206 (2): 573–593. Bibcode:2010Icar..206..573H. doi:10.1016/j.icarus.2009.07.016.
↑ See the discussion here for explanation of this unusual value above one.
↑ Pearl, J.C. та ін. (1990). The albedo, effective temperature, and energy balance of Uranus, as determined from Voyager IRIS data. Icarus. 84 (1): 12—28. Bibcode:1990Icar...84...12P. doi:10.1016/0019-1035(90)90155-3.
↑ Pearl, J.C. та ін. (1991). The albedo, effective temperature, and energy balance of Neptune, as determined from Voyager data. J. Geophys. Res. 96: 18, 921—18, 930. Bibcode:1991JGR....9618921P. doi:10.1029/91JA01087.
↑ Verbiscer, Anne J.; Helfenstein, Paul; Porter, Simon B.; Benecchi, Susan D.; Kavelaars, J. J.; Lauer, Tod R.; et al. (April 2022). "The Diverse Shapes of Dwarf Planet and Large KBO Phase Curves Observed from New Horizons". The Planetary Science Journal. 3 (4): 31. Bibcode:2022PSJ.....3...95V. doi:10.3847/PSJ/ac63a6.