Nárůst opozice - Opposition surge

Opoziční nárůst z retroreflexní měsíční půda rozjasní okolí Buzz Aldrin stín.

The nárůst opozice (někdy známý jako opoziční efekt, opoziční špička nebo Seeligerův efekt[1]) je rozjasnění drsného povrchu nebo předmětu s mnoha částice, když je osvětleno přímo zpoza pozorovatele. Termín je nejrozšířenější v astronomie, kde obecně odkazuje na náhlé znatelné zvýšení jasu a nebeské tělo jako a planeta, měsíc nebo kometa jako jeho fázový úhel pozorování se blíží nule. Je pojmenován tak, protože odražené světlo od Měsíc a Mars vypadají výrazně jasněji, než předpovídal jednoduchý Lambertova odrazivost když v astronomická opozice. Pro tento pozorovací jev byly navrženy dva fyzikální mechanismy: skrývání stínů a koherentní zpětný rozptyl.

Přehled

Asteroid 1 Ceres, zobrazeno Svítání kosmická loď ve fázových úhlech 0 °, 7 ° a 33 °. Levý obrázek ve fázovém úhlu 0 ° ukazuje nárůst jasu v důsledku opoziční efekt.

Fázový úhel je definován jako úhel mezi pozorovatelem, pozorovaným objektem a zdrojem světla. V případě sluneční soustavy je zdrojem světla Slunce a pozorovatel je obecně na Zemi. V nulovém fázovém úhlu je Slunce přímo za pozorovatelem a objekt je přímo před ním, plně osvětlen.

Jak se fázový úhel objektu osvětleného Sluncem zmenšuje, jas objektu rychle roste. Je to hlavně kvůli zvětšené osvětlené ploše, ale také částečně kvůli vnitřnímu jasu části, která je osvětlena sluncem. To je ovlivněno takovými faktory, jako je úhel, pod kterým je pozorováno světlo odražené od objektu. Z tohoto důvodu je úplněk více než dvakrát tak jasný jako měsíc v první nebo třetí čtvrtině, i když se osvětlená viditelná oblast zdá být přesně dvakrát tak velká.

Fyzikální mechanismy

Stín se skrývá

Když je úhel odrazu blízký úhlu, pod kterým paprsky světla dopadají na povrch (tj. Když jsou slunce a objekt blízko opozice z hlediska pozorovatele) se tento vnitřní jas obvykle blíží svému maximu. Při fázovém úhlu nula stupňů všechny stíny zmizí a objekt je plně osvětlen. Když se fázové úhly blíží nule, dochází k náhlému zvýšení zjevné jasnosti a toto náhlé zvýšení se označuje jako nárůst opozice.

Účinek je obzvláště výrazný regolit povrchy bezvzduchových těles v Sluneční Soustava. Obvyklou hlavní příčinou účinku je, že malé póry a jamky povrchu, které by jinak byly ve stínu při jiných úhlech dopadu, se rozsvítí, když je pozorovatel téměř ve stejné linii jako zdroj osvětlení. Efekt je obvykle viditelný pouze pro velmi malý rozsah fázové úhly téměř nula. U těles, jejichž odrazové vlastnosti byly kvantitativně studovány, jsou podrobnosti opozičního efektu - jeho síly a úhlového rozsahu - popsány dvěma z Hapke parametry. V případě planetárních prstenů (např Saturn ), nárůst opozice je způsoben odkrytím stínů na prstencových částicích. Toto vysvětlení poprvé navrhl Hugo von Seeliger v roce 1887.[2]

Koherentní zpětný rozptyl

Hlavní článek: Koherentní zpětný rozptyl

Teorie pro další efekt, který zvyšuje jas během opozice, je koherentní zpětný rozptyl.[3] V případě koherentního zpětného rozptylu je odražené světlo vylepšeno v úzkých úhlech, pokud je velikost rozptylovačů na povrchu těla srovnatelná s vlnovou délkou světla a vzdálenost mezi rozptylovými částicemi je větší než vlnová délka. Zvýšení jasu je způsobeno koherentním kombinováním odraženého světla s vyzařovaným světlem.

Byly také pozorovány koherentní jevy zpětného rozptylu radar. Zejména nedávná pozorování Titanu na 2,2 cm s Cassini prokázali, že k vysvětlení vysokých albed na vlnových délkách radaru je nutný silný koherentní efekt zpětného rozptylu.[4]

Kapičky vody

Hlavní články: Heiligenschein a Sláva (optický jev)

Na Zemi mohou kapičky vody také vytvářet světlé skvrny kolem antisolární bod v různých situacích. Další podrobnosti viz Heiligenschein a Sláva (optický jev).

V celé sluneční soustavě

Existenci nárůstu opozice popsal v roce 1956 Tom Gehrels během studia odrazeného světla z asteroidu.[5] Gehrelsovy pozdější studie ukázaly, že stejný účinek lze pozorovat i na jasu měsíce.[6] Pro tento fenomén vytvořil termín „opoziční efekt“, ale nyní se v širší míře používá intuitivnější „nárůst opozice“.

Od raných Gehrelsových studií byl u většiny těles bezvzduchové sluneční soustavy zaznamenán nárůst opozice. Žádný takový nárůst nebyl hlášen u těl s významnou atmosférou.

V případě Měsíc B. J. Buratti et al. navrhli, že jeho jas se zvyšuje přibližně o 40% mezi fázovým úhlem 4 ° a jedním z 0 ° a že toto zvýšení je větší pro drsnější vysočiny než pro relativně hladké Maria. Pokud jde o hlavní mechanismus jevu, měření ukazují, že opoziční efekt vykazuje pouze malou závislost na vlnové délce: nárůst je o 3-4% větší při 0,41 μm než při 1,00 μm. Tento výsledek naznačuje, že hlavní příčinou nárůstu lunární opozice je spíše skrývání stínů než koherentní zpětný rozptyl.[7]

V důsledku opozičního efektu více než polovina (53%) objevů V blízkosti objektů Země byly vyrobeny na 3,8% oblohy, při 22,5 ° kužel směřující přímo od Slunce, a drtivá většina (87%) byla vytvořena na 15% oblohy, pod 45 ° kužel směrem od Slunce.[8]

Viz také

Reference

  1. ^ Hameen-Anttila, K.A .; Pyykko, S. (červenec 1972). "Fotometrické chování Saturnových prstenů jako funkce satnocentrických zeměpisných šířek Země a Slunce". Astronomie a astrofyzika. 19 (2): 235–247. Bibcode:1972A & A .... 19..235H.
  2. ^ von Seeliger, H. (1887). „Zur Theorie der Beleuchtung der Grossen Planeten insbesondere des Saturn“. Abh. Bayer. Akad. Wiss. Matematika. Naturwiss. Kl. 16: 405–516.
  3. ^ Hapke, B. Koherentní zpětný rozptyl: Vysvětlení neobvyklých radarových vlastností družic na vnější planetě Icarus 88: 407:417.
  4. ^ Janssen, M. A.; Le Gall, A .; Wye, L.C. (2011). „Anomální zpětný rozptyl radaru z povrchu Titanu?“. Icarus. 212 (1): 321–328. Bibcode:2011Icar..212..321J. doi:10.1016 / j.icarus.2010.11.026. ISSN  0019-1035.
  5. ^ Gehrels, T. (1956) "Fotometrické studie asteroidů. V: Světelná křivka a fázová funkce 20 Massalia ". Astrofyzikální deník 195: 331-338.
  6. ^ Gehrels, T .; Coffeen, T .; & Owings, D. (1964) "Závislost polarizace na vlnové délce. III. Měsíční povrch ". Astron. J. 69: 826-852.
  7. ^ Burrati, B. J .; Hillier, J. K .; & Wang, M. (1996) "Lunar Opposition Surge: Observations by Clementine ". Icarus 124: 490-499.
  8. ^ „Data NEO Earth Close Approach“. NASA JPL. NASA. Citováno 7. července 2018.

externí odkazy