Всплеск оппозиции - Opposition surge

Оппозиция, исходящая от световозвращающей лунной почвы, осветляет область вокруг тени Базза Олдрина .

Оппозиции всплеск (иногда известный как оппозиционный эффект , оппозиционным шип или эффект Seeliger ) является осветлением шероховатой поверхности, или объект с большим количеством частиц , при освещении непосредственно за наблюдателем. Этот термин наиболее широко используется в астрономии , где обычно относится к внезапному заметному увеличению яркости небесного тела, такого как планета , луна или комета, когда его фазовый угол наблюдения приближается к нулю. Он назван так потому, что отраженный свет от Луны и Марса кажется значительно ярче, чем предсказывается простым ламбертовским коэффициентом отражения при астрономическом противостоянии . Для этого наблюдаемого явления были предложены два физических механизма: скрытие тени и когерентное обратное рассеяние.

Обзор

Астероид 1 Церера , полученный космическим аппаратом Dawn под фазовыми углами 0 °, 7 ° и 33 °. Левое изображение при фазовом угле 0 ° показывает всплеск яркости из-за эффекта оппозиции .

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 за наблюдателем, а объект находится прямо перед ним, полностью освещенный.

По мере уменьшения фазового угла объекта, освещенного Солнцем, яркость объекта быстро увеличивается. В основном это происходит из-за увеличенной освещенной площади, но также частично из-за внутренней яркости той части, которая освещена 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, чем луна в первой или третьей четверти, хотя видимая освещенная область кажется ровно в два раза больше.

Физические механизмы

Скрытие тени

Когда угол отражения близок к углу, под которым лучи света падают на поверхность (то есть когда солнце и объект близки к противоположности с точки зрения наблюдателя), эта собственная яркость обычно близка к своему максимуму. При фазовом угле 0 градусов все тени исчезают, и объект полностью освещается. Когда фазовые углы приближаются к нулю, происходит внезапное увеличение видимой яркости, и это внезапное увеличение называется всплеском сопротивления.

Эффект особенно заметен на поверхности реголита безвоздушных тел Солнечной системы . Обычно основной причиной этого эффекта является то, что небольшие поры и ямки на поверхности, которые в противном случае были бы в тени при других углах падения, загораются, когда наблюдатель находится почти на той же линии, что и источник освещения. Эффект обычно заметен только для очень небольшого диапазона фазовых углов, близких к нулю. Для тел, отражательные свойства которых были количественно изучены, детали противодействия - его сила и угловая протяженность - описываются двумя параметрами Хапке . В случае планетарных колец (таких как кольцо Сатурна ) всплеск сопротивления происходит из-за раскрытия теней на частицах кольца. Это объяснение впервые было предложено Хьюго фон Зелигером в 1887 году.

Когерентное обратное рассеяние

Теория дополнительного эффекта, увеличивающего яркость во время противодействия, - это теория когерентного обратного рассеяния. В случае когерентного обратного рассеяния отраженный свет усиливается при малых углах, 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 сочетается с излучаемым светом.

Явления когерентного обратного рассеяния также наблюдались с помощью радара . В частности, недавние наблюдения Титана на высоте 2,2 см с помощью аппарата Кассини показали, что для объяснения высоких альбедо на длинах волн радара требуется сильный эффект когерентного обратного рассеяния.

Капли воды

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

По всей Солнечной системе

Существование оппозиционной волны было описано в 1956 году Томом Герелсом во время его исследования отраженного света от астероида . Более поздние исследования Герелса показали, что тот же эффект может быть проявлен и в яркости Луны. Он ввел термин «эффект оппозиции» для этого явления, но теперь более широко используется более интуитивный «всплеск оппозиции».

Начиная с ранних исследований Герельса, для большинства безвоздушных тел Солнечной системы был отмечен всплеск сопротивления. Для тел со значительной атмосферой о таком всплеске не сообщалось.

В случае Луны BJ Buratti et al. предположили, что его яркость увеличивается примерно на 40% между фазовым углом от 4 ° до одного из 0 °, и что это увеличение больше для горных районов с более грубым покрытием, чем для относительно гладких морей . Что касается основного механизма явления, измерения показывают, что эффект противодействия проявляет лишь небольшую зависимость от длины волны: выброс на 3-4% больше на 0,41 мкм, чем на 1,00 мкм. Этот результат предполагает, что основной причиной всплеска лунной оппозиции является скрытие тени, а не когерентное обратное рассеяние.

Из-за эффекта оппозиции более половины (53%) открытий околоземных объектов были сделаны на 3,8% неба, в конусе 22,5 °, обращенном прямо от Солнца, и подавляющее большинство (87%) было сделано на 15% неба в конусе 45 °, обращенном в сторону от Солнца.

Смотрите также

Рекомендации

Внешние ссылки