Dlaczego albedo Enceladusa jest większe niż 1?

Enceladus, jeden z księżyców Saturna, ma geometryczne albedo 1,38 i albedo wiązania 0,81. Jak geometryczne albedo Enceladusa może być większe niż jeden? Jakie są podobieństwa lub różnice między albedo geometrycznym a albedo wiązania?

Aby odpowiedzieć na to pytanie, naprawdę trzeba zrozumieć, w jaki sposób definiowane są albeda geometryczne i wiązania. Zacznijmy od albedo obligacji, ponieważ jest prostsze.

Bond Albedo

Bond Albedo to tylko ułamek energii uderzenia powierzchnię, która zostaje odbity. Aby uprościć ten proces, powiedzmy, że wystrzeliłem 100 fotonów tej samej energii w Enceladusie. Z tych 100 fotonów, które uderzą w powierzchnię, 81 z nich zostanie odbijanych z powrotem, a 19 z nich zostanie zaabsorbowanych. Oznacza to, że albedo będzie wiązaniem$81/100 = 0.81$.

Proste prawda? Jako takie, albedo wiązania nigdy nie może być większe niż 1, ponieważ oczywiście nie możesz odbić więcej fotonów niż otrzymałeś. Oznacza to, że albedo wiązania równe zero oznacza, że ​​żadne światło nie zostało odbite i wszystko zostało pochłonięte, podczas gdy albedo wiązania jedno oznacza, że ​​całe światło zostało odbite i żadne światło nie zostało pochłonięte.

Geometryczne Albedo

Definicja geometrycznego albedo jest nieco bardziej skomplikowana. Pierwszą rzeczą, którą musisz zdać sobie sprawę, jest to, że nie jest to prosta skala od zera do jednej. Geometryczne albedo jednego nie oznacza, że ​​całe światło odbiło się tak, jak w przypadku albedo wiązania. Spróbujmy więc zdefiniować geometryczne albedo.

Istnieją dwa ważne punkty dotyczące geometrycznego albedo, które odróżniają go od albedo wiązania.

W przypadku albedo wiązania mówiliśmy wyłącznie o całkowitej ilości padającego światła i całkowitej ilości światła odbitego. To nie mówi nic o obserwatorze wspomnianego światła. Mamy po prostu magiczny sposób poznania każdego fotonu, który uderza i odbija się od twojej powierzchni, co pozwala nam obliczyć albedo zgodnie z definicją albedo wiązania. Z drugiej strony geometryczne albedo bierze pod uwagę twoją zdolność obserwowania światła z określonego punktu obserwacyjnego.

Drugim ważnym punktem jest to, że geometryczne albedo jest miarą tego, jak dobrze twoja konkretna powierzchnia odbiła światło z powrotem do ciebie w porównaniu z powierzchnią odniesienia. Wyobraź sobie, że masz dwie powierzchnie, jedna to powierzchnia Enceladusa, a druga to „powierzchnia odniesienia”. Ta powierzchnia odniesienia jest „idealizowanym” odbłyśnikiem, co oznacza, że ​​odbija każdy trafiony w nią foton (dzięki czemu ma albedo wiązania 1). Kluczem tutaj jest to, że odbija światło izotropowo. Rozumiem przez to, że światło nie odbija się w żadnym preferowanym kierunku, a raczej odbija we wszystkich kierunkach jednakowo. Więc teraz masz 100 fotonów uderzających w powierzchnię odniesienia i wszystkie 100 fotonów zostaje odbijanych, ale ponieważ wszystkie odbijają się w losowych kierunkach, tylko 10 fotonów faktycznie dociera do kamery / oka / detektora. Jednak Enceladus może mieć to, że powierzchnia ma odpowiednie właściwości, dzięki czemu 100 fotonów uderza w powierzchnię,preferencyjnie odbija światło w określonym kierunku . Wysyła do detektora więcej fotonów niż powierzchnia odniesienia. Geometryczne albedo to stosunek ilości światła odbijanego do detektora przez Enceladusa do ilości światła odbijanego do detektora przez powierzchnię odniesienia. W tym przypadku,$14/10 = 1.4$.

Dodatkową drobną kwestią jest to, że definicja ta polega na tym, że detektor jest w tym samym kierunku co źródło światła. Innymi słowy, geometryczny albedo jest miarą ile twój powierzchnia może retro-refleksji (tj odzwierciedlać powrotem do źródła fotonów) w stosunku do powierzchni odniesienia. Z technicznego punktu widzenia geometryczne albedo osiąga maksymalną wartość, gdy twoja powierzchnia składa się z odblasków.