Почему альбедо Энцелада больше 1?

Чтобы ответить на этот вопрос, действительно нужно понять, как определяются геометрическое альбедо и альбедо связи. Начнем с альбедо связи, так как это проще.

Бонд Альбедо

Альбедо связи — это просто часть энергии, попадающей на поверхность, которая отражается. Чтобы упростить процесс, предположим, что я выпускаю 100 фотонов одной энергии на Энцеладе. Из тех 100 фотонов, которые попадут на поверхность, 81 из них отразится обратно, а 19 из них будут поглощены. Это означает, что альбедо связи будет$81/100 = 0.81$.

Простой не так ли? Таким образом, альбедо связи никогда не может быть больше 1, потому что вы, очевидно, не можете отразить больше фотонов, чем получили. Это означает, что альбедо связи, равное нулю, означает, что свет не отражался и весь он был поглощен, тогда как альбедо связи, равное единице, означает, что весь свет отражался и свет не поглощался.

Геометрическое альбедо

Определение геометрического альбедо немного сложнее. Однако первое, что вы должны понять, это то, что это не прямая шкала от нуля до единицы. Геометрическое альбедо, равное единице, не означает, что весь свет отражался, как это было в случае с альбедо связи. Итак, давайте попробуем определить геометрическое альбедо.

Есть два важных момента, касающихся геометрического альбедо, которые отличают его от альбедо связи.

Для альбедо связи мы говорили исключительно об общем количестве падающего света и общем количестве отраженного света. Это ничего не говорит о наблюдателе указанного света. У нас просто есть какой-то волшебный способ узнать о каждом фотоне, который попадает на вашу поверхность и отражается от нее, и это позволяет нам рассчитать альбедо в соответствии с определением альбедо связи. С другой стороны, геометрическое альбедо специально учитывает вашу способность наблюдать за светом с определенной точки обзора.

Второй важный момент заключается в том, что геометрическое альбедо является мерой того, насколько хорошо ваша конкретная поверхность отражает свет обратно к вам по сравнению с эталонной поверхностью.. Представьте, что у вас есть две поверхности, одна из которых — поверхность Энцелада, а другая — ваша «опорная поверхность». Эта эталонная поверхность представляет собой «идеальный» отражатель, что означает, что он отражает каждый фотон, который попадает на него (что делает его альбедо связи равным 1). Ключевым моментом здесь является то, что он изотропно отражает свет. Под этим я подразумеваю, что свет не отражается в каком-либо предпочтительном направлении, а скорее отражается во всех направлениях одинаково. Итак, теперь у вас есть 100 фотонов, попадающих на вашу опорную поверхность, и все 100 фотонов отражаются, но поскольку все они отражаются в случайных направлениях, только 10 фотонов на самом деле попадают в вашу камеру/глаз/детектор. Что может случиться с Энцеладом, так это то, что поверхность обладает правильными свойствами, такими, что 100 фотонов попадают на поверхность,преимущественно отражает свет в определенном направлении . Он посылает на ваш детектор больше фотонов, чем эталонная поверхность. Геометрическое альбедо — это отношение того, сколько света отражается на ваш детектор Энцеладом, к тому, сколько света отражается на ваш детектор эталонной поверхностью. В таком случае,$14/10 = 1.4$.

Один небольшой дополнительный момент заключается в том, что это определение основано на том, что ваш детектор находится в том же направлении, что и ваш источник света. Другими словами, геометрическое альбедо — это мера того, насколько ваша поверхность может отражать в обратном направлении (т. е. отражать обратно к источнику фотонов) по сравнению с эталонной поверхностью. Технически геометрическое альбедо достигает максимального значения, когда ваша поверхность состоит из ретрорефлекторов.