© 1999-2004 Харьковская астрономическая обсерватория. Отдел физики Солнца, Луны и планет

Влияние альбедо и рельефа на закон распределения яркости по диску Луны (кандидатская диссертация)

Ю. И. Великодский

Полный текст (html)

АННОТАЦИЯ. Великодский Ю.И. Влияние альбедо и рельефа на закон распределения яркости по диску Луны. -Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.03.03 - Гелиофизика и физика Солнечной системы. -Главная астрономическая обсерватория НАН Украины, Киев, 2002.

Диссертация посвящена экспериментальному исследованию закона отражения света Луной.

В результате фотометрических ПЗС-наблюдений получена серия 13-ти изображений Луны при больших углах фазы (80-150°) и 2-х вблизи полнолуния. Наблюдения велись в синем и красном участках спектра. Предложен усовершенствованный алгоритм первичной обработки данных наблюдений с ПЗС-матрицей. В нем учтены специфические эффекты, происходящие в ПЗС-камере при наблюдении ярких и протяжённых объектов. Все алгоритмы обработки наблюдательных данных реализованы программно в виде стандартных модулей расширения к программному комплексу IRIS (http://www.cyteg.com), одним из разработчиков которого является автор.

Показано, что распределение яркости по диску Луны лучше всего описывается эмпирической формулой Акимова. При углах фазы более 120° эта формула даёт лучшее согласие с экспериментом, чем формула Хапке.

Предложена и экспериментально обоснована эмпирическая зависимость фактора гладкости q, входящего в эмпирическую формулу Акимова, от угла фазы. Она работает для Луны при углах фазы, как минимум, до 135°, что существенно расширяет применимость формулы Акимова для фотометрической калибровки наблюдательных данных. Получены значения параметра n, входящего в фазовую зависимость фактора гладкости, для основных типов лунной поверхности.

С помощью модели Яновицкого-Мороженко показано, что при отсутствии мезорельефа фактор гладкости q не превышает 10% от значения, наблюдаемого для Луны. Это говорит о том, что многократное рассеяние света в слое реголита очень слабо влияет на закон распределения яркости. Наблюдаемое же для Луны довольно сильное падение яркости к полюсам (что соответствует большим значениям фактора гладкости q) объясняется влиянием мощного мезорельефа Луны.

Показано, что фактор гладкости q, описывающий распределение яркости по диску Луны, не отличается в красной и синей областях спектра в широком диапазоне углов фазы. Следовательно, многократное рассеяние, которое должно приводить к возрастанию величины q с длиной волны, на закон распределения яркости по диску Луны практически не влияет.

Подтвержден и уточнен факт, что чем выше альбедо лунных образований, тем больше параметр q. Однако эта зависимость вовсе не связана с изменениями альбедо, а объясняется тем, что у тех областей, где альбедо выше, также выше и мощность мезорельефа.

На основе космических данных обнаружено, что для некоторых ровных морских участков лунной поверхности фактор гладкости q всё же зависит от альбедо: при увеличении альбедо этот параметр возрастает. Это означает, что при достаточно ровном рельефе влияние многократного рассеяния на закон распределения яркости по диску становится существенным, и функция распределения начинает зависеть от альбедо.

Обнаружено, что фактор гладкости q лабораторных образцов возрастает при увеличении альбедо, как это наблюдается и у ровных морских участков. Но гораздо большее влияние на фактор гладкости оказывает рельеф образцов: при возрастании шероховатости параметр q резко уменьшается, но зато увеличивается его фазовый рост.

Предложена эмпирическая зависимость фактора гладкости от угла фазы, применимая, совместно с эмпирической формулой Акимова, для описания отражения света широким классом поверхностей: начиная от ровных искусственных поверхностей, до имеющих такой сложный рельеф, как лунная. Эта зависимость содержит два параметра: n, характеризующее мощность мезорельефа, и q₀, зависящее как от альбедо, так и от мощности рельефа: при увеличении альбедо q₀ возрастает, а при увеличении шероховатости - очень быстро убывает; причём для Луны, обладающей очень мощным рельефом, параметр q₀ почти всегда равен нулю.

Полный текст диссертации (html)