ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе проведено экспериментальное исследование закона отражения света Луной, в результате которого была уточнена функция распределения яркости по диску Луны, найдены значения входящего в эту функцию параметра для основных типов лунной поверхности, а также качественно оценено влияние на вид этой функции альбедо и рельефа поверхности. Сформулируем основные результаты работы:

1. В результате фотометрических ПЗС-наблюдений получена серия 13-ти изображений относительного видимого альбедо Луны при больших углах фазы (80-150°) и 2-х вблизи полнолуния. Почти все наблюдения проведены в двух участках спектра (_eff=0.78 мкм и _eff=0.50 мкм; или _eff=0.71 мкм и _eff=0.45 мкм).

2. Предложен усовершенствованный алгоритм первичной обработки данных наблюдений с ПЗС-матрицей. Помимо стандартных операций учёта темнового сигнала и плоского поля в нём также предусмотрена коррекция рассеяния света и "электронной засветки", происходящих в ПЗС-камере. Эти эффекты являются заметными при наблюдении ярких и протяжённых объектов и, по-видимому, присущи большинству типов ПЗС-камер.

Разработаны алгоритмы аппроксимации наблюдательных данных (включая данные космических наблюдений) различными фотометрическими функциями; алгоритмы численного исследования зависимости яркости от фотометрической широты в различных аналитических моделях.

Все алгоритмы реализованы программно в виде стандартных модулей расширения к программному комплексу IRIS (http://www.cyteg.com), одним из разработчиков которого является автор. Такой подход позволяет существенно облегчить использование данных алгоритмов другими исследователями.

3. Показано, что распределение яркости по диску Луны лучше всего описывается эмпирической формулой Акимова [4]. При углах фазы больше 120° эта формула даёт лучшее согласие с экспериментом, чем формула Хапке [68].

4. Предложена и экспериментально обоснована эмпирическая зависимость фактора гладкости q, входящего в эмпирическую формулу Акимова, от угла фазы:

. 

Она применима для Луны при углах фазы, как минимум, до 135°. Этот результат значительно расширяет диапазон применимости эмпирической формулы Акимова по сравнению с предложенной им функцией [4], работающей при углах фазы до 60°. Получены значения параметра n для основных типов лунной поверхности. Так, для материков n=0.52±0.09, для морей n=0.34±0.08. Эмпирическая формула Акимова с предложенной автором зависимостью q(a) может быть использована исследователями для более точной калибровки наблюдательных данных при приведении их к эквигональному альбедо.

5. Фотометрическую функцию лунной поверхности с учётом полученной автором фазовой зависимостью фактора гладкости можно записать в следующем виде:

где . Эта функция содержит 4 параметра, характеризующие свойства поверхности: m - эффективный коэффициент шероховатости, r - эффективный размер (радиус) частиц, L - характерный масштаб рассеяния света в среде, n - параметр, характеризующий мезорельеф. В дальнейшем представляется целесообразным исследовать связь между этими параметрами (по крайней мере, между m и n) с целью возможного уменьшения количества параметров, входящих в фотометрическую функцию.

6. С помощью теоретической модели Мороженко-Яновицкого [39] показано, что при отсутствии мезорельефа фактор гладкости q (рассмотренный как показатель зависимости яркости от фотометрической широты) составляет не более 10% от значения q, наблюдаемого для Луны. Это говорит о том, что многократное рассеяние света в слое реголита, формирующее широтную зависимость в формуле Мороженко-Яновицкого, оказывает достаточно малое влияние на функцию распределения яркости по диску. Наблюдаемое же для Луны достаточно сильное (на больших углах фазы) падение яркости к фотометрическим полюсам (что соответствует большим значениям фактора гладкости q) объясняется, в основном, влиянием мощного мезорельефа поверхности Луны.

7. Показано, что фактор гладкости q, описывающий распределение яркости по диску Луны, не отличается в красной и синей областях спектра в широком диапазоне углов фазы. Это подтверждает и обобщает аналогичный результат, полученный ранее Акимовым [4] для угла фазы 105°, и говорит о том, что многократное рассеяние, которое должно приводить к возрастанию величины q с длиной волны, на закон распределения яркости по диску Луны практически не влияет. Вместе с тем обнаружено, что в ультрафиолетовой области спектра фактор гладкости лунных материков несколько больше чем в красной. Такое изменение величины q с длиной волны вообще противоположно влиянию многократного рассеяния и может свидетельствовать, что в формировании распределения яркости по диску участвуют масштабы рельефа вплоть до сравнимых с длиной волны, и фактор гладкости q имеет непосредственную зависимость от длины волны, не связанную с изменением альбедо.

8. Обобщая известный факт, что для лунных материков фактор гладкости q больше, чем для морей [4], автор также обнаружил, что и при более детальном рассмотрении различных типов лунной поверхности прослеживается та же зависимость: чем выше альбедо лунных образований, тем больше параметр q. Так, этот параметр увеличивается при переходе от тёмных морей к более древним светлым морям, и далее, последовательно, - к тёмным материкам (прибрежные районы), обычным материкам и ярким материковым образованиям: молодым кратерам и выбросам из них. Однако, по всей видимости, данная зависимость вовсе не связана с изменениями альбедо, а объясняется тем, что у тех областей, где альбедо выше, также выше и мощность мезорельефа, что и обуславливает увеличение q.

9. Обнаружено, что для некоторых ровных морских участков лунной поверхности фактор гладкости q всё же зависит от альбедо: при увеличении альбедо этот параметр возрастает. Этот результат говорит о том, что при достаточно ровном рельефе влияние многократного рассеяния на закон распределения яркости по диску становится существенным, и функция распределения начинает зависеть от альбедо.

10. При исследованиях широтной зависимости яркости лабораторных образцов обнаружено, что при увеличении альбедо фактор гладкости q образцов возрастает, как это наблюдается и у ровных морских участков. Но гораздо большее влияние на фактор гладкости образцов оказывает их рельеф: при возрастании шероховатости образцов параметр q резко уменьшается, но зато увеличивается фазовый рост этого параметра.

11. Предложена и качественно обоснована эмпирическая зависимость фактора гладкости от угла фазы, которая может быть применена, совместно с эмпирической формулой Акимова, для описания отражения света широким классом поверхностей: начиная от ровных искусственных поверхностей, до имеющих такой сложный рельеф, как у поверхности Луны. Эта зависимость имеет вид:

, 

где n - параметр, характеризующий, в основном, мощность мезорельефа, а q₀ – параметр, зависящий от альбедо и мощности рельефа: при увеличении альбедо параметр q₀ возрастает, а при переходе к более шероховатой поверхности он очень быстро убывает; причём для поверхности Луны, обладающей очень мощным рельефом, параметр q₀ почти всегда равен нулю. Отличие его от нуля наблюдается только для достаточно ровных морских участков.

Благодарности. Автор искренне благодарит Л.А. Акимова за идею диссертационной работы и руководство ею, а также за индикатометрические измерения образцов и оцифровку фотографических изображений Луны, специально проведенные для этой работы.

Автор выражает искреннюю признательность В.В. Корохину за создание аппаратуры для наблюдений и программ первичной обработки, без которых выполнение диссертационной работы было бы невозможным, а также за помощь в наблюдениях, обработке данных, подготовке текста диссертации и, наконец, за огромную моральную поддержку при выполнении работы.

Автор благодарит Ю.Г. Шкуратова и М.А. Креславского за идею обработки данных КА "Клементина" с целью исследования спектральной зависимости фактора гладкости, а также за предоставление автору этих данных.

Автор благодарит Ю.В. Александрова, Ю.Г. Шкуратова, Д.Г. Станкевича и А.М. Грецкого за внимательное прочтение и обсуждение рукописи диссертации, за полезные замечания к тексту работы.

Автор благодарит С.А. Белецкого за ценные советы по тексту диссертации, а также всех сотрудников НИИ астрономии и кафедры астрономии ХНУ за обсуждение результатов, критические замечания и полезные советы по диссертации.

<Предыдущий раздел | Оглавление | Следующий раздел>