Альбедо

У этого термина существуют и другие значения, см. Альбедо (значения).

Альбе́до (от лат. albus «белый») — характеристика диффузной отражательной способности поверхности.

Альбедо
Размерность	${\displaystyle 1}$
Определяющая формула	${\displaystyle {\alpha }=(1-D){\bar {\alpha }}(\theta _{i})+D{\bar {\bar {\alpha }}}}$
Медиафайлы на Викискладе

Значение альбедо для данной длины волны или диапазона длин волн зависит от спектральных характеристик отражающей поверхности, поэтому альбедо отличается для разных спектральных диапазонов (оптическое, ультрафиолетовое, инфракрасное альбедо) или длин волн (монохроматические альбедо).

В зависимости от геометрии отражающей поверхности в оптике и астрономии различают несколько видов альбедо^[1].

Диффузное отражение света различными видами поверхности может показываться в %, для сравнения.

Альбедометр SRA11

Ламбертово (истинное, плоское) альбедо

Истинное или плоское альбедо — коэффициент диффузного отражения, то есть отношение светового потока, рассеянного плоским элементом поверхности во всех направлениях, к потоку, падающему на этот элемент. Обычно определяется с помощью специального фотометрического прибора — альбедометра.

В случае освещения и наблюдения, нормальных к поверхности, истинное альбедо называют нормальным^[1].

Нормальное альбедо чистого снега составляет ~0,9, древесного угля ~0,04.

Геометрическое альбедо

В планетной фотометрии применяют понятие геометрического альбедо: ${\displaystyle A_{\Gamma }=E_{0}/E_{\text{Л}}}$, где ${\displaystyle E_{0}}$ — освещённость на Земле, создаваемая планетой, когда она находится в полной фазе, ${\displaystyle E_{\text{Л}}}$— освещённость, которую создал бы на Земле плоский ламбертовский абсолютно белый экран того же размера, что и планета, отнесённый на её место и расположенный перпендикулярно лучу зрения (экран Ламберта рассеивает падающее излучение одинаково во всех направлениях)^[2][3].

Геометрическое альбедо, в отличие от плоского и сферического, может превышать единицу (случай, когда в сторону источника излучение отражается особенно сильно). Так, у Энцелада при λ = 550 нм оно составляет 1,375 ± 0,008^[4]. У ламбертовой сферы (сферы, отражающей всё излучение и с одинаковой интенсивностью во всех направлениях) геометрическое альбедо равно лишь 2/3 (тогда как сферическое — 1)^[5].

Геометрическое оптическое альбедо Земли — 0,367, Луны — 0,12^[6].

Бондовское и сферическое альбедо

Сферическое альбедо ${\displaystyle A_{C}}$ определяется как отношение светового потока, рассеянного телом во всех направлениях, к потоку, падающему на это тело. Может быть определено и для некоторого диапазона длин волн, и для всего спектра^[7].

Сферическое альбедо для всего спектра излучения называется альбедо Бонда^[8][5]. Впрочем, и бондовским, и сферическим альбедо иногда называют величину, относящуюся к определённому диапазону, а иногда — величину для всего спектра^[9][10][11]. Поэтому для однозначности последнюю называют болометрическим альбедо Бонда^[12][10][11].

Если сферическое альбедо тела на всех длинах волн одинаково, оно равно бондовскому, а последнее не зависит от спектра источника света. В общем же случае такая зависимость существует^[9][13]. Альбедо Бонда тесно связано с энергетическим балансом небесного тела и температурой на нём^[12].

Связь сферического и геометрического альбедо^[8][11]:

${\displaystyle A_{C}=A_{\Gamma }\cdot Q~,}$

где:

${\displaystyle A_{\Gamma }}$ — геометрическое альбедо;

${\displaystyle Q}$ — фазовый интеграл, равный ${\displaystyle \textstyle 2\int \limits _{0}^{\pi }\Phi (\alpha )\sin(\alpha )d\alpha ~,}$

где:

${\displaystyle \alpha }$ — фазовый угол (угол между направлениями от объекта на Солнце и на наблюдателя; равен 0, если объект в полной фазе);

${\displaystyle \Phi (\alpha )}$ — фазовая функция: отношение освещённости, создаваемой телом в данном направлении, к создаваемой в направлении ${\displaystyle \alpha =0}$ (в сторону источника)^[8][5].

При ламбертовском (изотропном) рассеянии Q = 3/2, а при рэлеевском — 4/3^[8].

Бондовское альбедо Земли — около 0,29^[14], Луны — 0,067^[15].

Альбедо некоторых небесных тел Солнечной системы

Планета	Геометрическое альбедо	Сферическое альбедо
Меркурий	0,106	0,119
Венера	0,65	0,76
Земля	0,367	0,306
Луна	0,12	0,067
Марс	0,15	0,16
Юпитер	0,52	0,343
Сатурн	0,47	0,342
Уран	0,51	0,3
Нептун	0,41	0,29
Плутон	0,6	0,5

См. также

• Альбедо водной поверхности
• Эффект Умова
• Деталь альбедо

Примечания

1. Альбедо // Астрономічний енциклопедичний словник / За загальною редакцією І. А. Климишина та А. О. Корсунь. — Львів, 2003. — С. 17. — 547 с. — ISBN 966-613-263-X. Архивировано 29 июня 2011 года. Архивированная копия  (неопр.). Дата обращения: 28 ноября 2010. Архивировано 29 июня 2011 года. (укр.)
2. Физика космоса: Маленькая энциклопедия / Редкол.: Р. А. Сюняев (Гл.ред.) и др. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Сов. энциклопедия, 1986. — С. 117-118. — 783 с. — (Биб. серия). Архивировано 1 апреля 2022 года.
3. Н. Александрович. Основы астрофотометрии  (неопр.). Отдел Астрофизики Высоких Энергий. Дата обращения: 19 мая 2011. Архивировано 20 марта 2012 года.
4. Verbiscer A., French R., Showalter M., Helfenstein P. Enceladus: Cosmic Graffiti Artist Caught in the Act (англ.) // Science : journal. — 2007. — Vol. 315, no. 5813. — P. 815 (supporting online material, table S1). — doi:10.1126/science.1134681. — Bibcode: 2007Sci...315..815V. — PMID 17289992.
5. Seager S. 3. Temperature, Albedos, and Flux Ratios // Exoplanet Atmospheres: Physical Processes. — Princeton University Press, 2010. — P. 35–38. — 264 p. — ISBN 9781400835300.
6. Tholen D. J., Tejfel V. G., Cox A. N. Chapter 12. Planets and Satellites // Allen's Astrophysical Quantities / Arthur N. Cox. — 4th ed. — Springer Science & Business Media, 2000. — P. 299, 307. — 719 p. — ISBN 9780387987460. — Bibcode: 2000asqu.book..293T.
7. Э. В. Кононович, В. И. Мороз. Общий курс астрономии: Учебное пособие / Под ред. В. В. Иванова. — изд. 6-е. — М.: ЛЕНАНД, 2017. — С. 305. — 544 с. — (Классический университетский учебник). — ISBN 978-5-9710-4384-3.
8. Burrows A., Orton G. Giant Planet Atmospheres // Exoplanets / S. Seager. — University of Arizona Press, 2010. — P. 425. — 526 p. — ISBN 978-0-8165-2945-2.
9. Ridpath I. Bond albedo // A Dictionary of Astronomy (англ.). — 2nd ed. revised. — Oxford University Press, 2012. — P. 61. — 534 p. — ISBN 978-0-19-960905-5.
10. Li J.-Y., Helfenstein P., Buratti B., Takir D., Clark B. E. Asteroid Photometry // Asteroids IV / P. Michel, F. E. DeMeo, W. F. Bottke. — University of Arizona Press, 2015. — P. 132–133. — 945 p. — ISBN 9780816532131. — arXiv:1502.06302. — Bibcode: 2015aste.book..129L. — doi:10.2458/azu_uapress_9780816532131-ch007.
11. Альбедо сферичне // Астрономічний енциклопедичний словник / За загальною редакцією І. А. Климишина та А. О. Корсунь. — Львів, 2003. — С. 18. — 547 с. — ISBN 966-613-263-X. Архивировано 29 июня 2011 года. Архивированная копия  (неопр.). Дата обращения: 28 ноября 2010. Архивировано 29 июня 2011 года. (укр.)
12. Verbiscer A. J., Helfenstein P., Buratti B. J. Photometric Properties of Solar System Ices // The Science of Solar System Ices / M. S. Gudipati, J. Castillo-Rogez. — Springer Science & Business Media, 2012. — P. 49. — 658 p. — (Astrophysics and Space Science Library, Volume 356). — ISBN 978-1-4614-3076-6. — Bibcode: 2013ASSL..356...47V. — doi:10.1007/978-1-4614-3076-6_2.
13. Dyudina, Ulyana; Zhang, Xi; Li, Liming et al. Reflected Light Curves, Spherical and Bond Albedos of Jupiter- and Saturn-like Exoplanets (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing, 2016. — Vol. 822, no. 2. — doi:10.3847/0004-637X/822/2/76. — Bibcode: 2016ApJ...822...76D. — arXiv:1511.04415.
14. Stephens G. L., O'Brien D., Webster P. J. et al. The albedo of Earth (англ.) // Reviews of Geophysics^[англ.] : journal. — 2015. — Vol. 53, no. 1. — P. 141—163. — doi:10.1002/2014RG000449.
15. Статья В. Г. Сурдина, ГАИШ  (неопр.). Дата обращения: 2 декабря 2015. Архивировано 5 ноября 2015 года.

Ссылки

• Henderson-Sellers, A.; Wilson, M. F. (1983). "The Study of the Ocean and the Land Surface from Satellites". Philosophical Transactions of the Royal Society of London A. 309 (1508): 285—294. Bibcode:1983RSPTA.309..285H. doi:10.1098/rsta.1983.0042. JSTOR 37357. Albedo observations of the Earth's surface for climate research