Cтраница 2
Луна отражала зеркально, чего определенно нет. Интересно отметить, что как фотометрическая функция, так и поляризационная кривая Луны требуют, чтобы лунные частицы были слегка прозрачны. [16]
Почти полное отсутствие зависимости поляризации от i и е можно объяснить, если считать, что лунная поляризационная кривая является в сущности либо кривой одного зерна лунного грунта, либо результатом большого числа процессов рассеяния, создающих почти изотропию. Низкое альбедо лунного грунта и тот факт, что многократное рассеяние обычно приводит к фотометрической функции, подобной ламбертовской. Закон поляризации для Луны, по-видимому, является главным образом результатом однократного рассеяния, возможно слегка измененного дважды рассеянными лучами. Под однократным рассеянием подразумевается взаимодействие луча света с одной частицей, даже если этот процесс включает более одного отражения или рассеяния между различными частями частицы. Альбедо Луны порядка 10 %, как и значение положительной поляризации; поэтому соблазнительно предположить, что положительная ветвь является по сути поляризационной функцией одной средней частицы, а 1 % отрицательной поляризации обусловлен эффектом двойного отражения. [17]
Барабашов и Гаража [8], а также Хапке [75] показали, что базальтовый шлак, раздробленный до непрозрачных кусочков и насыпанный случайным образом, так чтобы углубления ориентировались по всем направлениям, имеет луноподоб-ную фотометрическую функцию. [18]
Для плоской поверхности аналогом геометрического альбедо является нормальное альбедо А, которое определяется как отношение при g 0 яркости рассматриваемой области, наклоненной к направлению падающих лучей, к яркости поверхности Ламберта, стягивающей такой же телесный угол, как и рассматриваемая область, но ориентированной перпендикулярно направлению на Солнце. Подобно полусферическому альбедо, нормальное альбедо является в основном функцией наклона поверхности. К счастью, фотометрическая функция лунной поверхности обладает таким специфическим свойством, что нормальное альбедо не зависит от направления падения ( и наблюдения) лучей, поэтому многие исследователи пользовались именно этой величиной. [19]
Все образования с одинаковой долготой характеризуются сходными значениями фотометрической функции, хотя различия, связанные с местными условиями, все же существуют. Фотометрические функции морей и особенно лучей имеют несколько более острые максимумы, чем у материков. В то же время фотометрические функции лучей и некоторых ярких кратеров почти не отличаются от функций других типов лунных поверхностных образований; лучи выделяются в полнолуние только благодаря тому, что их яркостная кривая немного уже и более заострена. [20]
Основная масса частиц лунного грунта на изображении не разрешается. Верхний предел среднего размера частицы, определенный разрешением телевизионной оптики Сервейера, составляет приблизительно 0 5 мм. Дно этого отпечатка имело более диффузную фотометрическую функцию, чем окружающий лунный грунт, указывая тем самым на то, что слабое сжатие порошка уменьшает обратное рассеяние. Этого можно было ожидать, если фотометрическая функция обусловлена способной к уплотнению структурой грунта, но если считать, что она объясняется только сложностью форм частиц, то эти особенности непонятны. [21]
Оба конца спектра на рис. 1 отчасти условны, и яркость, возможно, завышена в далекой инфракрасной области и занижена в далеком ультрафиолете. Чтобы привести данные наблюдений к полнолунию, предполагалось, что Луна имеет для всех длин волн такую же фазовую функцию, как в видимой области, хотя некоторые теоретические и наблюдательные данные ( разд. IIВ и IIIА) свидетельствуют о том, что фотометрическая функция с уменьшением длины волны может становиться более остроконечной. При построении рис. 1 предполагалось также, что малое различие цветов, наблюдаемое в видимых лучах, сохраняется в ультрафиолетовой и инфракрасной областях. [22]
Общепризнано, что некоторые ( если не большинство) лунные кратеры образованы ударами крупных метеоритов. Но высокие давления, возникающие при таких ударах, полностью уничтожают любые вулканические образования, существовавшие на поверхности до удара. Таким образом, если закон обратного рассеяния обусловлен лавовыми формациями, ударные кратеры должны были бы иметь другой тип фотометрической функции. [23]
По мнению Ван Диггелена, нельзя считать, что вещество имеет лунный закон рассеяния, пока оно не исследовано при нескольких углах наблюдения. Критерий Ван Диггелена заслуживает особого внимания. В литературе встречается много статей, в которых на основе измерений только при одном угле наблюдения утверждается, что различные материалы имеют фотометрическую функцию, похожую на лунную. Обычно используется угол ( ос 0, р 0), который является наихудшей возможной конфигурацией, так как при вертикальном взгляде зеркальное отражение нельзя отличить от обратного рассеяния и даже умеренно сложные поверхности показывают сильное обратное рассеяние. Если приходится использовать только один угол наблюдения, то он должен быть большим. Опыт показывает, что если имеется сильное обратное рассеяние при ( ос 60, р 0), то оно будет и при других углах. На рис. 14 приведены данные только для ( 0, 0) и ( 60, 0); ио вещество в соответствии с рекомендациями Ван Диггелена измерялось и при других конфигурациях и дало интенсивность и поляризацию, фактически идентичные показанным кривым. [24]
Оптические характеристики не могут ставить никаких пределов размерам структур, обусловливающих фотометрический закон - можно только сказать, что эти структуры должны быть велики по сравнению с длиной волны видимого света, так как они должны отбрасывать тени. Однако радиолокационные свойства Луны [59, 70] свидетельствуют, что в масштабе более нескольких сантиметров большинство областей лунной поверхности является гладкими. Поэтому размер структур, вызывающих обратное рассеяние света, должен лежать в диапазоне от 1 мкм до 1 см, а неровности более крупного масштаба не могут быть привлечены для объяснения фотометрической функции. Однако, хотя многие земные экструзивные материалы, такие, как потоки пепла, образуют ровные поверхности, довольно распространены и потоки, поверхность которых покрыта угловатыми образованиями размером более нескольких сантиметров. [25]
Эта шкала непригодна для современных работ из-за ее субъективного характера и недостаточной точности. Барабашов [2], используя 10-дюймовый рефлектор, установил с помощью метода фотографической фотометрии, что в полнолуние яркость различных деталей лунной сферы зависит только от типа образования и не зависит от углового расстояния до центра диска. Именно это свойство лунной фотометрической функции делает понятие нормального альбедо таким удобным для лунной фотометрии. [26]
Основная масса частиц лунного грунта на изображении не разрешается. Верхний предел среднего размера частицы, определенный разрешением телевизионной оптики Сервейера, составляет приблизительно 0 5 мм. Дно этого отпечатка имело более диффузную фотометрическую функцию, чем окружающий лунный грунт, указывая тем самым на то, что слабое сжатие порошка уменьшает обратное рассеяние. Этого можно было ожидать, если фотометрическая функция обусловлена способной к уплотнению структурой грунта, но если считать, что она объясняется только сложностью форм частиц, то эти особенности непонятны. [27]
Наиболее удивительным свойством оптических характеристик Луны является их универсальность. На Луне неизвестно ни одной аномальной области. Хотя не все участки лунной поверхности подвергались количественным измерениям, достаточно посмотреть в телескоп, чтобы установить ее фотометрическую однородность. Любая область с высоким альбедо или резко отличным цветом была бы немедленно замечена. Кроме того, если бы некая деталь обладала отличным типом фотометрической функции, это было бы выявлено по изменению ее яркости в сравнении с окружающей местностью. [28]