Warum ist Enceladus 'Albedo größer als 1?

Enceladus, einer der Saturnmonde, hat eine geometrische Albedo von 1,38 und eine Bindungsalbedo von 0,81. Wie kann die geometrische Albedo von Enceladus größer als eins sein? Was sind die Ähnlichkeiten oder Unterschiede zwischen einer geometrischen Albedo und einer Bindungsalbedo?

Um dies zu beantworten, muss man wirklich verstehen, wie die geometrischen und Bindungsalbedos definiert sind. Beginnen wir mit der Bond-Albedo, da sie einfacher ist.

Bond Albedo

Die Bond-Albedo ist nur der Bruchteil der Energie, die auf eine Oberfläche trifft, die reflektiert wird. Nehmen wir an, ich schieße 100 Photonen mit der gleichen Energie auf Enceladus, um den Prozess zu vereinfachen. Von diesen 100 Photonen, die auf die Oberfläche treffen, werden 81 zurückreflektiert und 19 absorbiert. Das heißt, die Bindungsalbedo beträgt .$81/100 = 0.81$

Einfach richtig? Daher kann die Bindungsalbedo niemals größer als 1 sein, da Sie offensichtlich nicht mehr Photonen zurückreflektieren können, als Sie erhalten haben. Dies bedeutet, dass eine Bindungsalbedo von Null impliziert, dass kein Licht reflektiert und alles absorbiert wurde, während eine Bindungsalbedo von Eins impliziert, dass alles Licht reflektiert wurde und kein Licht absorbiert wurde.

Geometrische Albedo

Die Definition der geometrischen Albedo ist etwas komplizierter. Das erste, was Sie jedoch erkennen müssen, ist, dass es sich nicht um eine gerade Null-zu-Eins-Skala handelt. Eine geometrische Albedo von eins bedeutet nicht, dass das gesamte Licht wie bei der Bindungsalbedo reflektiert wurde. Versuchen wir also, die geometrische Albedo zu definieren.

Es gibt zwei wichtige Punkte bei der geometrischen Albedo, die sie von der Bindungsalbedo unterscheiden.

Für die Bindungsalbedo haben wir ausschließlich über die Gesamtmenge des einfallenden Lichts und die Gesamtmenge des reflektierten Lichts gesprochen. Dies sagt nichts über einen Beobachter dieses Lichts aus. Wir haben nur eine magische Möglichkeit, über jedes Photon Bescheid zu wissen, das auf Ihre Oberfläche trifft und von dieser reflektiert wird, und das es uns ermöglicht, die Albedo gemäß der Bindungsalbedodefinition zu berechnen. Die geometrische Albedo hingegen berücksichtigt speziell Ihre Fähigkeit, das Licht von einem bestimmten Standpunkt aus zu beobachten.

Der zweite wichtige Punkt ist, dass die geometrische Albedo ein Maß dafür ist, wie gut Ihre bestimmte Oberfläche das Licht im Vergleich zu einer Referenzoberfläche zu Ihnen zurückreflektiert. Stellen Sie sich vor, Sie haben jetzt zwei Oberflächen, eine ist die Oberfläche von Enceladus, die andere ist Ihre "Referenzoberfläche". Diese Referenzoberfläche ist ein "idealisierter" Reflektor, was bedeutet, dass er jedes Photon reflektiert, das auf ihn trifft (wodurch er eine Bindungsalbedo von 1 hat). Der Schlüssel hier ist jedoch, dass es Licht isotrop reflektiert. Damit meine ich, dass das Licht nicht in eine bevorzugte Richtung reflektiert wird, sondern in alle Richtungen gleichermaßen reflektiert wird. Jetzt treffen Ihre 100 Photonen auf Ihre Referenzoberfläche und alle 100 Photonen werden reflektiert. Da sie jedoch alle in zufällige Richtungen reflektiert werden, gelangen tatsächlich nur 10 Photonen zu Ihrer Kamera / Ihrem Auge / Detektor. Was bei Enceladus jedoch passieren kann, ist, dass die Oberfläche genau die richtigen Eigenschaften hat, so dass 100 Photonen auf die Oberfläche treffen.reflektiert bevorzugt Licht in eine bestimmte Richtung . Es sendet mehr Photonen an Ihren Detektor als an die Referenzoberfläche. Die geometrische Albedo ist das Verhältnis, wie viel Licht von Enceladus zu Ihrem Detektor reflektiert wird und wie viel Licht von der Referenzoberfläche zu Ihrem Detektor reflektiert wird. In diesem Fall ist .$14/10 = 1.4$

Ein kleiner zusätzlicher Punkt ist, dass diese Definition davon abhängt, dass sich Ihr Detektor in derselben Richtung wie Ihre Lichtquelle befindet. Mit anderen Worten, die geometrische Albedo ist ein Maß dafür, wie viel Ihre Oberfläche im Vergleich zur Referenzoberfläche rückreflektieren kann (dh zur Quelle der Photonen zurückreflektieren kann). Technisch gesehen erreicht die geometrische Albedo einen Maximalwert, wenn Ihre Oberfläche aus Retroreflektoren besteht.