Warum ist die Albedo von Enceladus größer als 1?

Um dies zu beantworten, muss man wirklich verstehen, wie die geometrische und die gebundene Albedo definiert sind. Beginnen wir mit der Bindungs-Albedo, da es einfacher ist.

Bond-Albedo

Die Bond-Albedo ist nur der Bruchteil der Energie, der auf eine Oberfläche trifft und reflektiert wird. Nehmen wir zur Vereinfachung des Prozesses an, ich schieße 100 Photonen mit der gleichen Energie auf Enceladus. Von den 100 Photonen, die auf die Oberfläche treffen, werden 81 reflektiert und 19 absorbiert. Das bedeutet, dass die Bindungs-Albedo sein wird$81/100 = 0.81$.

Einfach richtig? Daher kann die Bindungsalbedo niemals größer als 1 sein, da Sie offensichtlich nicht mehr Photonen zurückreflektieren können, als Sie empfangen haben. Dies bedeutet, dass eine Bindungsalbedo von Null bedeutet, dass kein Licht reflektiert und alles absorbiert wurde, während eine Bindungsalbedo von eins impliziert, dass alles Licht reflektiert 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 direkte Null-zu-Eins-Skala handelt. Eine geometrische Albedo von eins bedeutet nicht, dass das gesamte Licht reflektiert wurde, wie es bei der Bond-Albedo der Fall war. Versuchen wir also, die geometrische Albedo zu definieren.

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

Bei der 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, jedes Photon zu kennen, das auf Ihre Oberfläche trifft und von dieser reflektiert wird, und das ermöglicht uns, die Albedo gemäß der Bindungs-Albedo-Definition 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 spezielle Oberfläche das Licht im Vergleich zu einer Referenzoberfläche zu Ihnen zurückreflektiert. Stellen Sie sich jetzt vor, Sie haben zwei Oberflächen, eine ist die Oberfläche von Enceladus, die andere ist Ihre "Referenzoberfläche". Diese Referenzfläche ist ein "idealisierter" Reflektor, was bedeutet, dass sie jedes auftreffende Photon reflektiert (wodurch sie eine Bindungs-Albedo 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 gleichmäßig reflektiert wird. Jetzt treffen also Ihre 100 Photonen auf Ihre Referenzoberfläche und alle 100 Photonen werden reflektiert, aber da sie alle in zufällige Richtungen reflektiert werden, gelangen nur 10 Photonen tatsächlich zu Ihrer Kamera/Ihrem Auge/Detektor. Was jedoch bei Enceladus passieren kann, ist, dass die Oberfläche genau die richtigen Eigenschaften hat, sodass 100 Photonen auf die Oberfläche treffen,reflektiert das Licht vorzugsweise in eine bestimmte Richtung . Es sendet mehr Photonen an Ihren Detektor als die Referenzoberfläche. Die geometrische Albedo ist das Verhältnis, wie viel Licht von Enceladus zu Ihrem Detektor reflektiert wird, zu wie viel Licht von der Referenzoberfläche zu Ihrem Detektor reflektiert wird. In diesem Fall,$14/10 = 1.4$.

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 retroreflektieren (dh zur Quelle der Photonen zurückreflektieren kann). Technisch gesehen erreicht die geometrische Albedo einen maximalen Wert, wenn Ihre Oberfläche aus Retroreflektoren besteht.