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El aumento de oposición (a veces conocido como efecto de oposición , pico de oposición o efecto Seeliger [ 1 ] ) es el brillo de una superficie rugosa, o un objeto con muchas partículas , cuando se ilumina directamente desde detrás del observador. El término se usa más ampliamente en astronomía , donde generalmente se refiere al aumento repentino y notable en el brillo de un cuerpo celeste como un planeta , la luna o un cometa cuando su ángulo de fase de observación se acerca a cero. Se llama así porque la luz reflejada de la Luna y Marte aparece significativamente más brillante de lo predicho por la reflectancia lambertiana simple cuando están en oposición astronómica . Se han propuesto dos mecanismos físicos para este fenómeno observacional: ocultación por sombra y retrodispersión coherente.
Descripción general
El ángulo de fase se define como el ángulo entre el observador, el objeto observado y la fuente de luz. En el caso del Sistema Solar, la fuente de luz es el Sol y el observador generalmente se encuentra en la Tierra. Con un ángulo de fase de cero, el Sol está directamente detrás del observador y el objeto está directamente delante, completamente iluminado.
A medida que disminuye el ángulo de fase de un objeto iluminado por el Sol, aumenta su intensidad luminosa . Esto se debe en parte al aumento del área iluminada, pero también a la luminosidad intrínseca ( luminancia ) de la parte iluminada por el Sol. Esta luminancia se ve afectada por la iluminancia de la superficie, que es máxima justo debajo del Sol y se reduce a cero en las partes del objeto que están perpendiculares a él. Sin embargo, la luminancia también se ve afectada por el ángulo desde el que se observa la luz reflejada por el objeto. Por esta razón, la luz de la Luna llena es mucho mayor que la de la Luna creciente o menguante, aunque el área visible iluminada sea solo el doble.
Mecanismos físicos
Ocultamiento de sombras
Cuando el ángulo de reflexión es cercano al ángulo con el que los rayos de luz inciden sobre la superficie (es decir, cuando el Sol y el objeto están cerca de la oposición desde el punto de vista del observador), este brillo intrínseco suele ser cercano a su máximo. Con un ángulo de fase de cero grados, desaparecen todas las sombras y el objeto queda completamente iluminado. Cuando los ángulos de fase se aproximan a cero, se produce un aumento repentino del brillo aparente, conocido como pico de oposición.
El efecto es particularmente pronunciado en las superficies de regolito de los cuerpos sin atmósfera del Sistema Solar . La causa principal habitual del efecto es que los pequeños poros y cavidades de una superficie, que de otro modo estarían en sombra con otros ángulos de incidencia, se iluminan cuando el observador se encuentra casi en la misma línea que la fuente de iluminación. El efecto suele ser visible solo para un rango muy pequeño de ángulos de fase cercanos a cero. Para los cuerpos cuyas propiedades de reflectancia se han estudiado cuantitativamente, los detalles del efecto de oposición —su intensidad y extensión angular— se describen mediante dos de los parámetros de Hapke . En el caso de los anillos planetarios (como el de Saturno ), un aumento de oposición se debe al descubrimiento de sombras en las partículas del anillo. Esta explicación fue propuesta por primera vez por Hugo von Seeliger en 1887. [ 2 ]
retrodispersión coherente
Una teoría que explica el efecto adicional de aumento de brillo durante la oposición es la de la retrodispersión coherente. [ 3 ] En este caso, la luz reflejada se intensifica en ángulos estrechos si el tamaño de los dispersores en la superficie del cuerpo es comparable a la longitud de onda de la luz y la distancia entre las partículas dispersoras es mayor que la longitud de onda. El aumento de brillo se debe a la combinación coherente de la luz reflejada con la luz emitida.
También se han observado fenómenos de retrodispersión coherente con radar . En particular, observaciones recientes de Titán a 2,2 cm con Cassini han demostrado que se requiere un fuerte efecto de retrodispersión coherente para explicar los altos albedos en longitudes de onda de radar. [ 4 ]
gotas de agua
En la Tierra, las gotas de agua también pueden crear puntos brillantes alrededor del punto antisolar en diversas situaciones. Para más detalles, consulte Heiligenschein y Glory (fenómeno óptico) .
En todo el sistema solar
La existencia del aumento de oposición fue descrita en 1956 por Tom Gehrels durante su estudio de la luz reflejada por un asteroide . [ 5 ] Estudios posteriores de Gehrels demostraron que el mismo efecto podía observarse en el brillo de la Luna. [ 6 ] Acuñó el término "efecto de oposición" para este fenómeno, pero actualmente se utiliza con mayor frecuencia el término más intuitivo de "aumento de oposición".
Desde los primeros estudios de Gehrels, se ha observado un aumento de oposición en la mayoría de los cuerpos del sistema solar sin atmósfera. No se ha informado de ningún aumento similar en cuerpos con atmósferas significativas.
En el caso de la Luna , BJ Buratti et al. utilizaron observaciones de la nave espacial Clementine con un ángulo de fase muy bajo para encontrar que el brillo de la Luna aumenta en más del 40 % entre un ángulo de fase de 4° y uno de 0°. (Las observaciones desde la Tierra no pueden tener un ángulo de fase menor a medio grado sin que haya un eclipse lunar. Un ángulo de fase de 4° se alcanza aproximadamente ocho horas antes o después de un eclipse lunar). Este aumento es mayor en las zonas montañosas de superficie más rugosa que en los mares lunares relativamente lisos . En cuanto al mecanismo principal del fenómeno, las mediciones indican que el efecto de oposición muestra solo una pequeña dependencia de la longitud de onda: el aumento es entre un 3 % y un 4 % mayor a 0,41 μm que a 1,00 μm. Este resultado sugiere que la causa principal del aumento de la oposición lunar es la ocultación de sombras en lugar de la retrodispersión coherente. [ 7 ]
Véase también
- Albedo
- Función de reflectancia bidireccional
- Espectro de Brocken , la sombra aparentemente enorme y magnificada de un observador proyectada sobre las superficies superiores de las nubes opuestas al Sol.
- Contrache
- albedo geométrico
Referencias
- ↑ Hameen-Anttila, KA; Pyykko, S. (julio de 1972). "Comportamiento fotométrico de los anillos de Saturno en función de las latitudes saturnocéntricas de la Tierra y el Sol". Astronomía y Astrofísica . 19 (2): 235– 247. Bibcode : 1972A & A....19..235H .
- ^ von Seeliger, H. (1887). "Zur Theorie der Beleuchtung der grossen Planeten insbesondere des Saturn". Abh. Bayer. Akád. Wiss. Matemáticas. Naturwiss. Kl . 16 : 405-516 .
- ↑ Hapke, B. Retrodispersión coherente: una explicación de las propiedades inusuales del radar de los satélites de los planetas exteriores Icarus 88 : 407:417.
- ↑ Janssen, MA; Le Gall, A.; Wye, LC (2011). "¿Retrodispersión de radar anómala de la superficie de Titán?" . Icarus . 212 (1): 321– 328. Bibcode : 2011Icar..212..321J . doi : 10.1016/j.icarus.2010.11.026 . ISSN 0019-1035 .
- ↑ Gehrels, T. (1956) " Estudios fotométricos de asteroides. V: La curva de luz y la función de fase de 20 Massalia ". Astrophysical Journal 195 : 331-338.
- ↑ Gehrels, T.; Coffeen, T.; y Owings, D. (1964) " Dependencia de la polarización con la longitud de onda. III. La superficie lunar ". Astron. J. 69 : 826-852.
- ↑ Buratti, BJ; Hillier, JK; y Wang, M. (1996) " El aumento de la oposición lunar: observaciones de Clementine ". Icarus 124 : 490-499.
Enlaces externos
- Hayabusa observa el aumento de oposición del asteroide Itokawa.
- Efecto de oposición , sitio web "Óptica atmosférica". Incluye una imagen del aumento de oposición en la Luna.
- Mecanismo del efecto de oposición , sitio web "Óptica atmosférica". Representación esquemática del aumento de oposición.
- Página de la oposición a "The-moon wikispaces"
- Oposición repentina en el anillo B de Saturno , observada por la sonda Cassini-Huygens.
- Eventos astronómicos
- Ciencia lunar
- Fenómenos ópticos
- astronomía observacional
- Radiometría
- Dispersión, absorción y transferencia radiativa (óptica)
