アルベド

グリーンランドのアルベド変化：この地図は、2011年の夏にグリーンランドが反射した太陽光の量と、2000年から2006年の平均反射率の差を示しています。一部の地域では、10年前よりも20%近くも光の反射率が低くなっています。[ 1 ]

アルベド( / æ l ˈ b iː d oʊ /ⓘ al- BEE -doh;ラテン語のalbedo 「白さ」、物体によって拡散反射される太陽光の割合です黒体）から 1（入射する放射線をすべて反射する物体に相当）のスケールで測定されます。表面アルベドは、表面が受け取る放射強度Jeと放射照度Eeの比として定義されます。 [ 2 ]反射される割合は、表面自体の特性だけでなく、地球の表面に到達する太陽​​放射のスペクトル分布と角度分布によっても決まります。 [ 3 ]これらの要因は、大気の組成、地理的な場所、時間（太陽の位置を参照）によって変化します。

方向半球反射率は単一の入射角（つまり、特定の太陽位置）に対して計算されますが、アルベドは、一定期間におけるすべての太陽角度における反射率の方向積分です。時間分解能は、秒単位（フラックス測定から得られる）から、日平均、月平均、年平均までの範囲にわたります。

特定の波長（スペクトルアルベド）が指定されていない限り、アルベドは太陽放射の全スペクトルを指します。[ 4 ]測定上の制約により、アルベドは太陽エネルギーの大部分が地表に到達するスペクトル（0.3～3μm）を指すことがよくあります。このスペクトルには可視光（0.4～0.7μm）が含まれており、アルベドが低い表面は暗く見える（例えば、樹木はほとんどの放射を吸収する）のに対し、アルベドが高い表面は明るく見える（例えば、雪はほとんどの放射を反射する）のはそのためです。

氷アルベドフィードバックは、氷冠、氷河、海氷の面積の変化が惑星のアルベドと表面温度を変化させる正のフィードバック気候プロセスです。氷は非常に反射率が高いため、他の陸地や開水面よりもはるかに多くの太陽エネルギーを宇宙に反射します。氷アルベドフィードバックは地球規模の気候変動において重要な役割を果たしています。[ 5 ]アルベドは気候科学における重要な概念です。

地上アルベド

サンプルアルベド
表面 典型的なアルベド
新鮮なアスファルト0.04 [ 6 ]
外洋 0.06 [ 7 ]
摩耗したアスファルト0.12 [ 6 ]
針葉樹林、夏0.08、[ 8 ] 0.09～0.15 [ 9 ]
落葉樹林0.15から0.18 [ 9 ]
裸地0.17 [ 10 ]
緑の芝生0.25 [ 10 ]
砂漠の砂0.40 [ 11 ]
新しいコンクリート0.55 [ 10 ]
海氷0.50～0.70 [ 10 ]
新雪0.80 [ 10 ]
アルミニウム0.85 [ 12 ] [ 13 ]

可視光線におけるアルベドは、新雪では約0.9～0.95、最も暗い物質の一つである木炭では約0.04の範囲です。深い影の空洞は、黒体のゼロに近い実効アルベドを達成することができます。遠くから見ると、海面はほとんどの森林と同様にアルベドが低く、砂漠地帯は地形の中で最も高いアルベドを持っています。ほとんどの陸地は、アルベドが0.1～0.4の範囲にあります。[ 14 ]地球の平均アルベドは約0.3です。[ 15 ]これは主に雲の寄与により、海洋よりもはるかに高い値です。

地球表面のアルベドは、NASAのTerra衛星およびAqua衛星搭載のMODIS機器や、Suomi NPPおよびJPSS搭載のCERES機器などの地球観測衛星センサーによって定期的に推定されています。衛星による反射放射量は全方向ではなく単一方向のみで測定されるため、数学モデルを使用して衛星反射率測定値のサンプルセットを方向半球反射率と両半球反射率の推定値に変換します（例：[ 16 ] ）。これらの計算は双方向反射率分布関数（BRDF）に基づいており、これは特定の表面の反射率が観測者の視野角と太陽の角度にどのように依存するかを記述します。BDRFを使用すると、反射率の観測値をアルベドに変換できます。[ 17 ]

地球の平均表面温度は、アルベドと温室効果により、現在約15℃（59℉）です。もし地球が完全に凍結し（反射率がより高くなると）、地球の平均気温は−40℃（−40℉）を下回ります。[ 18 ]大陸部のみが氷河に覆われると、地球の平均気温は約0℃（32℉）まで低下します。[ 19 ]一方、地球全体が水で覆われた場合（いわゆる海洋惑星）、地球の平均気温はほぼ27℃（81℉）まで上昇します。[ 20 ]

2021年、科学者たちは、現代の測光技術を用いて地球の明るさを測定した結果、地球が20年（1998年から2017年）で約0.5%暗くなったと報告しました。これは、気候変動と地球温暖化の大幅な増加の両方が原因となっている可能性があります。しかし、気候変動との関連性はこれまで調査されておらず、これが継続的な傾向であるかどうかは不明です。[ 21 ] [ 22 ]

白空、黒空、青空のアルベド

陸地表面の場合、特定の太陽天頂角θ iにおけるアルベドは、次の 2 つの項の比例和で近似できることが示されています。

  • その太陽天頂角における方向半球反射率、ブラックスカイアルベドとも呼ばれる。α¯（θ私）{\displaystyle {{\bar {\alpha }}(\theta _{i})}}
  • 両半球反射率、白空アルベドと呼ばれることもあります。α¯¯{\displaystyle {\bar {\bar {\alpha }}}}

は与えられた太陽角度からの直接放射の割合、は拡散照射の割合なので、実際のアルベド（青空アルベドとも呼ばれる）は次のように表されます。 1−D{\displaystyle {1-D}}D{\displaystyle {D}}α{\displaystyle {\alpha}}

α＝（1−D）α¯（θ私）+Dα¯¯。{\displaystyle \alpha =(1-D){\bar {\alpha }}(\theta _{i})+D{\bar {\bar {\alpha }}}.}

この式は、表面の固有の特性に関する知識から、任意の照明条件でのアルベドを計算することができるため重要である。[ 23 ]

人間活動によるアルベドの変化

CERES衛星システムによって監視されている地球のアルベドは、2010年以降1.7  W/m 2の温暖化を引き起こした地球の暗化を示しています。 [ 24 ]この量（気候強制力の一部のみ）は、大気中の二酸化炭素の138 ppmの増加に相当します。[ 24 ]
スペイン、アルメリア、エル・エヒードの温室

人間の活動（森林伐採、農業、都市化など）は、地球上の様々な地域のアルベドを変化させます。[ 25 ]人間が「地表の物理的特性」に与える影響は、たとえ小規模であっても、あるいは衛星に検知されない場合でも、地球の放射エネルギーバランスを変化させることで気候を乱す可能性があります。[ 26 ]

都市化は一般的にアルベドを低下させ（隣接する耕作地よりも0.01～0.02程度低いのが一般的）、地球温暖化の一因となります。都市部におけるアルベドを意図的に高めることで、ヒートアイランド現象を緩和することができます。2022年の推計によると、地球規模で「世界中の都市部におけるアルベドの0.1増加は、約44ギガトンのCO2排出量を吸収するのに相当する冷却効果をもたらす」とされています。[ 27 ]

地球表面のアルベドを意図的に高め、昼間の熱放射率を高めることは、エネルギー危機と地球温暖化を緩和するための太陽放射管理戦略として提案されており、受動的な昼間の放射冷却（PDRC）として知られています。[ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] PDRCの広範な実装に向けた取り組みは、少なくとも90％の熱放射率を達成できる限り、非常に低い値から高い値まで表面のアルベドを最大化することに重点を置くことができます。[ 31 ]

スペインのアルメリアにある数万ヘクタールの温室は、白く変色したプラスチック製の屋根で覆われた広大な空間を形成しています。2008年の研究では、この人為的変化によって高アルベド地域の表面温度が低下したことが明らかになりましたが、変化は局所的でした。[ 26 ]フォローアップ研究では、「表面アルベドの変化に関連するCO2換算排出量は土地の変容の結果である」ことが示され、気候変動に関連する表面温度の上昇を抑制できる可能性があります。[ 32 ]

地上アルベド効果の例

さまざまな表面状態に対する拡散反射太陽光の割合

照明

アルベドは照度に直接依存しません。なぜなら、入射光量の変化は反射光量に比例して変化するためです。ただし、照度の変化がその場所の地表に変化をもたらす場合（例えば、反射氷の融解など）は除きます。しかし、アルベドと照度はどちらも緯度によって異なります。アルベドは極付近で最も高く、亜熱帯で最も低く、熱帯では局所的に極大値を示します。[ 33 ]

日射の影響

アルベド温度効果の強さは、アルベドの量と局所的な日射量（太陽放射照度）のレベルに依存する。北極や南極地域のアルベドの高い地域は日射量が少ないため寒く、一方、サハラ砂漠などの比較的アルベドが高い地域は日射量が多いため暑くなる。熱帯および亜熱帯の熱帯雨林地域はアルベドが低く、日射量の少ない温帯の雨林地域よりもはるかに暑い。日射量はアルベドの加熱効果と冷却効果に大きな役割を果たすため、熱帯のような日射量の高い地域では、局所的なアルベドが変化すると、局所的な気温の変動がより顕著になる傾向がある。[ 34 ]

北極地域は、吸収する熱よりも多くの熱を宇宙に放出しており、地球を効果的に冷却しています。気温上昇により北極の氷や雪が急速に融解し、北極域の一部が著しく暗色化しています（水や地面の色は暗色であるため）。そのため、宇宙への熱反射が減少し、アルベド効果が低下することが懸念されています。このフィードバックループにより、アルベド効果が低下します。[ 35 ]

気候と天気

地球温暖化の影響の中には、温暖化を促進するもの（氷アルベドフィードバックなどの正のフィードバック）もあれば、温暖化を抑制するもの（負のフィードバック）もある。[ 36 ] [ 37 ]

アルベドは、惑星がどれだけの放射線を吸収するかを決定することで気候に影響を与えます。 [ 38 ]陸地、氷、または海の表面間のアルベドの変化による地球の不均一な加熱は、天候に影響を与える可能性があります。[ 39 ]

気候システムの初期の強制に対する応答はフィードバックによって修正される。「自己強化型」または「正の」フィードバックによって応答は増加し、 「バランス型」または「負の」フィードバックによって応答は減少する。[ 40 ]主な強化フィードバックは、水蒸気フィードバック、氷アルベドフィードバック、そして雲の正味効果である。[ 41 ] : 58

アルベド-温度フィードバック

ある地域のアルベドが降雪によって変化すると、積雪温度フィードバックが生じます。積雪層により局所的なアルベドが増加し、太陽光を反射して局所的な冷却につながります。原則として、外気温の変化がこの地域に影響を与えない場合 (たとえば、暖かい気団)、アルベドの上昇と気温の低下によって現在の雪が維持され、さらなる降雪を招き、積雪温度フィードバックが深まります。ただし、季節の変化により局所的な天候が動的であるため、最終的には暖かい気団と太陽光のより直接的な角度 (高い日射量) によって融解が起こります。融解した地域で草、土壌、海などアルベドの低い表面が露出すると、効果は逆転します。つまり、表面が暗くなるとアルベドが低下し、局所的な気温が上昇してさらに融解が促進され、アルベドがさらに低下してさらに加熱が促進されます。

雪

積雪アルベドは非常に変動が大きく、新雪では0.9、融雪では約0.4、汚れた雪では0.2と幅が広い。[ 42 ]南極大陸では、積雪アルベドは平均0.8強である。わずかに雪に覆われた地域が温暖化すると、雪は融雪しやすくアルベドが低下する。その結果、積雪層に吸収される放射量が増えるため、雪解けが促進される（氷アルベドの正のフィードバックと呼ばれる）。

スイスでは、住民が氷河を大きな白いシートで覆い、融解を遅らせています。この大きな白いシートは太陽光線を遮り、熱を遮断するのに役立ちます。この方法は非常に高価ですが、雪と氷の融解を60%削減するという効果があることが実証されています。[ 43 ]

新雪のアルベドが汚れた雪よりも高いのと同様に、雪に覆われた海氷のアルベドは海水のアルベドよりもはるかに高い。海水は、同じ表面が反射性の雪に覆われている場合よりも多くの太陽放射を吸収する。海水温の上昇や上空からの太陽放射の増加によって海氷が溶けると、雪に覆われた表面が減り、露出する海水の表面積が増えるため、エネルギー吸収率が上昇する。吸収された余分なエネルギーが海水を温め、今度は海氷が溶ける速度が上がる。前述の雪解けの例と同様に、海氷が溶けるプロセスは、このように正のフィードバックのもう1つの例である。[ 44 ]両方の正のフィードバックループは、地球温暖化にとって重要であることが長い間認識されてきた。[ 45 ]

クライオコナイトは、すすを含んだ粉状の風で運ばれた塵で、氷河や氷床のアルベドを低下させることがあります。[ 46 ]

正のフィードバックに対するアルベドの動的な性質と、アルベド測定における小さな誤差の影響は、エネルギー推定に大きな誤差をもたらす可能性があります。そのため、エネルギー推定の誤差を低減するためには、広い地域に単一のアルベド値を適用するのではなく、リモートセンシング技術を用いて積雪地域のアルベドを測定することが重要です。[ 47 ]

小規模な影響

アルベドはより小さなスケールでも作用します。太陽光の下では、暗い色の衣服はより多くの熱を吸収し、明るい色の衣服はより多くの熱を反射します。そのため、衣服の外側の色のアルベド効果を利用することで、体温をある程度調節することができます。[ 48 ]

太陽光発電効果

アルベドは太陽光発電装置の電気エネルギー出力に影響を与える可能性があります。例えば、分光応答性アルベドの影響は、水素化アモルファスシリコン（a-Si:H）と結晶シリコン（c-Si）ベースの太陽光発電技術の分光加重アルベドと、従来の分光積分アルベド予測値との差によって示されます。研究では、垂直（90°）に設置されたシステムでは10％を超える影響が見られましたが、表面傾斜の小さいシステムではそのような影響は大幅に低くなりました。[ 49 ]分光アルベドは両面太陽電池の性能に大きく影響し、健全な植生の上に設置されたc-Siセルでは裏面性能が20％以上向上することが観測されています。[ 50 ]一般的に存在する22種類の表面材料（人工物と天然物の両方）の鏡面反射率によるバイアスの分析により、3つの一般的な太陽光発電システムトポロジー（産業用（太陽光発電所）、商業用平らな屋根、住宅用傾斜屋根）に設置された7種類の太陽光発電材料の性能をシミュレートするための有効なアルベド値が得られました。[ 51 ]

木々

森林は一般的にアルベドが低い。これは、紫外線と可視光線の大部分が光合成によって吸収されるためである。そのため、樹木による熱吸収の増加は、植林による炭素吸収の恩恵の一部を相殺する（あるいは森林伐採による気候への悪影響を相殺する）可能性がある。言い換えれば、森林による炭素固定による気候変動緩和効果は、植林によって太陽光の反射率（アルベド）が低下することで部分的に相殺される。[ 52 ]

季節的に積雪のある常緑樹林の場合、アルベドの低下は森林伐採が正味の冷却効果をもたらすほど顕著である可能性がある。[ 53 ]樹木はまた、蒸発散を通じて非常に複雑な形で気候に影響を与える。水蒸気は地表では冷却を引き起こし、凝結する場所では加熱を引き起こし、強力な温室効果ガスとして作用し、雲に凝結するとアルベドを増加させる可能性がある。[ 54 ]科学者は一般的に蒸発散を正味の冷却効果として扱い、森林伐採によるアルベドと蒸発散の変化が気候に及ぼす正味の影響は、地域の気候に大きく依存する。[ 55 ]

中高緯度の森林は、積雪期には平地に比べてアルベドがはるかに低いため、温暖化に寄与しています。森林と草原のアルベドの違いによる影響を比較するモデル化は、温帯地域における森林面積の拡大は一時的な緩和効果しかもたらさないことを示唆しています。[ 56 ] [ 57 ] [ 58 ] [ 59 ]

季節的に積雪がある地域では、樹木のない地域の冬季アルベドは近くの森林地域よりも 10% ～ 50% 高くなります。これは、雪が樹木をそれほど容易に覆わないためです。落葉樹のアルベド値は約 0.15 ～ 0.18 であるのに対し、針葉樹のアルベド値は約 0.09 ～ 0.15 です。[ 9 ]両方の森林の種類における夏のアルベドの変動は、光合成速度の最大化と関連しています。これは、成長能力の高い植物が、上層林冠で入射光を直接遮断するために、より多くの葉を展開するためです。[ 60 ]その結果、光合成に使用されない光の波長は、林冠下層の他の表面で吸収されるよりも、宇宙に反射される可能性が高くなります。

ハドレーセンターによる研究では、植林におけるアルベド変化の相対的な（一般的に温暖化を促す）影響と、炭素隔離の（冷却を促す）影響を調査しました。その結果、熱帯および中緯度地域の新しい森林は冷却する傾向があり、高緯度地域（例えばシベリア）の新しい森林は温暖化に影響を与えないか、あるいは温暖化を促す可能性があることが分かりました。[ 53 ]

2023年に世界176か所のフラックスステーションから得られたデータを用いた研究では、気候とのトレードオフが明らかになりました。植林による炭素吸収量の増加はアルベドの低下をもたらします。この減少は当初、約20年間にわたって穏やかな地球温暖化につながる可能性がありますが、その後、大幅な寒冷化へと移行すると予想されています。[ 61 ]

水

20℃（68℉）における平滑水の反射率（屈折率＝1.333）

水は、一般的な地上の物質とは光の反射の仕方が大きく異なります。水面の反射率はフレネルの式を用いて計算されます。

光の波長スケールでは、波打った水面であっても常に滑らかであるため、光は局所的に鏡面反射（拡散反射ではない）します。水面に反射する光のきらめきは、この現象の一般的な例です。入射光の角度が小さい場合、波打つことで反射率は低下します。これは、反射率対入射角曲線の急峻さと平均入射角の局所的な増加によるものです。[ 62 ]

水面の反射率は、入射光が低角および中角の場合は非常に低いものの、地球の照らされた側（早朝、夕方遅く、極付近）で発生するような高角入射の場合、反射率は非常に高くなります。しかし、前述のように、波状反射によって反射率は大幅に低下します。水面からの鏡面反射光は通常、観測者に届かないため、高角入射時の反射率が高いにもかかわらず、水のアルベドは非常に低いと一般的に考えられています。

波頭の白い波頭が白く見える（そしてアルベドが高い）のは、水が泡立っているため、多数の泡面が重なり合って反射し、それらの反射率が加算されるためです。新鮮な「ブラック」氷はフレネル反射を示します。この海氷の上に積もった雪はアルベドを0.9まで増加させます。[ 63 ]

雲

雲のアルベドは大気温度に大きな影響を与えます。雲の種類によって反射率は異なり、理論的にはアルベドは最小で0近く、最大で0.8近くまで変化します。「どの日でも、地球の約半分は雲に覆われており、雲は陸地や水面よりも多くの太陽光を反射します。雲は太陽光を反射することで地球を涼しく保ちますが、同時に熱を閉じ込める毛布のような役割も果たします。」[ 64 ]

一部の地域では、アルベドと気候が、大量の商業航空機の往来によって生じる飛行機雲などによって生成される人工雲の影響を受けています。 [ 65 ]イラク占領下のクウェート油田の火災に関する研究では、石油火災の現場の気温は、数マイル離れた晴天時の気温よりも10℃（18℉）も低いことが示されました。[ 66 ]

エアロゾルの影響

エアロゾル（大気中の非常に微細な粒子／液滴）は、地球の放射バランスに直接的および間接的な影響を及ぼします。直接的な影響（アルベド）は一般的に地球を冷却しますが、間接的な影響（粒子が雲の凝結核として作用し、雲の性質を変化させる）は不確実です。[ 67 ]

ブラックカーボン

アルベドに関連する気候への影響として、ブラックカーボン粒子による影響も挙げられます。この影響の大きさを定量化することは困難です。気候変動に関する政府間パネル（IPCC）は、化石燃料由来のブラックカーボンエアロゾルによる全球平均放射強制力は+0.2 W m −2で、範囲は+0.1～+0.4 W m −2と推定しています。[ 68 ]ブラックカーボンは、アルベドへの影響により、二酸化炭素よりも北極の極冠融解の大きな原因となっています。[ 69 ]

天文アルベド

タイタンの衛星は、同じ量の太陽光を受けているにもかかわらず、土星よりも暗いです。これはアルベド（幾何アルベド）の差によるものです（タイタンは0.22、土星は0.499 ）。

天文学では、アルベドという用語は、その用途と関連する電磁放射の波長に応じて、いくつかの異なる方法で定義できます。

光学的または視覚的なアルベド

惑星、衛星、そして小惑星などの小惑星のアルベドは、それらの特性について多くのことを推測するために用いられます。アルベド、その波長依存性、照明角（位相角）、そして時間による変化の研究は、天文学における測光分野の主要部分を占めています。望遠鏡では分解できない小さくて遠くにある天体については、そのアルベドの研究から多くの知見が得られます。例えば、絶対アルベドは太陽系外縁天体の表面の氷含有量を示し、位相角によるアルベドの変化は表土の特性に関する情報を提供します。一方、異常に高いレーダーアルベドは、小惑星に金属が多く含まれていることを示唆しています。

土星の衛星エンケラドゥスは、太陽系の天体の中で最も高い光学アルベドを持つ天体の一つで、アルベドは0.99です。もう一つの注目すべき高アルベド天体にはエリスがあり、アルベドは0.96です。[ 70 ]太陽系外縁部[ 71 ]や小惑星帯の多くの小天体は、アルベドが約0.05まで低くなっています。[ 72 ]典型的な彗星核のアルベドは0.04です。[ 73 ]このような暗い表面は、何らかの有機化合物を含む、原始的で宇宙風化が激しい表面を示していると考えられています。

月全体のアルベドは約0.14と測定されているが[ 74 ]、それは強い方向性と非ランバート性を持ち、強い対向効果も示している。[ 75 ]このような反射特性は地球上の地形の反射特性とは異なるが、太陽系の空気のない天体の表土表面に典型的に見られる特性である。

天文学でよく使われる光学アルベドは、（Vバンド）幾何アルベド（観測者の真後ろから光が当たる場合の明るさを測定）とボンドアルベド（反射される電磁エネルギーの総量の割合を測定）の2つです。これらの値は大きく異なる場合があり、混乱を招く原因となります。

惑星 幾何学的 ボンド
水銀 0.142 [ 76 ]0.088 [ 77 ]または 0.068
金星 0.689 [ 76 ]0.76 [ 78 ]または 0.77
地球 0.434 [ 76 ]0.294 [ 79 ]
火星 0.170 [ 76 ]0.250 [ 80 ]
木星 0.538 [ 76 ]0.343±0.032 [ 81 ]および 0.503±0.012 [ 82 ]
土星 0.499 [ 76 ]0.342 [ 83 ]
天王星 0.488 [ 76 ]0.300 [ 84 ]
ネプチューン 0.442 [ 76 ]0.290 [ 85 ]

詳細な研究では、天体の方向反射特性は、しばしば5つのハプケパラメータで表現されます。これらのパラメータは、レゴリス表面の対向効果の特性評価を含め、位相角によるアルベドの変化を半経験的に記述します。これらの5つのパラメータの1つは、単一散乱アルベドと呼ばれる別の種類のアルベドです。これは、小さな粒子による電磁波の散乱を定義するために使用されます。これは、物質の特性（屈折率）、粒子のサイズ、および入射光の波長に依存します。

物体の天文（幾何学）アルベド、絶対等級、直径の間の重要な関係は次のように与えられます。[ 86 ] ここで、は天文アルベド、はキロメートル単位の直径、は絶対等級です。 あ＝（1329×10−H/5D）2、{\displaystyle A=\left({\frac {1329\times 10^{-H/5}}{D}}\right)^{2},}あ{\displaystyle A}D{\displaystyle D}H{\displaystyle H}

レーダーアルベド

惑星レーダー天文学では、マイクロ波（またはレーダー）パルスを惑星ターゲット（月、小惑星など）に向けて送信し、ターゲットからのエコーを測定します。ほとんどの場合、送信パルスは円偏波であり、受信パルスは送信パルスと同じ偏波方向（SC）と反対の偏波方向（OC）で測定されます。[ 87 ] [ 88 ]エコー電力はレーダー断面積、、、または（総電力、SC + OC）で測定され、ターゲットと同じ距離にある金属球（完全反射体）の断面積に等しくなります。[ 87 ]σおC{\displaystyle {\sigma }_{OC}}σSC{\displaystyle {\sigma}_{SC}}σT{\displaystyle {\sigma}_{T}}

受信エコーのうち、表面反射（例えば滑らかな表面や鏡面反射）から戻ってくる成分は、反射時に偏光が反転するため、OC成分が支配的となる。表面が波長スケールで粗い場合、またはレゴリスへの浸透が大きい場合、多重散乱によってエコーにSC成分が顕著に含まれる。[ 88 ]

太陽系のほとんどの天体ではOCエコーが支配的であり、最も一般的に報告されるレーダーアルベドパラメータは（正規化された）OCレーダーアルベド（レーダーアルベドと略されることが多い）である。[ 87 ]σ^OC＝σOCπr2{\displaystyle {\hat {\sigma }}_{\text{OC}}={\frac {{\sigma }_{\text{OC}}}{\pi r^{2}}}}

ここで、分母は平均半径 を持つ対象物体の有効断面積です。滑らかな金属球の場合、有効断面積は になります。 r{\displaystyle r}σ^OC＝1{\displaystyle {\hat {\sigma }}_{\text{OC}}=1}

太陽系天体のレーダーアルベド

物体 σ^OC{\displaystyle {\hat {\sigma }}_{\text{OC}}}
月 0.06 [ 87 ]
水銀 0.05 [ 87 ]
金星 0.10 [ 87 ]
火星 0.06 [ 87 ]
平均的なS型小惑星 0.14 [ 89 ]
平均的なC型小惑星 0.13 [ 89 ]
平均的なM型小惑星 0.26 [ 90 ]
P/2005 JQ5彗星 0.02 [ 91 ]

月、水星、火星、金星、および P/2005 JQ5 彗星について報告された値は、それらの参考文献で報告された合計 (OC+SC) レーダーアルベドから導き出されます。

表面嵩密度との関係

エコーのほとんどが表面反射（またはそれくらい）からのものである場合、OCレーダーアルベドはフレネル反射係数（反射率とも呼ばれる）の一次近似値[ 88 ]となり、以下の経験的関係を用いて、惑星表面の1メートル程度の深さ（レーダー波長の数波長、通常はデシメートルスケール）までの嵩密度を推定するために使用できる。[ 92 ]σ^OC<0.1{\displaystyle {\hat {\sigma }}_{\text{OC}0.1}

ρ＝{3.20 グラム・センチメートル−3ln⁡（1+0.83σ^OC1−0.83σ^OC）のために σ^OC≤0.07（6.944σ^OC+1.083） グラム・センチメートル−3のために σ^OC>0.07{\displaystyle \rho ={\begin{cases}3.20{\text{ g cm}}^{-3}\ln \left({\frac {1+{\sqrt {0.83{\hat {\sigma }}_{\text{OC}}}}}{1-{\sqrt {0.83{\hat {\sigma }}_{\text{OC}}}}}}\right)&{\text{for }}{\hat {\sigma }}_{\text{OC}}\leq 0.07\\(6.944{\hat {\sigma }}_{\text{OC}}+1.083){\text{ g cm}}^{-3}&{\text{for }}{\hat {\sigma }}_{\text{OC}}>0.07\end{cases}}}。

歴史

アルベドという用語は、ヨハン・ハインリヒ・ランベルトが1760年に著作『フォトメトリア』で光学に導入した。[ 93 ]

参照

参考文献

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