反照率
反照率(albedo/ælˈbiːdoʊ/)通常是指物体反射太阳辐射与该物体表面接收太阳总辐射的两者比率或分数度量,也就是指反射辐射与入射总辐射的比值。
反照率或反射系数,是从拉丁文的“白反照”("albedo whiteness"),或“反射的阳光”衍伸出来的,意思是漫反射或是表面反射的能力。
它是从表面反射辐射与入射辐射的比率,是无量纲量。其性质以百分比来表示,度量上从完全黑的表面反照率为0,至表面完美的白色反照率为1。
反照率在气象学、天文学是非常重要的概念,在LEED可持续系统性的评量建筑物,计算表面的反射率。地球的整体平均反照率,是行星反照率,因为云层的覆盖,是30到35%,但由于不同的地质环境特征,局部的表面有广泛的不同。
约翰·海因里希·朗伯在1760年将Photometria这个名词引入光学。
陆地的反照率
表面 | 典型的反照率 |
|---|---|
新制出的沥青 | 0.04 |
陈旧的沥青 | 0.12 |
针叶林(夏天) | 0.08, 0.09到0.15 |
落叶树 | 0.15 to 0.18 |
裸土 | 0.17 |
在可见光范围的典型反照率,可以从新雪的0.9到黑色木炭的0.04,深邃洞穴的暗处,有效反照率可以接近0,达到理想的黑体。当从远处观察,海洋表面如同多数的森林,具有低的反照率,而沙漠地区和一些地貌有着最高的反照率;大部分土地地区的反照率在0.1至0.4之间。地球的平均反照率大约是0.3,这主要是因为云层所做的贡献远高于海洋。
地球表面的反照率是由地球观测卫星的感测器,像是NASA安装在Terra 和 Aqua等太空船上的MODIS仪器定期观测取得的。由于卫星不能直接测定反射辐射的总量,BRDF的数学模组被应用在将卫星测量反射样本组估计的定向半球反射率翻译成双半球反射率的估计(e.g.)。
地球的平均表面温度由于其反照率和温室气体效应,目前约是15℃。如果地球完全被冰冻(因此会有更高的反射率),地球的平均温度将下降到低于 −40℃。如果只有大陆土地被冰川覆盖,地球的平均温度将降至约0℃。相对的,如果整个地球都被水覆盖着,所谓的水行星,在地球上的平均温度将上正略低于27℃。
白色天空和黑色天空的反照率
结果显示有许多的应用程序涉及地面的反照率,特别是太阳天顶角θi的反照率,可以是合理且近似对称的两个术语项的总和: 在太阳天顶角的定向半球反射率,和双向半球反射率
,所占比例和被定义为弥漫性照明
所占比例有关。
反照率可以表示为:
定向半球反射率有时会作为黑色天空反照率,而双向半球反射率有时可能会做为白色天空反照率。这些条款是重要的,因为它们允许任何给定的光照条件表面计算了解内在特性。
天文反照率
行星、卫星和小行星的反照率可以用于推断很多关于它们的性质。反照率的研究,依赖波长、照明角度("相位"),和天文学主要领域,会随时间变化的光度学。对于不能以望远镜解析,又小又远的天体,我们的了解大多来自对其反照率的研究。例如,绝对反照率可以指示太阳系天体表面的冰含量,反照率与相位角的变化给了有关风化层性质,而不寻常的雷达高反照率是小行星金属含量的指示。
土星的卫星,恩克拉多斯(Enceladus),有已知太阳系内天体最高的反照率,反射99%的电磁波辐射。另一个显著的高反照率天体是阋神星,反照率是0.96。许多在外太阳系和小行星带的小天体,反照率低于0.05,彗核的典型反照率是0.04。这种黑暗的表面被认为是指示原始和大量太空风化的表面包含一些有机化合物。
月球整体的反照率大约是0.12,但它是强烈定向和非朗伯表面,也显现出强烈的冲日浪。虽然这种反射特性有别于任何的陆地地形,它们是太阳系天体表密不透风的典型风化层表面。
在天文学中使用,常见的两种反照率是(V波段)几何反照率(照明直接来自观测者的后方)和球面反照率(测量各种电磁能量反射所占的比例)。它们的值可以大不相同,这常会造成混淆。
深入的研究,天体的定向反射特性通常以5个哈普克参数表示,半经验的描述反照率和相位的变化,包括风化层表面的冲日浪特征。
天文学的(几何)反照率、绝对星等和直径之间的相关性是:
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