Распределение параметров фазовой зависимости яркости по диску Луны тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.03 ВАК РФ

НАЩОНДЛЬНА АКАДЕМШ НАУК УКРАШИ ГОЛОВНА АСТРОНОМ1ЧНА ОБСЕРВАТОР1Я

РГ Б ОД

1 1 М'Ю На правах рукопису

1 I ¡..Г-.1 ¡чЗ^Э

К0Р0Х1Н В1КТОР ВАЛЕНТИНОВИЧ

Р03П0Д1Л ПАРАМЕТР1В ФА30В01 ЗАЛЕЖЕЮСТ1 ЯСКРАВ0СТ1 ПО ДИСКУ М1СЯЦЯ

УДК 523.34: 520.82 01-03.03. - Гел1оф1зика та ф!зика Сонячно! системи

АВТОРЕФЕРАТ дисертац!" на здобуття Еченого ступени кандидата ф1гкко-математичних наук

ХАРК1В - 1995

Дисертац1ею е рукопис.

Роботу виконано на Астроном1чн1й обсерваторП Харк1вського державного уЕ1верс1тету.

Наукавий кер1вник: доктор ф1зико-математичних наук Леон1д Опанасович AkImob.

0ф1ц1йн1 опонентн: доктор ф1зико-ыатематичних наук

Уорокенко Олэксандр Васильович (ГАО HAH Укра1ни);

кандидат ф1зико-математичних наук ItopHiSHKO Юр1й Вячеславович (IPE HAH Укра1ни).

Пров1даа орган1зац1я: Рад3.оастроном1чний 1нститут

HAH Укра1ни.

Захист дасертацП в1дбудеться "29" березня 1996 р. на зас1данн1 спец1ал1зовано1 ради Д 01.74.01 по захисту докторських дисертац1й при Головн1й астроном1чн1й обсерваторП HAH УкраХни за адресов: 252650, Ки1в, ГСП 22, Голос11во, ГАО HAH Укра1ни, тел. 266-47-88. Початок зас1дань спецрада о 11 годин1.

3 дисертац!ею можна ознайомитись у 01бл1отец1 ГАО НАНУ за адресов: 252650, Ки1в, ГСП 22, Голос11во, ГАО HAH Укра1ни

Автореферат роз!сланий я ¿с " ляте-го 1996 р.

Вчений секретар спец1ал1зовано! ради, „_________-■

кандидат ф!зико-математичних наук Гусева Н.Г.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИК РОБОТИ

Актуальн!сть теми.

Застосування при вквченн! властивостей поверхн! М!сяця параметрХв фазово! залежност1 яскравост1, в пор1внянн1 з традиц!йниш опткчними параметрами: альбедо, показник кольору та ступ1нь поляризац11, повинно принести нову додагкову !нформац!ю про структуру регол!ту М!сяця та рельеф його поверхн!. Але !снуюч! на даний час досл!даення, як правило, в1дносяться т1лыш або до !нтегрально! яскравост! М!сяця, або до окремих д!лянок поверхн!.. Тому актуал1и!сть работа по вивченкю розпод!лу параметр!в фазово! залеккост! яскравост! по диску М!сяця не викликае сумн!ву. Кр!м того, можливо, що зостались л!чен1 роки, коли науц! для спостерехень доступна ще не заторкнута д!яльн1стю людини поверхня М1сяця. Тому дуже вакливо ус1ма доступними методами заф1ксувати та вивчити такий II стан.

Основною метою дисертац!йно1 роботи е отримання та вивчення розпод1лу параметр1в фазово1 залежност! яскравост1 по диску М1сяия з метою одержання 1нформацИ- про ф1зичн! властивост! поверхн! М!сяця.

Наукова новизна роботи.

1. Розроблений автором при виконанн! дисертац1йно1 роботи програмно-апаратний комплекс дозволяв вир!шувати широке коло задач фотометр!! та поляриметр!! небесних т!л. За даними автора аналога такому комплексу на територП СНД немае.

2. Хоча роботи по картувакню фазово! залекност1 вже проводилися !нпшми авторами, на основ! проведених фотометричних спостережень автором вперше отриман! карти

розпод!лу по диску М1сяця днфузного альбедо та ефективного коеф!ц!енту шорсткост1.

3. Автором дасертацИ вперше отримана карта розпод!лу по диску М!сяця кут!в нахалу рельефу з базою 4 км уздовж селенограф1чно! довготи.

4. Автором Еперше проведено районування поверхн! видимоI п!вкул! М!сяця з застосузанням параметр1в фазово! залежност! яскравост!.

Теоретична та практична ц!нн!сть досл!дження.

1. Прогр&чно-апаратний комплекс, розроблений при виконанн! дисертац!йно! робота, окр!м вир!шення задач фотометр!! М!сяця може бути використаний (та вже вккористовуеться на протяз! 6 рок1в) для досл!даень Сонця та планет Сонячно! системи.

2. Результата дисертац!йно1 робота дають рмогу обчислювати вЗдносну яскрав!сть Оудь-яко! д!лянки поверхн! М!сяця у будь-який час. Це дозволяе використовувати М!сяць як фогометричний стандарт.

3. В1льний в1д впливу макрорельефу розпод!л по диску М!сяця ефективного коеф!ц1енту шорсткост! не се у соб! 1нформац!ю про структуру поверхн! у масштаб! м1крорельефу (м1крсш-сантиметри) та мезорельефу (метри - десятки метр!в). Така !нформац!я важлива як для селенолог!!, так ! для програм створення населених баз на М1сяц!.

4. Анал!з розпод!лу параметр1в фазово1 залежност1 по поверхн! Ы!сяця та !х взаемозалежност! з !жшми оптичними параметра?,и поверхн!, наприклад, показником кольору та стутйнем поляризац!!, може сприяти 0!льш глибокому розум!нню

процес!в розс!яння св!тла поверхнями з1 складною структурою.

5. Автором розроблено методику одержання кут!в нахалу рельефу, що дае змогу отримання рельефу за фотометричним спостереженнями. Якщо використовувати косм!чн! данн1, одерзан! з високим просгороЕКМ розд!ленням, то по розпод!лу середньокЕадратичних кут!в нахалу ctIhok кратер!в мохна оц±нювати в!к р!зних рег!он1в.

Апробац!я робота.

Дисертац±йна робота е складовою частшою НДР ОбсерваторИ "Астроф!зичн! досл!дкення М!сяця та планет", номер державно1 реестрацИ 01.09.10030422.

Результата, що увййпли до дасертацИ, допов!дались на:

- М!жнародн1й ковференцП "Ф1зика М1сяця та планет", прксвячен!й 10р-р1ччю з дня народкэння академХка М.П.Барабашова, Харк!в, 1994;

Науново-практичн1й ковференцП "Вастосовування персональных: комп'ютер1в в наукових досл!дкеннях та учбовому процес!", Харк1в, 1994:

- 22-му ?ос!Дсько-Амеркканському м!кросишоз!ум! з планетолог!!, Москва, 1995;

- Астроф!зичких сем±нарах АО ХНУ;

- Астроф1зичному сем1нар! ГА0 HAH УкраХни.

Основы! результата надруковано у 4-х роботах, список яких приведений у к1нц! автореферату.

На захкст виноситься:

1. Програмно-апаратккй комплекс для фотополяриметричних досл!даень астроном!чних об'ект1в на основ! одновим!рного ПЗЗ-фотоприймача (ПЗЗ - прилад з зарядовим зв'язком) та IBM

РС-сум1сного персонального комп'ютеру.

2. Кэрти розпод!лу параметр1в фазово! залекност! яскраЕост! (дафузного альбедо та ефектавного коеф!ц!енту шорсткост1) по диску М1сяця для х.^0.76 мкм.

3. Карта розпод!лу по диску М1сяця кут!в нахалу рельефу з базою 4 км уздовж селенограф!чно! довготи.

Особистий внесок автора.

Розробка та виготовлення фотополяриметричного комплексу на основ! одновим1рного ПЗЗ та персонального комп'ютеру 1 розробка програмного забезпечення для керування приладом та обробки фотометричних даних ц!лком налекать авторов!.

Розробка метод1в приведения даних спостережень до стандартних умов, побудування розпод!лу екв!гонального альбедо та параметр!в фазово! залекност! по диску М1сяця належить на р1вних правах дисертанту та кер1Енику дисертацИ Л.0.1к1мову. Розробка налекнаго програмного забезпечення ц1лком налетать авторов!.

Загальна !дея зв!льнення парамэтрЛв фазово! залекност! яскравост! в!д впливу макрорельефу те отримання кут!в нахилу останнього з фотометричних спостережень належить на р!вних правах' дасертанту та кер!внику дисертацИ Л.О.АкЗжшу. Розробка надежного програмного забезпечення ц!лком належить авторов!.

1дея використання для районування поверхн! М!сяця параметр!в фазово! залежност! яскравост! та розробка програмного забезпечення для ц!е! мети ц!лком належить авторов!.

Метод досл1дкень. Для отримання результат!в у робот!

застосовувались метода експериментально1 астроф!зики: фотоыетричн! спостереження з подальшою обробкою та анал!зом даних за допомогою персонального комп'ютера.

Обсяг та структура дисертацП- Робота складаеться з! вступу, т^ьох розд1л1в, зак1нчення, л!тератури (101 найменування) та додатку. Загальний обсяг робота: 153 стор±нки, з щи. 126 сторЗнок тексту, 25 малюнк!в, 2 таблиц!.

ЗМ1СТ ДИСЕРТАЦП У встугг! обгрунтованс актуальн1сть роб!т по дослХдженшо фазово! залежност1 яскравост! поверхн! М1сяця, сформульовано мету дисертацШю! роботи, показано II наукову новизну 1 практична значения, перел!чено головн! положения, як! виносяться на захист, викладен! структура та короткий зм!ст дасертацИ.

Перший розд!л е оглядом л!тератури. 3 ньому розглядаються основн! поняття поверхнево! фотометр!I безатмосферних т!л, коротко приводиться !стор!я розвитку уявлень про закон розс!яння св!тла поверхнэю М1сяця. П1сля цього розглядаються ф!зичн! механ!зш, що формують зворотне розс!яння св!тла М!сяцем. Дал1 розглядаються модел! в1дбиття св!тла, що не залучають конкретн! оптичн! механ!зш, а Еикорисговують деяк! особливост1 твердих поверхонь- В к!нц! першого розд!лу даеться короткий огляд експериментальних ро01т по досл!дженню фазово1 залежност! яскравост! поверхн! М!сяця.

Другий розд!л присвячено опису програмно-апаратного комплексу, но Сув розроблений автором дисертацП для проведения фотополяриметричних досл!джень М!сяця. Спочатку

мова йде про конструкц!ю та принципи функцювання електронно! частини приладу, побудованого на основ! охолодауваного одновим!рного ПЗЗ-фотоприймача та персонального IBM PC -сум!сного комп'ютеру. Дал1 приводиться схема та розглядаеться конструкц!я оптико-механ!чного блоку комплексу.

Окремий параграф лрисзячено досл!даенням фототехн!чних характеристик комплексу, як! показали, що завдяки застосуванню сучасного фотоприймача (IB3) та ряду особливостей конструкцИ електрснних блок1в (подв1йна корельована виб1рка, схолодаення та термостаб1л!зац!я П53, подв!йна стаб1л1зад!я блокЛв живлення) забезпечена моклив1сть проведения фотометричних спостережень з в!дносною точн!сгю не г!рше 1..2%.

Шсля цього розпов!дааться про програмне забезпечення комплексу, розробленого автором для керування апаратною частиною та обробки 1 анал!зу даних фотометр!! поверхн! М1сяця. Програми реал!зован! у вигляд! 1нтегровано1 програмно! системи "M_DEP", при нэписанн! яко1 були закладен1 так! принципи:

- максимальна функц!ональна повнота;

- граф!чний 1нтерактивний багатов!конний 1нтерфейс, що в!дпов1д!е м!жнародному стандарту SAA (Systems Application Architecture);

- можлив1сть швидкого 1 легкого розширення системи;

- ор1ентац!я на обробку файл1в даних у м!жнародному формат! PITS.

В зак!нченн! розд!лу приведен! приклади використання

програмно-апаратного комплексу на АО ХДУ для проведения астроф!зичних спостережень ок-р!м М1сяця, ще I Сонця та планет Сонячно! системи.

0станн1й, трет!й розд!л присвячений досл1дженнв фазово! залекност! яскравсст1 поверхн! М!сяця.

В перших параграфах викладаеться методика фотометричних спостережень М1сяця з використанням описаного у другому розд!л! програмно-апаратного комплексу, методика первинно! обробки даних та приведения 1х до стандартних умов (тривим!рна трансформация зображення М!сяця). Спостережэння проводилися на 7С-сэнтинетровому телескоп1-рефлектор1, встановлэному на Чугу1вськ1й спостерезкн!й сганц11 АО ХДУ-В1дносна фотометрична точн!сть оц!нюеться як 2%. Результата фотометр!! отримувались у машинно-читаем!й ферм! у вигляд! розповсюдаених в астрономП ИТВ-ф)айл!в.

Дал! викладается методика побудування карт розпод!лу парачетр!в фазово1 залекност! яскравост! по диску М!сяця, та визволення 1х в!д впливу макрорельефу. Паралельно з цим отримуються кути нахилу рельефу. Так як, на превеликий каль, автор ще не мае достатньо1 к!лысост! спостережень, що проведен! при малих кутах фази, в розд!л! принодяться результата обчислення т!льки параметр1в т (дкфузне альбедо) та р, (ефективний коеф!ц1ент шорсткрост!), як! описують т!ньов! механ!зми формування фазово1 залежност!.

Напрзк1нц! розд!лу проводиться анал!з отриманих даних: обчислюються г!стограми параметр!в га ! ц, вивчаеться залеян!сть параметру ц. в!д т, для чого будуеться та анал!зуеться двохвим!рна г!стограма (кореляц!йна д!аграма)

ц-т, проводиться двохпараметричне районування поверхн! видимо! п1вкул1 з застосуванням параметр!в фазово! залежност! яскравост!. Докладные основн! результата наводяться нижче.

¥ висновках робота наводяться II основн1 результата.

У додатку приведен! деяк! гром!здк! формули та формата файл!в даних.

ОСНОВН1 РЕЗУЛЬТАТА ТА ВИСНОБКИ

1. На баз! одновим!рного ПЗЗ-фотоприймача 1 персонального комп'ютера розроблено та виготовлвно програмяо-апаратний комплекс, який дозволяе вир1шувати широке коло задач з фотометрП та поляриметр!! небесних т!л на високому сучасному р!вн1.

2. На основ! проведених з цим комплексом фотометричних спостережень побудован! карта розпод!лу по диску М!сяця параметр!в фазово! залежност! яскравост! (дафузного альбедо т ! ефекташого коеф!ц!енту шорсткост! |А) для Х^О.76 мкм.

3. Розроблена методика визволення параметр!в фазово! залежност! в1д впливу макрорельефу. Водкочас це дозволило побудувати карту розпод1лу со диску М!сяця кут!в нахилу рельефу уздовж селенограф!чно! довготи з базою 4 км.

4. В1дм!чено, що в!льний в!д впливу макрорельефу параметр р. несе у соб! 1нформац!ю про структуру ШЕерхн! у масштаб! м!крорельефу (м!крони-сантиметри) та мезорельефу (метри-десятки метр!в). Якщо параметр ц визволити в!д Епливу альбедо, то можна простежити розпод!л коеф1ц!енту шорсткост! по поверхн! М!сяця та з анал!зу цього розпод!лу спробувати

оц!нитя в!дносний в1к р!зних рег!он!в.

5. Показано, що знания розпод1лу параметр!в фазово! залежност1 та кут!в нахалу рельефу дають змогу обчислювати в!дносну яскрав!сть будь-яко1 д!лянки поверхн! М!сяця у будь-який час. Це дозволяе вшористовуваги М!сяць як фотометричний стандарт.

6. Показано, що г!стограма параметру т для еидимо! п1вкул! М!сяця мае багатомодальний характер з максимумами т=0.075, ш=0.099 та ш=0.121. Пстограма параметру ^ е одномодальною з максимумом ц=0.695.

7. Побудована та досл!дкена двохвим1рна г!стограмэ (кореляц1йна д!аграма) ефективний коеф1ц!ент шорсткост! -даЬузне альбедо. П!дтвердз;ена л±н!йна залекн!сть м!ж параметрами ц та п для морських район1в. В!дм!ченот що для материк!в залежн!сть |х-ш мае б!лып складний характер.

8. Проведено двохпараметричЕе районування видимо I п1вкул! М!сяця з застосуванням параметр!в фазово! залежност! яскравост!. Для цього проведено кластеры® анал!з д!аграми ц-т, в результат! якого виявлено 4 кластери ошгично-типових д!лянок поверхн! *М!сяця. Проведена в!зуал!зац!я цих д!лякск. При цьому в окремий кластер вид!ляються материкоЕ! рег!они, що покрит! викидами кратера Тихо. Кр!м цього в1зуал!зован! також д!лянки поверхн1 з вкстремальними значениями параметр!в р. ! п. Комб!нац!1 максимум ш - м!м!мум (I в!дпов1дають молод! утворення типу кратер!в Тихо, КопернХк, Кеплер, що говорить про можлив1сть оц!нкя в1дносного в!ку р!зних д!лянок поверхн! М!сяця за анал!зом параметр!в фазово! залежност! !х яскравост!.

9. В подалыюму було б корисно на ochobI фотометричних спостерекэнь при малих кутах фази побудувати карти розпод1лу по диску М1сяця параметр!в g I 7, як! описують опозиц1йний ефект. Такок було б ц1каво провести сп1льний анал!з розпод1лу параметр!в фазово! залежност1 з показником кольору та ступеней поляризацП.

НАУК0В1 РОБОТИ, що в1д0ивають ochobhI положения дисертааП

1.Вакулик В.Г., Железняк А.П., Корохин В.В., Коничек Б.В., Плужник Е.А.. Быстрый микрофотометр Астрономической обсерватории Харьковского университета // Кинематика и физика небесных тел.-1994.-т.10, No 2.-с.107-112.

2.Корохин В.В., Лкилод J1.A. Картирование фазовой зависимости яркости лунной поверхности: приведение наблюдений к стандартным условиям, построение- карт эквигонального альбедо // Кинематика и физика небесных тел.-1994.-т.10, No 2.-с.3-10.

3.Корохин В.В., Акилоб Л.А., Марченко Т.П., Стародубцева. О.М. Наблюдения Юпитера, Луны и Солнца с помощью линейного ПБС-приемника // Астрономический вестник.-1993.-т.27, Ко 3. -с.56-64.

4.Стародубцева О.М., Акилоб Л.А., KGpoxuH В.В., Тейфелъ В.Г. Пространственные и временные вариации степени линейной поляризации Юпитера в видимом спектральном диапазоне // Кинематика и физика небесных тел.-1994.-т.10, Ко 2.

-с.50-57.

13

АННОТАЦИЯ

Корахия B.B. Распределение параметров фазовой зависимости яркости по диску Луны.

Диссертация (рукопись) на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.03.03 - Гелиофизика и физика Солнечной системы, ГАО HAH Украины, Киев, 1995 г.

Запинаются 4 научные работы, посвященные фотометрии лунной поверхности и исследованию распределения параметров фазовой зависимости яркости по диску Луны.

Разработан и изготовлен на ссновз линейного ПЗС-фотоприешшка и персонального компьютера программно-аппаратный: комплекс, позволяющий решать широкий круг задач фотометрии и поляриметрии небесных тел.

Получзны распределения параметров фазовой зависимости (диффузного альбедо m и эффективного • коэффициента шероховатости (i) по, диску Луны для 1ЖМ- Предложена

методика освобождения параметров фазовой зависимости яркости от влияния макрорельефа. Одновременно с этим получена карта распределения по диску Луны углов наклона рельефа на базе 4 ил вдоль селенографической долготы.

Исследована зависимость ц °т т- Проведено двух-параметрическое оптическое районирование диска Луны с использованием параметров фазовой зависимости яркости.

ABSTRAGT

KoroMxtn V.Y. Distribution of parameters of brightness phase dependence over the lunar disk.

The dissertation (manuscript) lor competition ior the degree оf candidate of physical and mathematical sciences in speciality 01.03.03. - Heliophysics and physics oi Solar system, Main Astronomical Observatory oi Ukrainian National Academy oi Science, Kiev, 1995.

Pour scientific work are being maintained, which deal with the photometry of lunar surface and studying the dlstibution of phase dependence parameters over the lunar disk.

Hardware-software complex on the basis of a one-dimensional CCD and a personal computer has been designed and produced. It enables to solve a wide range of problems, dealt with photometry and polarlmetry of celestial bodies.

Distributions of parameters of brightness phase dependence (diffuse albedo m and effective roughness factor p.) over the lunar disk for \efi=0.76 |ш has been obtained. Method for releasing the phase dependence parameters from the effects of macrorellef is proposed. The map of distribution of slopes with the base of 4 km along selenographlc longitude has been also obtained.

The (i-m relation was investigated. Two-parameter optical division into district of lunar disk was carried out using the phase dependence parameters.

Ключов! слова: М1сяць, фотометр!я, фазова залекн1сть.