Montée de l'opposition - Opposition surge

La poussée d'opposition du sol lunaire rétroréfléchissant éclaire la zone autour de l' ombre de Buzz Aldrin .

La montée subite de l' opposition (parfois connu sous le nom d' effet de l' opposition , pic d'opposition ou effet Seeliger ) est la brillance d'une surface rugueuse, ou un objet avec de nombreuses particules , lorsqu'il est éclairé directement derrière l'observateur. Le terme est le plus largement utilisé en astronomie , où il fait généralement référence à l'augmentation soudaine et perceptible de la luminosité d'un corps céleste tel qu'une planète , une lune ou une comète lorsque son angle de phase d'observation approche de zéro. Il est ainsi nommé parce que la lumière réfléchie de la Lune et de Mars apparaît significativement plus brillante que ne le prédit la simple réflectance lambertienne lorsqu'elle est en opposition astronomique . Deux mécanismes physiques ont été proposés pour ce phénomène d'observation : le masquage d'ombre et la rétrodiffusion cohérente.

Aperçu

Astéroïde 1 Cérès , imagé par la sonde Dawn à des angles de phase de 0°, 7° et 33°. L'image de gauche à un angle de phase de 0° montre la surtension de luminosité due à l' effet d'opposition .

L'angle de phase est défini comme l'angle entre l'observateur, l'objet observé et la source de lumière. Dans le cas du système solaire, la source lumineuse est le Soleil, et l'observateur est généralement sur Terre. À un angle de phase nul, le Soleil est directement derrière l'observateur et l'objet est directement devant, entièrement illuminé.

Lorsque l'angle de phase d'un objet éclairé par le Soleil diminue, la luminosité de l'objet augmente rapidement. Ceci est principalement dû à l'augmentation de la surface éclairée, mais également en partie à la luminosité intrinsèque de la partie éclairée par le soleil. Ceci est affecté par des facteurs tels que l'angle auquel la lumière réfléchie par l'objet est observée. Pour cette raison, une pleine lune est plus de deux fois plus brillante que la lune au premier ou au troisième quartier, même si la zone visible éclairée semble être exactement deux fois plus grande.

Mécanismes physiques

Ombre qui se cache

Lorsque l'angle de réflexion est proche de l'angle auquel les rayons lumineux frappent la surface (c'est-à-dire lorsque le soleil et l'objet sont proches de l' opposition du point de vue de l'observateur), cette luminosité intrinsèque est généralement proche de son maximum. À un angle de phase de zéro degré, toutes les ombres disparaissent et l'objet est entièrement illuminé. Lorsque les angles de phase approchent de zéro, il y a une augmentation soudaine de la luminosité apparente, et cette augmentation soudaine est appelée surtension d'opposition.

L'effet est particulièrement prononcé sur les surfaces de régolithe des corps sans air dans le système solaire . La principale cause habituelle de l'effet est que les petits pores et creux d'une surface qui seraient autrement dans l'ombre à d'autres angles d'incidence s'éclairent lorsque l'observateur est presque dans la même ligne que la source d'éclairage. L'effet n'est généralement visible que pour une très petite plage d' angles de phase proches de zéro. Pour les corps dont les propriétés de réflectance ont été étudiées quantitativement, les détails de l'effet d'opposition - sa force et son étendue angulaire - sont décrits par deux des paramètres de Hapke . Dans le cas des anneaux planétaires (comme celui de Saturne ), une poussée d'opposition est due à la découverte d'ombres sur les particules de l'anneau. Cette explication a été proposée pour la première fois par Hugo von Seeliger en 1887.

Rétrodiffusion cohérente

Une théorie pour un effet supplémentaire qui augmente la luminosité pendant l'opposition est celle de la rétrodiffusion cohérente. Dans le cas de la rétrodiffusion cohérente, la lumière réfléchie est renforcée à des angles étroits si la taille des diffuseurs à la surface du corps est comparable à la longueur d'onde de la lumière et la distance entre les particules de diffusion est supérieure à une longueur d'onde. L'augmentation de la luminosité est due à la lumière réfléchie se combinant de manière cohérente avec la lumière émise.

Des phénomènes de rétrodiffusion cohérents ont également été observés au radar . En particulier, des observations récentes de Titan à 2,2 cm avec Cassini ont montré qu'un fort effet de rétrodiffusion cohérent est nécessaire pour expliquer les albédos élevés aux longueurs d'onde radar.

Les gouttelettes d'eau

Sur Terre, les gouttelettes d'eau peuvent également créer des points lumineux autour du point antisolaire dans diverses situations. Pour plus de détails, voir Heiligenschein et Glory (phénomène optique) .

Dans tout le système solaire

L'existence de la surtension d'opposition a été décrite en 1956 par Tom Gehrels lors de son étude de la lumière réfléchie par un astéroïde . Les études ultérieures de Gehrels ont montré que le même effet pouvait être démontré dans la luminosité de la lune. Il a inventé le terme « effet d'opposition » pour le phénomène, mais le « surge d'opposition » plus intuitif est maintenant plus largement utilisé.

Depuis les premières études de Gehrels, une poussée d'opposition a été notée pour la plupart des corps du système solaire sans air. Aucune augmentation de ce type n'a été signalée pour les corps avec des atmosphères significatives.

Dans le cas de la Lune , BJ Buratti et al. ont suggéré que sa luminosité augmente d'environ 40 % entre un angle de phase de 4° et un de 0°, et que cette augmentation est plus importante pour les zones montagneuses à surface plus rugueuse que pour les maria relativement lisses . Quant au mécanisme principal du phénomène, les mesures indiquent que l'effet d'opposition ne présente qu'une faible dépendance à la longueur d'onde : la surtension est 3-4% plus importante à 0,41 µm qu'à 1,00 µm. Ce résultat suggère que la principale cause de la poussée d'opposition lunaire est la dissimulation d'ombre plutôt que la rétrodiffusion cohérente.

En raison de l'effet d'opposition, plus de la moitié (53%) des découvertes d' objets proches de la Terre ont été faites dans 3,8% du ciel, dans un cône de 22,5° tourné directement à l'opposé du Soleil, et la grande majorité (87%) ont été faites dans 15% du ciel, dans un cône de 45° tourné à l'opposé du Soleil.

Voir également

Les références

Liens externes