ალბედო

ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -  

                                 ალბედო

ალბედოს ცვლილება გრენლანდიაში: რუკა გვიჩვენებს განსხვავებას 2011 წლის ზაფხულში ასახული გრენლანდიის მზის შუქის რაოდენობას შორის 2000 წლიდან 2006 წლამდე ასახულ საშუალო პროცენტთან შედარებით.

ალბედო (/ælˈbiːdoʊ/; ლათინურიდან albedo „სითეთრე“) არის მზის სინათლის ფრაქცია, რომელიც დიფუზურად აირეკლება სხეულის მიერ. იგი იზომება სკალაზე 0-დან (შეესაბამება შავ სხეულს, რომელიც შთანთქავს ყველა მოხვედრილ გამოსხივებას) 1-მდე (შეესაბამება სხეულს, რომელიც ასახავს ყველა ინციდენტურ გამოსხივებას).

ზედაპირის ალბედო განისაზღვრება, როგორც Je რადიოაქტიურობის თანაფარდობა Ee-ის დასხივებასთან (ნაკადი ერთეულ ფართობზე) ზედაპირის მიერ მიღებული. ასახული პროპორცია განისაზღვრება არა მხოლოდ თავად ზედაპირის თვისებებით, არამედ მზის რადიაციის სპექტრული და კუთხური განაწილებით, რომელიც აღწევს დედამიწის ზედაპირს. ეს ფაქტორები განსხვავდება ატმოსფერული შემადგენლობის, გეოგრაფიული მდებარეობისა და დროის მიხედვით (იხ. მზის პოზიცია). მიუხედავად იმისა, რომ ორ ნახევარსფერული არეკვლა გამოითვლება დაცემის ერთი კუთხისთვის (ანუ, მზის მოცემული პოზიციისთვის), ალბედო არის არეკვლის მიმართული ინტეგრაცია მზის ყველა კუთხეზე მოცემულ პერიოდში. დროითი გარჩევადობა შეიძლება მერყეობდეს წამებიდან (როგორც მიღებულია ნაკადის გაზომვებიდან) დღიურ, ყოველთვიურ ან წლიურ საშუალო მაჩვენებლებამდე.

თუ არ არის მოცემული კონკრეტული ტალღის სიგრძისთვის (სპექტრული ალბედო), ალბედო ეხება მზის გამოსხივების მთელ სპექტრს. გაზომვის შეზღუდვების გამო, ის ხშირად მოცემულია იმ სპექტრისთვის, რომელშიც მზის ენერგიის უმეტესი ნაწილი აღწევს ზედაპირს (0.3-დან 3 μm-მდე). ეს სპექტრი მოიცავს ხილულ სინათლეს (0,4–0,7 μm), რაც განმარტავს, თუ რატომ ჩანს დაბალი ალბედოს მქონე ზედაპირები ბნელი (მაგ. ხეები შთანთქავენ ყველაზე მეტ რადიაციას), ხოლო მაღალი ალბედოს მქონე ზედაპირები ნათელია (მაგ., თოვლი ასახავს ყველაზე რადიაციას).

ყინულ-ალბედოს უკუკავშირი არის დადებითი უკუკავშირის კლიმატის პროცესი, სადაც ყინულის ქუდების, მყინვარების და ზღვის ყინულის არეალის ცვლილება ცვლის პლანეტის ალბედოს და ზედაპირის ტემპერატურას. ყინული ძალიან ამრეკლავია, ამიტომ ის უფრო მეტ მზის ენერგიას ასახავს კოსმოსში, ვიდრე სხვა ტიპის ხმელეთზე ან ღია წყალში. ყინულის ალბედოს გამოხმაურება მნიშვნელოვან როლს ასრულებს გლობალური კლიმატის ცვლილებაში.

ალბედო მნიშვნელოვანი კონცეფციაა კლიმატოლოგიაში, ასტრონომიასა და გარემოს მენეჯმენტში. დედამიწის საშუალო ალბედო ზედა ატმოსფეროდან, მისი პლანეტარული ალბედო, არის 30-35% ღრუბლის საფარის გამო, მაგრამ ფართოდ განსხვავდება ადგილობრივად ზედაპირზე სხვადასხვა გეოლოგიური და ეკოლოგიური მახასიათებლების გამო.

იხ. ვიდეო - ClimateBits: Albedo - This video explains albedo - the concept that the brightness of the Earth system (atmosphere, ocean, land surfaces) determines how much incoming solar energy is immediately reflected back to space. Reflected shortwave energy and land albedo products demonstrate the seasonal and geographic variability of this critical climate process. For more information, visit http://climatebits.org

ნებისმიერი ალბედო ხილულ შუქზე მოდის დაახლოებით 0,9-დან ახალი თოვლისთვის და დაახლოებით 0,04-მდე ნახშირისთვის, ერთ-ერთი ყველაზე ბნელი ნივთიერება. ღრმად დაჩრდილულ ღრუებს შეუძლიათ მიაღწიონ ეფექტურ ალბედოს, რომელიც უახლოვდება შავი სხეულის ნულს. შორიდან დანახვისას, ოკეანის ზედაპირს აქვს დაბალი ალბედო, ისევე როგორც ტყეების უმეტესობას, მაშინ როცა უდაბნო უბნებს აქვთ ყველაზე მაღალი ალბედო რენდფორმებს შორის. მიწის ფართობების უმეტესობა ალბედოს დიაპაზონშია 0.1-დან 0.4-მდე. დედამიწის საშუალო ალბედო არის დაახლოებით 0,3. ეს გაცილებით მაღალია, ვიდრე ოკეანეში, პირველ რიგში ღრუბლების წვლილის გამო.

დედამიწის ზედაპირის ალბედო რეგულარულად ფასდება დედამიწის დაკვირვების სატელიტური სენსორების მეშვეობით, როგორიცაა NASA-ს MODIS ინსტრუმენტები Terra და Aqua თანამგზავრებზე და CERES ინსტრუმენტი Suomi NPP-ზე და JPSS-ზე. ვინაიდან არეკლილი გამოსხივების რაოდენობა იზომება მხოლოდ ერთი მიმართულებით თანამგზავრის მიერ და არა ყველა მიმართულებით, მათემატიკური მოდელი გამოიყენება სატელიტური არეკვლის გაზომვების ნიმუშის ნაკრების გადასაყვანად მიმართულ-ნახევარსფერული არეკვლისა და ორ ნახევარსფეროში ასახვის შეფასებად . ეს გამოთვლები ეფუძნება ორმხრივი არეკვლის განაწილების ფუნქციას (BRDF), რომელიც აღწერს, თუ როგორ დამოკიდებულია მოცემული ზედაპირის არეკვლა დამკვირვებლის ხედვის კუთხეზე და მზის კუთხეზე. BDRF-ს შეუძლია ხელი შეუწყოს ასახვის დაკვირვების ალბედოს თარგმნას.

დედამიწის ზედაპირის საშუალო ტემპერატურა მისი ალბედოსა და სათბურის ეფექტის გამო ამჟამად არის დაახლოებით 15 °C (59 °F). თუ დედამიწა მთლიანად გაყინული იქნებოდა (და, შესაბამისად, უფრო ამრეკლავი), პლანეტის საშუალო ტემპერატურა დაეცემა -40 °C-ზე (−40 °F) ქვემოთ. თუ მხოლოდ კონტინენტური ხმელეთის მასები დაფარული იქნებოდა მყინვარებით, პლანეტის საშუალო ტემპერატურა დაეცემა დაახლოებით 0 °C-მდე (32 °F).[19] ამის საპირისპიროდ, თუ მთელი დედამიწა დაფარული იქნებოდა წყლით - ეგრეთ წოდებული ოკეანის პლანეტა - საშუალო ტემპერატურა პლანეტაზე გაიზრდებოდა თითქმის 27 °C-მდე (81 °F).

2021 წელს მეცნიერებმა განაცხადეს, რომ დედამიწა ორი ათწლეულის განმავლობაში (1998–2017) დაბნელდა ~0,5%-ით, რაც გაზომილია დედამიწის სინათლით თანამედროვე ფოტომეტრული ტექნიკის გამოყენებით. ეს შეიძლება გამოწვეული იყოს როგორც კლიმატის ცვლილებით, ასევე გლობალური დათბობის მნიშვნელოვანი ზრდით. თუმცა, კლიმატის ცვლილებასთან კავშირი დღემდე არ არის შესწავლილი და გაურკვეველია წარმოადგენს თუ არა ეს მიმდინარე ტენდენციას.

Sample albedos

Surface	Typical albedo
Fresh asphalt	0.04
Open ocean	0.06
Worn asphalt	0.12
Conifer forest, summer	0.08, 0.09 to 0.15
Deciduous forest	0.15 to 0.18
Bare soil	0.17
Green grass	0.25
Desert sand	0.40
New concrete	0.55
Ocean ice	0.50 to 0.70
Fresh snow	0.80
Aluminum	0.85

ალბედოს ნიმუშები

ტიპიური ზედაპირი

ალბედო

ახალი ასფალტი 0.04

ღია ოკეანე 0.06

ნახმარი ასფალტი 0.12

წიწვოვანი ტყე,

ზაფხული 0.08, [9] 0.09-დან 0.15-მდე 

ფოთლოვანი ტყე 0,15-დან 0,18-მდე

შიშველი ნიადაგი 0.17 

მწვანე ბალახი 0.25

უდაბნოს ქვიშა 0.40

ახალი ბეტონი 0.55[11]

ოკეანის ყინული 0.50-დან 0.70-მდე

ახალი თოვლი 0.80

ალუმინი 0.85

ალმერიის სათბურები, ესპანეთი

ადამიანის საქმიანობა (მაგ., ტყეების განადგურება, მიწათმოქმედება და ურბანიზაცია) ცვლის ალბედოს სხვადასხვა ტერიტორიებს მთელს მსოფლიოში. Campra et al.-ის თანახმად, ადამიანის ზემოქმედებამ „ხმელეთის ზედაპირის ფიზიკურ თვისებებზე შეიძლება შეაფერხოს კლიმატი დედამიწის რადიაციული ენერგიის ბალანსის შეცვლით“ თუნდაც მცირე მასშტაბით ან თანამგზავრების მიერ გამოვლენის გარეშე.

ათიათასობით ჰექტარი სათბური ესპანეთში, ალმერიაში ქმნის გათეთრებული პლასტმასის სახურავების დიდ სივრცეს. 2008 წელს ჩატარებულმა კვლევამ აჩვენა, რომ ამ ანთროპოგენურმა ცვლილებამ შეამცირა მაღალი ალბედოს არეალის ადგილობრივი ზედაპირის ტემპერატურა, თუმცა ცვლილებები ლოკალიზებული იყო.[ შემდგომმა კვლევამ აჩვენა, რომ "CO2-ეკვ. გამონაბოლქვი, რომელიც დაკავშირებულია ზედაპირის ალბედოს ცვლილებებთან, მიწის ტრანსფორმაციის შედეგია" და შეუძლია შეამციროს ზედაპირის ტემპერატურის მატება, რომელიც დაკავშირებულია კლიმატის ცვლილებასთან.

აღმოჩნდა, რომ ურბანიზაცია ზოგადად ამცირებს ალბედოს (ჩვეულებრივ 0,01-0,02-ით დაბალია, ვიდრე მიმდებარე კულტურები), რაც ხელს უწყობს გლობალურ დათბობას. ურბანულ რაიონებში ალბედოს მიზანმიმართულად გაზრდამ შეიძლება შეამციროს ურბანული სითბოს კუნძული. ოუიანგი და სხვ. შეფასდა, რომ გლობალური მასშტაბით, „ალბედოს ზრდა 0.1-ით მთელ მსოფლიოში ურბანულ რაიონებში გამოიწვევს გაგრილების ეფექტს, რომელიც ექვივალენტურია ~44 გტ CO2-ის ემისიების შთანთქმის“.

დედამიწის ზედაპირის ალბედოს განზრახ გაძლიერება, მის დღის თერმულ გამონაბოლქვასთან ერთად, შემოთავაზებულია, როგორც მზის რადიაციის მართვის სტრატეგია ენერგეტიკული კრიზისებისა და გლობალური დათბობის შესამცირებლად, რომელიც ცნობილია როგორც პასიური დღის რადიაციული გაგრილება (PDRC). PDRC-ების ფართოდ განხორციელებისკენ მიმართული ძალისხმევა შეიძლება ფოკუსირებული იყოს ზედაპირების ალბედოს მაქსიმალურ გაზრდაზე ძალიან დაბალიდან მაღალ მნიშვნელობებამდე, სანამ თერმული გამოსხივება მინიმუმ 90% იქნება მიღწეული.

იხ.ვიდეო - Что такое Альбедо?

ასტრონომიაში, ტერმინი ალბედო შეიძლება განისაზღვროს რამდენიმე განსხვავებული გზით, რაც დამოკიდებულია გამოყენებული ელექტრომაგნიტური გამოსხივების ტალღის სიგრძეზე.

 

მთვარე ტიტანი სატურნზე უფრო ბნელია, მიუხედავად იმისა, რომ ისინი მზის შუქს ერთნაირი რაოდენობით იღებენ. ეს გამოწვეულია ალბედოს სხვაობით (0,22 გეომეტრიულ ალბედოსთან შედარებით 0,499).

ოპტიკური ან ვიზუალური ალბედო

პლანეტების, თანამგზავრების და ისეთი მცირე პლანეტების ალბედოები, როგორიცაა ასტეროიდები, შეიძლება გამოყენებულ იქნას მათი თვისებების შესახებ ბევრი დასკვნისთვის. ალბედოსების შესწავლა, მათი დამოკიდებულება ტალღის სიგრძეზე, განათების კუთხეზე („ფაზის კუთხე“) და დროის ცვალებადობაზე აყალიბებს ფოტომეტრიის ასტრონომიული ველის ძირითად ნაწილს. მცირე და შორეულ ობიექტებზე, რომელთა გადაჭრა შეუძლებელია ტელესკოპებით, ბევრი რამ, რაც ჩვენ ვიცით, მათი ალბედოსების შესწავლიდან მოდის. მაგალითად, აბსოლუტურ ალბედოს შეუძლია მიუთითოს მზის სისტემის გარე ობიექტების ზედაპირული ყინულის შემცველობა, ალბედოს ცვალებადობა ფაზის კუთხით გვაძლევს ინფორმაციას რეგოლითის თვისებების შესახებ, ხოლო უჩვეულოდ მაღალი რადარის ალბედო მიუთითებს ასტეროიდებში მეტალის მაღალ შემცველობაზე.

ენცელადუსი, სატურნის მთვარე, აქვს ერთ-ერთი ყველაზე ცნობილი ოპტიკური ალბედო მზის სისტემის ნებისმიერ სხეულს შორის, ალბედოს 0,99. კიდევ ერთი თვალსაჩინო მაღალი ალბედოს სხეული არის ერისი, ალბედოს 0,96-ით. ბევრ პატარა ობიექტს გარე მზის სისტემაში და ასტეროიდთა სარტყელში აქვს დაბალი ალბედო დაახლოებით 0,05-მდე. ტიპიური კომეტის ბირთვს აქვს ალბედო 0,04. ითვლება, რომ ასეთი ბნელი ზედაპირი მიუთითებს პრიმიტიულ და ძლიერ კოსმოსურ ზედაპირზე, რომელიც შეიცავს ორგანულ ნაერთებს.

მთვარის საერთო ალბედო გაზომილია დაახლოებით 0,14,  მაგრამ ის მკაცრად მიმართული და არალამბერტიანია, ასევე გამოხატავს ძლიერ ოპოზიციურ ეფექტს. მიუხედავად იმისა, რომ ასეთი არეკვლის თვისებები განსხვავდება ნებისმიერი ხმელეთის რელიეფისგან, ისინი დამახასიათებელია მზის სისტემის უჰაერო სხეულების რეგოლითური ზედაპირებისთვის.

ორი ჩვეულებრივი ოპტიკური ალბედო, რომლებიც გამოიყენება ასტრონომიაში, არის (V-ზოლიანი) გეომეტრიული ალბედო (სიკაშკაშის გაზომვა, როდესაც განათება მოდის უშუალოდ დამკვირვებლის უკან) და ბონდის ალბედო (ასახავს ელექტრომაგნიტური ენერგიის მთლიან პროპორციას). მათი მნიშვნელობები შეიძლება მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდეს, რაც დაბნეულობის საერთო წყაროა.

პლანეტის გეომეტრიული ბმა

მერკური 0,142  0,088  ან 0,068

ვენერა 0,689  0,76  ან 0,77

დედამიწა 0.434 0.306 

მარსი 0,170  0,250 

იუპიტერი 0,538  0,503±0,012 

სატურნი 0,499  0,342 

ურანი 0,488 0,300 

ნეპტუნი 0,442  0,290 

დეტალურ კვლევებში, ასტრონომიული სხეულების მიმართულების არეკვლის თვისებები ხშირად გამოიხატება ხუთი ჰაპკე პარამეტრით, რომლებიც ნახევრად ემპირიულად აღწერს ალბედოს ცვალებადობას ფაზის კუთხით, რეგოლითის ზედაპირების წინააღმდეგობის ეფექტის დახასიათების ჩათვლით. ამ ხუთი პარამეტრიდან ერთ-ერთი არის ალბედოს კიდევ ერთი ტიპი, რომელსაც ეწოდება ერთგაფანტული ალბედო. იგი გამოიყენება მცირე ნაწილაკებზე ელექტრომაგნიტური ტალღების გაფანტვის დასადგენად. ეს დამოკიდებულია მასალის თვისებებზე (რეფრაქციების ინდექსი), ნაწილაკების ზომაზე და შემომავალი გამოსხივების ტალღის სიგრძეზე.

მნიშვნელოვანი კავშირი ობიექტის ასტრონომიულ (გეომეტრიულ) ალბედოს, აბსოლუტურ სიდიდესა და დიამეტრს შორის მოცემულია

სადაც   არის ასტრონომიული ალბედო,  არის დიამეტრი კილომეტრებში, და  არის აბსოლუტური სიდიდე.