Властивості розсіяного випромінювання малих тіл Сонячної системи

Kolokolova L., Lazarian A., Rosenbush V. Asymmetries in dust particles as a source of circular polarization in comets // Proc. 9^th International Conference on Electromagnetic and Light Scattering by Non-spherical Particles: Theory, Measurements, and Applications / Ed.: N. Voshchinnikov.?-?St.-Petersburg: VVM com. Ltd, 2006. - P. 123-126.

Rosenbush V., Mishchenko M., Kiselev N. Evidence for coherent backscattering in high-albedo atmosphereless Solar System bodies // Proc. 9^th International Conference on Electromagnetic and Light Scattering by Non-spherical Particles: Theory, Measurements, and Applications / Ed.: N. Voshchinnikov.?-?St.-Petersburg: VVM com. Ltd, 2006. - P. 239-242.

Нереферовані видання:

Розенбуш В.К., Розенбуш А.Э. Поляриметрия кометы ОказакиЛевиРуденко (1989 r) // Кометный циркуляр. - 1989. - № 408.- C. 2

Розенбуш В.К., Розенбуш А.Э. Поляриметрия кометы Леви (1990с) // Кометный циркуляр. - 1990. - № 418. - C. 3

Rosenbush V.K., Avramchuk V.V., Rosenbush A.E. The polarization opposition effects of the Galilean satellites of Jupiter // Bull. Am. Astron. Soc. - 1995. - Vol. 27, № 3. - P. 1170.

Розенбуш В.К. Літня школа “Космічні дослідження тіл Сонячної системи: Результати і перспективи” // Космічна наука і технологія. - 2006. - Т. 12, № 4. - C. 113-116.

АНОТАЦIЇ

Розенбуш В._?К. Властивості розсіяного випромінювання малих тіл Сонячної системи. Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук за спеціальністю 01.03.03 Геліофізика і фізика Сонячної системи. Головна астрономічна обсерваторія НАН України, Київ, 2006.

Дисертація присвячена дослідженню трьох популяцій малих тіл Сонячної системи - комет, астероїдів і супутників планет, які, не зважаючи на різну фізичну природу, демонструють багато спільних закономірностей у властивостях розсіяного випромінювання. Висновки дисертації ґрунтуються на дослідженні поляриметричного і фотометричного спостережного матеріалу 21 комети, 10 супутників планет та 6 астероїдів, отриманого дисертантом протягом 19882006_?рр. на різних телескопах з апертурними і панорамними приймачами випромінювання. Наведено результати комплексних досліджень опозиційних ефектів у різних тілах Сонячної системи, зокрема відкриті поляризаційні опозиційні ефекти в деяких високоальбедних об'єктах. На основі поляриметричних та фотометричних даних на малих фазових кутах виділено клас високоальбедних об'єктів (астероїди 44 Ніза і 64 Ангеліна, супутники Іо, Європа, Ганімед і Япет, А і В кільця Сатурна) з унікальними опозиційними властивостями і тим самим експериментально доведено, що механізм когерентного підсилення зворотного розсіяння є ефективним фізичним механізмом розсіяння світла в природному середовищі Сонячної системи. Проведено розділення фазових і довготних залежностей поляризації випромінювання супутників Калісто та Япета. Виявлена залишкова поляризація випромінювання супутників Іо, Європи і Ганімеда в точці інверсії, що може бути пояснено структурною і/або оптичною неоднорідністю поверхні. Запропоновано нову класифікацію комет, яка ґрунтується на властивостях розсіяного і теплового випромінювання пилу. Виявлені особливості в поляризованому випромінюванні комет, зокрема аномальна спектральна залежність лінійної поляризації, кругова поляризація випромінювання комет, орієнтація пилових частинок у кометних атмосферах, варіації поляризації під час нестаціонарних процесів у кометах. Отримані нові закономірності й ефекти у розсіяному випромінюванні вибраних астероїдів та супутників.

Ключові слова: комети, астероїди, супутники планет, пил, поляриметрія, фотометрія, опозиційні ефекти, від'ємна поляризація, лінійна поляризація, кругова поляризація.

Rosenbush V._?K. The scattered light properties of small Solar System bodies. Manuscript. Doctor degree thesis. Speciality 01.03.03 Heliophysics and physics of Solar System. Main Astronomical Observatory of National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 2006.

The thesis is devoted to investigation of the three families of small Solar system bodies, namely comets, asteroids, and planetary satellites, which in spite of different physical nature display many common properties in the scattered light. The results of the thesis are based on the observational polarimetric and photometric data of 21 comets, 10 planetary satellites, and 6 asteroids collected by author in 19882006 at different telescopes equipped by imaging and aperture photopolarimeters. The results of comprehensive investigations of the opposition effects are given. The polarization opposition effects in several high-albedo objects are discovered. On the basis of polarimetric and photometric data at small phase angles a class of high-albedo Solar system bodies, including E-type asteroids 44 Nysa and 64 Angelina, the planetary satellites Io, Europa, Ganymede, and Iapetus, the A and B rings of Saturn, with unique opposition properties is revealed and thereby it is evidenced that the renowned effect of coherent backscattering is an effective physical mechanism of light scattering in natural medium of the Solar system. The separation of the phase-angle and longitude curves of polarization was made for Callisto and Iapetus. Non-zero polarization of Io, Europa, and Ganymede at the inversion point is revealed. Such residual polarization may be produced by inhomogeneities and/or optical anisotropy of the satellite surfaces. A new classification of comets is suggested on the base of the scattered light and thermal-emission properties of cometary dust. The peculiarities in polarized light of comets were found. Among them are circular polarization, anomalous spectral dependence of linear polarization, alignment of dust particles in the cometary atmospheres, variations of polarization parameters during the non-steady-state processes in comets. New regularities and effects in the scattered light of selected asteroids and planetary satellites were found.

Key words: comets, asteroids, planetary satellites, dust, polarimetry, photometry, opposition effects, negative polarization, linear polarization, circular polarization.

Розенбуш В._?К. Свойства рассеянного излучения малых тел Солнечной системы. Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук по специальности 01.03.03 - Гелиофизика и физика Солнечной системы. - Главная астрономическая обсерватория НАН Украины, Киев, 2006.

Диссертация посвящена изучению оптических свойств избранных объектов трех популяций малых тел Солнечной системы - комет, астероидов и спутников планет, которые, несмотря на различную физическую природу, демонстрируют много общих закономерностей в свойствах рассеянного излучения. Выводы диссертации основаны на исследовании поляриметрического и фотометрического наблюдательного материала 21 кометы, 10 спутников планет и 6 астероидов, полученного автором в течение 19882006_?гг. на разных телескопах с апертурными и панорамными приемниками излучения.

Представлены результаты комплексных исследований оппозиционных эффектов (ОЭ) в разных телах Солнечной системы. Обнаружены поляризационные оппозиционные эффекты (ПОЭ) в виде вторичных минимумов отрицательной поляризации около оппозиции для Ио, Европы, Ганимеда, ведомого полушария Япета и астероидов 44 Низа и 64 Ангелина и определены их параметры. Тем самым на основе поляриметрических и фотометрических данных на малых фазовых углах выделен класс высокоальбедных объектов с уникальными оппозиционными свойствами и экспериментально доказано, что механизм когерентного усиления обратного рассеяния является эффективным физическим механизмом рассеяния света в астрономических объектах. Показано, что у среднеальбедных спутника Каллисто и астероида 4 Веста и низкоальбедного ведущего полушария Япета ПОЭ отсутствует. Получены и исследованы спектральные зависимости параметров ПОЭ и регулярной фазовой зависимости поляризации для астероида 64 Ангелина, астероидов Е-типа и галилеевых спутников Юпитера, а также спектральные зависимости параметров ОЭ яркости для больших спутников Урана. Выявлены и проанализированы сходство и различия между ОЭ для разных объектов и соответствие их существующим механизмам рассеяния света. Найденные зависимости указывают на общее происхождение фотометрических и поляриметрических оппозиционных явлений в малых телах Солнечной системы. Выявлено деление всех изученных БКТ на две группы с разными рассеивающими свойствами, что указывает на разный относительный вклад когерентного усиления обратного рассеяния и теневого эффекта в формирование ОЭ в высокоальбедных и низкоальбедных объектах. Обнаружена значимая корреляция между большой полуосью орбит малых тел Солнечной системы и амплитудой ОЭ яркости, а также между большой полуосью и градиентом поляризации в диапазоне фазовых углов 01. Обнаруженные зависимости свидетельствуют о том, что в основе ОЭ всех исследованных малых тел лежит общий физический фактор, которым может быть агрегатная структура космической пыли, и что с удалением от Солнца преобладает более примитивный и малопереработанный материал.

Получена составная фазовая зависимость поляризации излучения астероидов Е-типа в диапазоне фазовых углов 083, которая включает вторичный минимум на фазовом угле 1, регулярную ветвь отрицательной поляризации с минимумом на _min??6 и ветвь положительной поляризации с максимумом _max??71.

Разработан метод и проведено разделение фазовых и долготных зависимостей поляризации Каллисто и Япета, дано их аналитическое описание. Впервые получены фазовые и долготные зависимости поляризации для ведущего и ведомого полушарий Япета. Обнаружена остаточная поляризации излучения спутников Ио, Европы и Ганимеда в точке инверсии, что может быть объяснено структурной и/или оптической неоднородностью поверхности.

На основе исследований комет С/1990 K1 (Леви), 109P/СвифтТуттль, D/1996?Q1?(Табур), C/2001?A2 (LINEAR) и 2Р/Энке показано, что наблюдаемое различие в степени поляризации интегрального излучения комет на больших фазовых углах является артефактом, вызванным низким пространственным и спектральным разрешением аппаратуры. Предложена новая классификация комет на основе свойств рассеянного и теплового излучения пыли. К I типу относятся кометы, показывающие высокую степень поляризации в околоядерной области комы, отсутствие или слабость силикатных эмиссий, концентрацию компактных агрегатных пылинок вблизи ядра. К II типу относятся кометы, для которых характерны высокая степень поляризации по всей коме, сильные силикатные эмиссии, протяженные пылевые атмосферы с пористыми агрегатными пылинками. Эта классификация подтверждается динамическими свойствами двух групп комет.

Впервые обнаружен отрицательный градиент спектральной зависимости поляризации излучения комет 21P/ДжакобиниЦиннер, 73Р/ШвассманВахман 3 (ядра В и С) и косвенно 9P/Темпель 1. Выделена группа из пяти комет с аномальной спектральной зависимостью поляризации. По необычному химическому составу газовой составляющей эти кометы относятся к кометам пояса Койпера. Аномальная спектральная зависимость поляризации комет независимо подтверждает, что различия в свойствах пыли также связаны с местами образования комет.

Измерена круговая поляризация излучения комет С/1995?O1?(ХейлБопп), D/1999?S4?(LINEAR) и C/2001 Q4 (NEAT), получено ее пространственное распределение по коме. Впервые выявлено, что во всех исследованных кометах круговая поляризация является преимущественно левосторонней. Впервые получена составная фазовая зависимость степени круговой поляризации излучения комет, согласно которой абсолютная величина степени поляризации линейно увеличивается с фазовым углом, достигая значения -0.4% на _??120. Показано, что круговая поляризация излучения кометы D/1999?S4?(LINEAR) может возникать вследствие рассеяния света на частично ориентированных агрегатных частицах и/или рассеяния на оптически активных частицах. Согласно расчетам, круговая поляризация света, рассеянного на оптически активных (органических) частицах, составляет 0.15% на _??120, что близко к наблюдаемой величине круговой поляризации в комете D/1999 S4 (LINEAR).

Ключевые слова: кометы, астероиды, спутники планет, пыль, поляриметрия, фотометрия, оппозиционные эффекты, отрицательная поляризация, линейная поляризация, круговая поляризация.

Размещено на Allbest.ru