Словарный запас людей сильно разнится. Студент, ученый или разнорабочий отличаются друг от друга по эрудиции как Эллочка-людоедка от современного человека. И неважно, идет ли речь о научной терминологии, молодежном сленге или обычном русском мате. Сегодня мы расскажем вам о том, что такое "альбедо", и какую роль оно играет в различных ситуациях.
Физика
Если говорить об истинном значении слова "альбедо", это физическая величина, которая характеризует отражающие свойства поверхности. Альбедо поверхности будет отличаться для разных диапазонов длины волны света и спектральных характеристик тела. Если углубляться в детали, то эту величину можно разбить на три различных типа.
Нормальное альбедо
Истинное (нормальное) альбедо - это коэффициент, который показывает, насколько сильно рассеивается падающий свет из-за отражения от поверхности. Вычислить его можно через отношение падающего светового потока к отраженному. Несмотря на то что существует формула и задачи на вычисление этого коэффициента, в обычной ситуации данная величина определяется либо с помощью прибора (альбедометра), либо с помощью готовой таблицы с наиболее распространенными веществами.
Геометрическое
Когда речь заходит об астрономии величинах подобного масштаба, то утверждать что-либо очень сложно. Говоря про астрономические величины, альбедо - это соотношение освещенности возле поверхности Земли и величины освещенности, которую можно было бы получить, разместив вместо планеты абсолютно белый экран того же размера и в той же фазе. В большинстве случаев альбедо уже посчитано и может быть взято из готовых таблиц.
Бондовское
Сферическое альбедо - это величина, определяемая соотношением рассеиваемого света к потоку, падающему на тело. Ее можно вычислить как для определенного диапазона, так и для всего спектра. Данные величины также давно просчитаны. Например, сферическое альбедо Земли составляет примерно 0,29.
Деталь
С первого взгляда может показаться, что сейчас пойдет речь о каком-либо механизме или устройстве, но это не так. Все та же астрономия. Деталью альбедо называют область на небесном теле, которая ярко выделяется на окружающем фоне, независимо от того, темнее она или ярче. Обычно данный термин применяется к образованиям, которые нельзя объяснить с точки зрения геологии и рельефа планеты.
Данное понятие постепенно устаревает. С развитием телескопов и другой аппаратуры, помогающей изучать небесные тела, деталью стали называть временно неизученные участки поверхности, а термин остался только в употреблении астрономов-любителей.
В игре "Ведьмак 3"
Красота слова, его произношение и "загадочность" часто влияют на разработчиков игр и развлекательных приложений. Не обошла эта участь и слово "альбедо". Игра "Ведьмак 3" также использует данное понятие, но далеко не в его первоначальном значении. И даже не в метафоричном, чтобы указать на что-то значительное, выделяющееся.
В Witcher 3 рассматриваемое слово используется для обозначения алхимической смеси, которая нужна при создании различных зелий, бомб и экипировки. Даже сам порошок грязно серого цвета похож больше на порох, чем на пыль далеких планет.
Как получить в игре?
Этот немаловажный вопрос волнует многих геймеров, ведь без данного материала практически невозможно нормально проходить игру - без хороших доспехов вас будут постоянно убивать, без сильных взрывчатых веществ тяжело уничтожать группы монстров, а без зелий меч будет наносить мало урона боссам. Существует два пути решения этой проблемы.
- Купить ингредиент. У продвинутых травников и корчмарей есть внушительные запасы данного вещества. Кроме того, вы можете раздобыть материал у старой знакомой Кейры Мец.
- Сделать самостоятельно. Рецепт альбедо можно обнаружить в стартовой локации "Белый сад". Он находится в восточной части карты, чуть западнее от домика, с двумя солдатами по второстепенному квесту, в котором надо искать с собакой пропавших на поле боя воинов.
Однако приготовление порошка не так просто. Вам потребуется множество различных ингредиентов. Каких именно?
- Эликсир "Белая чайка". Его создание также потребует от игрока неимоверного количества реагентов и в первую очередь алкоголя.
- Вороний глаз.
- Корень зарника.
- Омела.
- Цветок двустрела.
- Сенжигрон.
В результате к концу игры вы сможете приготовить всего несколько пригоршней, но этого будет достаточно для удовлетворения всех необходимых потребностей.
Медицина
Вряд ли человек, производящий медицинское оборудование или медикаменты, на самом деле знал значение слова "альбедо", но его благозвучное произношение не ускользнуло от внимания одного рекламного отдела, в результате чего мы имеем компанию, занимающуюся производством и продажей медицинского оборудования.
Ультразвуковой ингалятор "Альбедо" - устройство, которое позволяет из жидкого лекарства сделать аэрозоль. К сожалению, найти правдивые отзывы об этом приборе очень тяжело, поэтому ограничимся общим описанием.
Ингаляторы "Альбедо" выполняют функции стационарного устройства как для домашнего использования, так и для медицинских учреждений. При применении специальных аксессуаров можно сделать даже собственную галокамеру или помещение для групповой терапии. Естественно, подобное многофункциональное устройство не может стоить слишком дешево. Ценовой диапазон колеблется в районе 20000 рублей, что может стать проблемой для обычно потребителя, но достаточно бюджетной для медицинских организаций.
Настольная игра
Фанатам игр в реальности тоже есть чем поживиться. "Альбедо" - серия комиксов про фурри-миры, выпускавшаяся с 1983 по 2005 год. Это научно-фантастическое произведение про удаленный участок космоса, населенный удивительными антропоморфными животными. Основные события разворачиваются вокруг политической обстановки.
У настольной игры "Альбедо" довольно сложные правила, для описания которых выпускались отдельные журналы и книги. Всего существует три издания, последнее из которых датируется 2005 годом. Несмотря на то что игры принадлежат одной серии, в них делается упор на различные составляющие. Например, первая редакция от 1988 выделяется рандомной генерацией персонажа. Вторая часть больше похожа на классические компьютерные РПГ вроде "Фоллаута 1". Что же касается третьего издания, то в нем делается упор на взаимодействие тактических групп. Одной из главных "фишек" серии стала смертность персонажей. Кроме того, в ней используются не только физические параметры персонажей, но и такие качества, как стрессоустойчивость и мотивация. В свое время это стало целым прорывом в индустрии настольных играх.
К сожалению, данная игра давно не выпускается. Найти ее можно разве что на частных аукционах либо в перепродаже на сайтах вроде Ebay.
Альбедо
(от позднелат. albedo, белизна)
Доля падающего потока излучения или частиц, отраженная поверхностью тела. Различают несколько видов альбедо. Истинное (или ламбертово ) альбедо , совпадающее с коэффициентом диффузного отражения, - это отношение потока, рассеянного плоским элементом поверхности во всех направлениях, к падающему на него потоку. Если поверхность освещается и наблюдается вертикально, то такое истинное альбедо называют нормальным . Для света нормальное альбедо чистого снега около 1.0, а древесного угля около 0.04.
Значение альбедо зависит от спектра падающего излучения и от свойств поверхности. Поэтому отдельно измеряют альбедо для разных спектральных диапазонов (оптическое, ультрафиолетовое, инфракрасное ), поддиапазонов (визуальное, фотографическое) и даже для отдельных длин волн (монохроматическое альбедо ).
В астрономии часто используют геометрическое , или плоское альбедо - отношение освещенности у Земли (т.е., блеска), создаваемой планетой в полной фазе, к освещенности, которую создал бы плоский абсолютно белый экран того же размера, что и планета, отнесенный на ее место и расположенный перпендикулярно лучу зрения и солнечным лучам. Визуальное геометрическое альбедо Луны 0.12; Земли 0.367.
Для расчета энергетического баланса планет используется сферическое альбедо ("альбедо Бонда "), введенное американским астрономом Д.Ф.Бондом (1825-1865) в 1861 г. Это отношение отраженного всей планетой потока излучения к падающему на нее потоку. Бондовское альбедо Земли около 0.39, у лишенной атмосферы Луны оно 0.067, а у покрытой облаками Венеры 0.77.
Суммарная радиация, достигающая земной поверхности, не поглощается ею полностью, а частично отражается от земли. Поэтому при расчетах прихода солнечной энергии для какого-нибудь места необходимо принимать во внимание отражательную способность земной поверхности. Отражение радиации происходит также и от поверхности облаков. Отношение величины всего потока коротковолновой радиации Rк, отраженного данной поверхностью по всем направлениям, к потоку радиации Q, падающему на эту поверхность, называется альбедо (А) данной поверхности. Эта величина
показывает, какая часть падающей на поверхность лучистой энергии отражается от нее. Часто величину альбедо выражают в процентах. Тогда
(1.3)
В табл. № 1.5 приводятся величины альбедо различных видов земной поверхности. Из данных табл. № 1.5 видно, что наибольшей отражательной способностью обладает свежевыпавший снег. В отдельных случаях наблюдалась величина альбедо снега до 87%, а в условиях Арктики и Антарктики даже до 95%. Слежавшийся, подтаявший и тем более загрязненный снег отражает уже гораздо меньше. Альбедо различных почв и растительного покрова, как следует из табл. № 4, отличаются сравнительно незначительно. Многочисленные исследования показали, что величина альбедо часто изменяется в течение суток.
При этом наибольшие значения альбедо отмечаются утром и вечером. Объясняется это тем, что отражательная способность шероховатых поверхностей зависит от угла падения солнечных лучей. При отвесном падении солнечные лучи проникают глубже в растительный покров и там поглощаются. При малой высоте солнца лучи меньше проникают внутрь растительности и в большей мере отражаются от ее поверхности. Альбедо водных поверхностей в среднем меньше, чем альбедо поверхности суши. Объясняется это тем, что солнечные лучи (коротковолновая зелено-голубая часть солнечного спектра) в значительной мере проникают в прозрачные для них верхние слои воды, где рассеиваются и поглощаются. В связи с этим на отражательную способность воды оказывает влияние степень ее мутности.
Таблица № 1.5
Для загрязненной и мутной воды величины альбедо заметно возрастает. Для рассеянной радиации альбедо воды в среднем около 8-10%. Для прямой солнечной радиации альбедо водной поверхности зависит от высоты солнца: с уменьшением высоты солнца величина альбедо увеличивается. Так, при отвесном падении лучей отражается только около 2-5%. При низком положении солнца над горизонтом отражается 30-70%. Очень велика отражательная способность облаков. В среднем альбедо облаков около 80%. Зная величину альбедо поверхности и значение суммарной радиации, можно определить количество радиации, поглощенной данной поверхностью. Если А - альбедо, то величина а = (1-А) представляет собой коэффициент поглощения данной поверхности, показывающий, какая часть падающей на эту поверхность радиации ею поглощается.
Например, если на поверхность зеленой травы (А = 26%) падает поток суммарной радиации Q = 1,2 кал/см 2 мин, то процент поглощенной радиации будет
Q = 1- А = 1 - 0,26 = 0,74, или а = 74%,
а величина поглощенной радиации
В погл = Q (1 - А) = 1,2 ·0,74 = 0,89 кал\см2 ·мин.
Альбедо поверхности воды в большой степени зависит от угла падения солнечных лучей, поскольку чистая вода отражает свет по закону Френеля.
Приположении Солнца в зените альбедо поверхности спокойного моря равна0,02. При росте зенитного угла СолнцаZ п альбедо увеличивается и достигает 0,35 приZ п =85.Волнение моря приводит к изменению Z п , и существенно уменьшает диапазон значений альбедо, поскольку оно увеличивается при больших Z n благодаря увеличению вероятности попадания лучей на наклоую волновую поверхность.Волнение влияет на отражающих способность не только из-занаклона поверхности волны относительно солнечных лучей, но и за счет образованием пузырей воздуха в воде. Эти пузыри в значительной степени рассеивают свет, увеличивая рассеяннуюрадиацию выходящего из моря. Поэтому при больших волнениях моря, когдавозникает пена и барашки, альбедо под влиянием обоих факторов увеличивается.Рассеянная радиация поступает к поверхности воды под разными углами.Интенсивность лучей различных направлений изменяется при изменении высоты Солнца, от которой зависит, как известно, интенсивность рассеивания солнечной радиации при безоблачном небе. Она зависит также от распределения облаков на небе. Поэтому альбедо поверхности моря для рассеянной радиации не является постоянным. Но границы его колебания более узкие 1 от 0,05 до 0,11.Следовательно, альбедо поверхности воды для суммарной радиации изменяется в зависимости от высоты Солнца, соотношение между прямой и рассеянной радиации, волнения поверхности моря.Надо иметь в виду, что северные части океанов в большой степени покрыты морским льдом. В таком случае надо учитывать и альбедо льда. Как известно, значительные пространства земной поверхности, особенно в средних и высоких широтах, покрытые облаками, которые очень отражают солнечную радиацию. Поэтому знания о альбедо облачности вызывают большой интерес. Были проведены специальные измерения альбедо облаков с помощью самолетов и аэростатов. Они показали, что альбедо облаков зависит от их формы и толщины.Наибольшие значения имеет альбедо высоко-кучевых и слоисто-кучевых облаков.Например, при толщине 300 м альбедо Ас находится в границах 71-73%, Sс - 56-64%, смешанных облаков Сu - Sс - около 50%.
Наиболееполные данные о альбедо облаков полученные в Украине. Зависимость альбедо и функции пропускания р от толщины облаков, является результатомсистематизации данных измерений, приводится в табл. 1.6. Как видно, рост толщины облаков приводит к увеличению альбедо и уменьшение функции пропускания.
Среднеезначение альбедо для облаков St при средней толщине 430 м равна 73%, для облаковS с при среднейтолщине 350м - 66%, а функции пропускания для указанных облаков равны соответственно 21 й 26%.
Альбедо облаков зависит от альбедо земной поверхности r 3 , над которой располагается облако. С физической точки зрения понятно, что чем большеr 3 , тем больше поток отраженной радиации, проходящей вверх через верхнюю границуоблака. Поскольку альбедо - это отношение этого потока до поступающего, то увеличение альбедо земной поверхности приводит к увеличению альбедо облаков.Исследование свойств облаков отражать солнечную радиацию проводились с помощью искусственных спутников Земли путем измерения яркости облаков.Средние значения альбедо облаков, полученные по этим данным, приводятся в табл.1.7.
Таблиця 1.7 - Средние значения альбедо облаков разных форм
По этим данным альбедо облаков колеблется от 29 до 86%. Обращает внимание тот факт, что перистые облака имеют небольшое альбедо по сравнению с другими формами облаков (за исключением кучевых). Только перисто-слоистые облака, которые имеют большую толщину, в значительной степени отражают солнечную радиацию(r= 74%).
Когда астрономы говорят об отражательных свойствах поверхности планет и спутников, они часто используют термин альбедо. Однако, обратившись за разъяснением этого понятия к справочникам и энциклопедиям, мы узнаем, что существует множество различных видов альбедо: истинное, видимое, нормальное, плоское, монохроматическое, сферическое и так далее. Есть от чего загрустить. Поэтому давайте попробуем разобраться в этом круговороте терминов.
Само слово "альбедо" идет от латинского albedo - белизна. В самом общем виде так называют долю упавшего излучения, отраженного твердой поверхностью или рассеянного полупрозрачным телом. Поскольку величина отраженного излучения не может превосходить величину падающего излучения, то это отношение, то есть альбедо, всегда заключено в пределах от 0 до 1. Чем выше его значение, тем большая доля падающего света будет отражена.
Видимость всех несамосветящихся тел полностью определяется их альбедо, то есть их отражательной способностью. Можно даже сказать, что мы просто не видели бы несамосветящиеся предметы, если бы они не могли отражать свет. Благодаря этому свойству мы "на глаз" определяем форму тела, природу материала, его твердость и другие характеристики. Впрочем, умело подобранное альбедо может и скрыть от нас предмет - вспомните военный камуфляж или самолет-невидимку "Стелс". При исследовании тел Солнечной системы измерение альбедо помогает выяснять природу материала, находящегося на поверхности небесного тела, его структуру и даже химический состав.
Мы легко отличаем снег от асфальта потому, что снег почти полностью отражает свет, а асфальт почти полностью его поглощает. Однако мы также легко отличим снег от листа полированного алюминия, хотя оба они почти полностью отражают свет. Значит, только знания доли отраженного света еще не достаточно, чтобы судить о природе материала. Снег рассеивает свет диффузно, во все стороны, а алюминий отражает зеркально. Чтобы учесть эти и другие особенности отражения, различают несколько видов альбедо.
Истинное (абсолютное) альбедо совпадает с так называемым коэффициентом диффузного отражения: это отношение потока, рассеянного плоским элементом поверхности во всех направлениях, к падающему на него потоку.
Чтобы измерить истинное альбедо, требуются лабораторные условия, ведь необходимо учесть свет, рассеянный телом во всех направлениях. Для "полевых" условий более естественным является видимое альбедо - отношение яркости плоского элемента поверхности, освещенного параллельным пучком лучей, к яркости абсолютно белой поверхности, расположенной перпендикулярно к лучам и имеющей истинное альбедо, равное единице.
Если поверхность освещается и наблюдается под углом в 90 градусов, то ее видимое альбедо называют нормальным . Нормальное альбедо чистого снега приближается к 1.0, а древесного угля - около 0.04.
В астрономии часто используют геометрическое (плоское) альбедо - отношение освещенности на Земле, создаваемой планетой в полной фазе, к освещенности, которую создал бы плоский абсолютно белый экран того же размера, что и планета, отнесенный на ее место и расположенный перпендикулярно лучу зрения и солнечным лучам. Физическое понятие "освещенность" астрономы обычно выражают своим словом "блеск" и измеряют его в звездных величинах.
Ясно, что значение альбедо влияет на блеск небесных объектов так же сильно, как их размер и положение в Солнечной системе. Например, если бы астероиды Цереру и Весту расположить рядом, то их блеск был бы почти одинаковым, хотя диаметр Цереры вдвое больше, чем у Весты. Дело в том, что поверхность Цереры значительно хуже отражает свет: альбедо Весты около 0.35, а у Цереры только 0.09.
Значение альбедо зависит как от свойств поверхности, так и от спектра падающего излучения. Поэтому отдельно измеряют альбедо для разных спектральных диапазонов (оптическое, ультрафиолетовое, инфракрасное и так далее) или даже для отдельных длин волн (монохроматическое альбедо). Изучая изменение альбедо с длиной волны и сравнивая полученные кривые с такими же кривыми для земных минералов, образцов почв и различных пород, можно сделать некоторые выводы о составе и структуре поверхности планет и их спутников.
Для расчета энергетического баланса планет используется сферическое альбедо (альбедо Бонда) , введенное американским астрономом Джорджем Бондом в 1861 году. Это отношение отраженного всей планетой потока излучения к падающему на нее потоку. Чтобы точно вычислить сферическое альбедо, вообще говоря, необходимо наблюдать планету под всевозможными фазовыми углами (угол Солнце-планета-Земля). Раньше это было возможно только для внутренних планет и Луны. С появлением искусственных спутников астрономы смогли вычислить сферическое альбедо у Земли, а межпланетные космические аппараты позволили это сделать и для внешних планет. Бондовское альбедо Земли - около 0.33, и в нем очень большую роль играет отражение света от облаков. У лишенной атмосферы Луны оно равно 0.12, а у Венеры, покрытой мощной облачной атмосферой, - 0.76.
Естественно, различные участки поверхности небесных тел, имеющие различную структуру, состав и происхождение, обладают различным альбедо. В этом вы сами можете убедиться, посмотрев хотя бы на Луну. Моря на ее поверхности имеют чрезвычайно низкое альбедо, в отличие, скажем, от лучевых структур некоторых кратеров. Кстати, наблюдая за лучевыми структурами, вы легко заметите, что их внешний вид сильно зависит от того, под каким углом их освещает Солнце. Это происходит как раз вследствие изменения их альбедо, которое принимает максимальное значение, когда лучи падают перпендикулярно к поверхности Луны, где расположены эти образования.
И еще один эксперимент. Посмотрите на Луну в телескоп (или же на какую-либо планету, лучше всего на Марс или Юпитер) с различными светофильтрами. И вы увидите, что, например, в красных лучах поверхность Луны выглядит несколько иначе, чем в синих. Это говорит о том, излучение различных длин волн отражаются от ее поверхности по-разному.
А вот о каком конкретно альбедо нужно говорить в описанных выше примерах, постарайтесь догадаться сами.
Суммарная радиация, достигшая земной поверхности, частично поглощается почвой и водоемами и переходит в тепло, на океанах и морях расходуется на испарение, частично отражается в атмосферу (отраженная радиация). Соотношение усвоенной и отраженной лучистой энергии зависит от характера суши, от угла падения лучей на водную поверхность. Так как поглощенную энергию измерить практически невозможно, то определяют величину отраженной.
Отражательная способность наземных и водных поверхностей называется их альбедо . Оно исчисляется в % отраженном радиации от упавшей на данную поверхность, яльоедо паря ду с углом (точнее синусом угла) падения лучей и количеством оптических масс атмосферы, ими проходимых, является одним из важнейших планетарных факторов климатообразования.
На суше альбедо определяется цветом природных поверхностей. Всю радиацию способно усвоить абсолютно черное тело. Зеркальная поверхность отражает 100% лучей и не способна нагреться. Из реальных поверхностей наибольшим альбедо обладает чистый снег. Ниже приведены альбедо поверхностей суши по зонам природы.
Климатообразующее значение отражательной способности разных поверхностей исключительно велико. В ледовых зонах высоких широт солнечная радиация, уже ослабленная при прохождении большого числа оптических масс атмосферы и упавшая на поверхность под острым углом, отражается вечными снегами.
Альбедо водной поверхности для прямой радиации зависит от того, под каким утлом на нее падают солнечные лучи. Вертикальные лучи проникают в воду глубоко, и она усваивает их тепло. Наклонные лучи от воды отражаются, как от зеркала, и ее не нагревают: альбедо водной поверхности при высоте Солнца 90″ равно 2%, при высоте Солнца 20° - 78%.
Виды поверхности и зональные ландшафты Альбедо
Свежий сухой снег…………………………………………… 80-95
Влажный снег………………………………………………….. 60-70
Морской лед…………………………………………………….. 30-40
Тундра без снежного покрова………………………….. 18
Устойчивый снежный покров в умеренных широтах 70
То же неустойчивый……………………………………….. 38
Хвойный лес летом…………………………………………. 10-15
То же, при устойчивом снежном покрове……….. 45
Лиственный лес летом……………………………………. 15-20
То же, с желтыми листьями осенью……………….. 30-40
Луг…………………………………………………………………… 15-25
Степь летом…………………………………………………….. 18
Песок разных окрасок…………………………………….. 25-35
Пустыня………………………………………………………….. 28
Саванна в сухой сезон……………………………………… 24
То же, в сезон дождей………………………………………. 18
Вся тропосфера………………………………………………… 33
Земля в целом (планета)………………………………….. 45
Для рассеянной радиации альбедо несколько меньше.
Так как 2 /з площади земного шара заняты океаном, то усвоение солнечной энергии водной поверхностью выступает как важный климатообразующнй фактор.
Океаны в субполярных широтах усваивают лишь малую долю того тепла Солнца, которое до них доходит. Тропические моря, наоборот, поглощают почти всю солнечную энергию. Альбедо водной поверхности, как и снежный покров полярных стран, углубляет зональную дифференциацию климатов.
В умеренном поясе отражательная способность поверхностей усиливает разницу между сезонами года. В сентябре и марте Солнце стоит на одинаковой высоте над горизонтом, но март холоднее сентября, так как солнечные лучи отражаются от снегового покрова. Появление осенью сначала желтых листьев, а затем инея и временного снега увеличивает альбедо и снижает температуру воздуха. Устойчивый снежный покров, вызванный низкой температурой, ускоряет выхолаживание и дальнейшее снижение зимних температур.
