4、月球若干地區的微波輻射特征
月球微波輻射特征的宏觀分布特征為認識整個月球奠定基礎。而研究局部地區的微波輻射特征,有助于從較小尺度上進一步認識該星體。月球研究表明,月表主要由月陸、月海和環形坑組成。由此,研究中選擇了典型月海、月陸及環形坑進行研究。而通過一系列局部地區的研究發現:不同地區微波輻射特征差別很大,不同月海之間,撞擊坑之間,月陸之間都有很大不同;地理位置或者說太陽輻射對其微波輻射性質仍有影響,但其影響程度低于全球規律,有的月坑亮溫特征甚至與其所處的緯度帶并不相符。充分顯示出局部溫度剖面、物化性質、地形結構等的綜合影響。就不完全統計意義上的月海區/ 撞擊坑區與海區/ 坑區外亮溫比,大體可分4 類:白晝與黑夜,區內均低于區外,如哥白尼撞擊坑;白晝與黑夜,區內均高于區外,如史密斯海、科羅廖夫盆地;白晝,區內高于區外,黑夜,區內低于區外,如靜海、汽海;白晝,區內低于區外,黑夜,區內高于區外,如澄海。撞擊坑內的亮溫特點,也呈現出復雜性。在白晝,對于坑中心高程較高的坑,中心亮溫低于坑內其它地區。由于白晝或黑夜數據不全,其它地區的輻射亮溫暫時未歸入這些類別。研究還在進行。本文只給出靜海、史密斯海、科羅廖夫盆地等的輻射特征及相關分析。
4. 1、典型月海的微波輻射特征
(1)、靜海(Tranquillitatis)
靜海,中心坐標31. 4°E ,8. 5°N ,直徑873 km。該區微波亮溫特征: 白晝,海內亮溫高于海外,且TB37 > TB19. 35 > TB7. 8 > TB3 。黑夜,對于低頻,海南部亮溫高于海北部,從南到北呈逐漸遞減趨勢,對于高頻,整體上仍然是南高北低,但各自又有相對的高亮溫點,并呈現出海內亮溫低于海外的特點,從而呈現一定的復雜性(如圖10)。計算晝夜亮溫差值,發現低頻差別顯著小于高頻差別。
月海的微波輻射與相關因素的分析結果如下:
圖10、靜海的光學、高程與微波輻射亮溫分布圖
與太陽輻射的關系。白晝,微波輻射與太陽高度角呈現一定的正相關,且對不同頻率的影響程度不同,對3 GHz 的影響明顯高于對37 GHz 的影響,對高頻的影響程度低于全球規律。表明其它因素在該區表層或次表層微波輻射中的影響增大,暗示表層物質或地形具有異常的可能性。黑夜,微波輻射與太陽高度角呈現一定的負相關關系,并隨頻率增大其相關程度降低,其中對3 GHz 的負相關最大,對高頻37GHz 的負相關最小,且小于全球規律。顯示黑夜太陽高度角對低頻的影響遠大于對高頻的影響,結合白晝,這預示著表層物質組分或地形可能異于常規。
與高程的關系。白晝,隨著頻率的增加,亮溫與高程呈現逐漸增強的正相關,但相關性較弱。黑夜,與高程呈弱負相關關系,其中TB3 與之相關性最強,其次是TB19. 35 ,最小的是TB7. 8 。表明該區高程對微波輻射的影響較小,從而加大了表層物分異于常規的可能性。
與光學特征的關系。白晝它們呈現高度負相關,4 個頻率與之的相關程度隨頻率增強而逐漸減小,黑夜,TB19. 35 與之的相關程度較大于對其它頻率亮溫,但都屬于弱的正相關。
綜上,靜海地區的月壤可能具有這樣的特點,太陽輻射在該區微波輻射中仍具較大影響。表層物質明顯異于其它月球地區,物性具有一定的垂直分異性,次表層及一定厚度內物質剖面(至少是3 GHz能穿透的厚度內),具有一定的導熱性與不均勻性。而實際采樣結果發現該區鈦鐵含量較高,證實了以上分析。
(2)、史密斯海(Mar Smythii)
史密斯海,中心經緯度約位于87°E ,1. 3°N ,直徑約373 km。根據本次微波測量數據,該區亮溫有如下特征:白晝,海內3 GHz 、7. 8 GHz 、19. 35 GHz頻率的微波輻射亮溫均較高于海外,其最高點大約在海中心,向周圍逐漸遞減,與高程變化趨勢相反。37 GHz 的微波輻射亮溫與其它頻率的特點稍有不同,總體上也高于海外,但海中心呈現低值,向周圍遞增,側部大于中心,海邊緣大于海外。與高程呈現一定的正相關(如圖11)。垂直赤道向與平行赤道向微波輻射亮溫變化如圖12 、圖13 所示。
圖11、史密斯海的光學、高程與微波輻射亮溫分布圖