열람 Albedo
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개괄
알베도는 특정 물체의 표면이 태양으로부터 받은 에너지 중 얼마 만큼을 반사해 내는가 하는 척도입니다. 라틴어에서 백색을 뜻하는 “albus”에서 유래된 단어로 스위스의 물리학자 Johann Heinrich Lambert가 1760년 출간한 “Photometria”란 광학 서적에서 처음 도입되었습니다.
알베도는 태양으로부터 받은 모든 파장의 복사 에너지 가운데에서 표면이 반사해 내는 량의 비율로서 계산됩니다. 이상적인 백체(white body)의 알베도는 1, 혹은 100%이며 마찬가지로 이상적인 흑체(bleck body)의 알베도는 0, 혹은 0%입니다. 태양광의 입사 각도가 얕을 때 물의 알베도는 3% 밖에 안되지만 갓 쌓인 눈의 경우 95% 이상으로 측정되기도 합니다. 지구의 연중 평균 알베도를 보면 지표면은 4%, 대기는 26%로서 합쳐서 대략 30% 정도 됩니다. 하지만 눈이 많은 양극 지방과 구름이 많은 적도 지역을 비교하면 알베도에는 큰 편차가 있습니다.
물질 별 알베도의 예
새 아스팔트 0.04 오래된 아스팔트 0.12 침엽수림 0.08~0.15 토양 0.17 녹색 잔디 0.25 사막 모래 0.40 콘크리트 0.55 빙하 0.5~0.7 눈 0.8~0.9
천문학에서의 알베도
행성이나 위성, 소행성에서의 알베도는 해당 천체의 특징을 반영하기 때문에 자주 언급됩니다. 특정 천체의 알베도와 그것이 파장 및 조사 각도에 따라 변하는 양상은 photometry란 분야에 있어서 중요한 열쇠입니다. 망원경으로 표면을 볼 수 없는, 너무 작거나 멀리 떨어진 천체는 대신 그 알베도를 조사하므로서 성질을 가늠할 수 있습니다.
예컨대 태양계 외행성에서 절대 알베도는 그 표면에서 얼음이 차지하는 범위를 암시하고, 태양의 조사 각도에 따라 알베도가 변화하는 양상으로 표토(regolith)의 성격을 알 수 있으며, 소행성에서 높은 레이더 알베도를 보일 경우 금속 성분이 많음을 짐작할 수 있습니다.
토성의 위성인 Enceladus는 우리 태양계 내에서 지금껏 알려진 천체 중 가장 알베도가 높은 대상으로 복사 에너지의 99%를 반사합니다. 왜소 행성인 Eris의 경우 0.86으로 역시 높으며 반면 태양계 외곽 소행성대의 천체들은 대개 알베도 0.04 미만으로 매우 낮습니다. 이는 아마도 오랜 세월동안 혹독한 우주 공간에 노출되어 표면에 유기 물질들이 침착되었기 때문으로 추정되고 있습니다.
우리 달의 알베도는 0.072이며 특징적으로 매우 “방향을 타고(directional)” “Lambertian적이지 않습니다”. Lambertian적이라는 것은 입사광이 표면에서 산란되어 어떤 방향에서 보나 그 알베도가 동일한 경우인데 이와 달리 달의 경우 방향에 따라 큰 차이가 난다는 것입니다. 이는 표면에 대기가 없고 표토로 덮혀있는 천체에서 전형적으로 나타나는 현상입니다.
천문학에서 흔히 언급되는 두가지 알베도에는 기하학적 알베도(V-band geometric albedo, 조명이 관측자의 등뒤로부터 앞쪽 방향으로 직접 비춰졌을 때의 반사도)와 본드 알베도(Bond albedo, 반사된 전체 전자기적 에너지의 총량)가 있습니다. 이 둘의 값은 매우 다르게 표현되므로 혼동하지 말아야 합니다.
알베도와 직경, 절대 등급과의 상관 관계
A: 천문학적(기하학적) 알베도, D: 직경(km), H: 절대 등급
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참고 자료
1. Albedo in Wikipedia
2. Albedo in the Encyclopedia of Earth