4. 2、環形坑的微波輻射特征
撞擊坑布滿月球表面,包括撞擊坑環形山輻射線以及與撞擊坑有關的隆起構造。本文選擇了不同地區的撞擊坑,研究它們的微波輻射特征。通過一系列坑的研究發現,撞擊坑亮溫與太陽輻射相關度較全球有所降低,顯示出太陽輻射在月球局部地區微波輻射中影響有所下降。物性、高程、地形的影響程度增強。撞擊坑內表現出來的亮溫特征較為復雜。不同頻率也具有不同特點。而且在白晝,對于坑中心高程較高坑,中心亮溫較低于坑內其它地區。在本文中只給出哥白尼坑與第谷坑的微波輻射分布特征及相關分析。
(1)、哥白尼撞擊坑(Copernicus Crater)
中心坐標20. 1°W ,9. 7°N ,直徑為93 km ,深度3. 8 km。該區微波輻射亮溫特征如下: 白晝,低頻3 GHz和7. 8 GHz的亮溫坑內低于坑外,以坑中心為最低點,呈梯狀向周圍遞增,呈現環狀結構,并且西、北部亮溫變化緩于南部。19. 35 GHz 與37 GHz的亮溫與坑外比仍低于坑外,但環狀變化不明顯并呈現一定的復雜性。黑夜,4 個頻率亮溫均是坑內低于坑外,呈明顯環狀。與白晝TB3 變化相仿,北部亮溫變化緩于南部亮溫變化(見圖15)。對晝夜的亮溫進行差值運算,可以發現晝夜低頻的差別很小,隨頻率增加差別有所增大。
圖15、哥白尼坑的光學、高程與亮溫分布圖
對該區進行相關因素分析,結果如下:與太陽輻射的關系。白晝,各頻率微波亮溫與太陽高度角的相關低于全球規律,不同頻率之間差別較大,其中與TB19. 35 相關度較高(0. 850)。黑夜,太陽高度角與各頻率亮溫呈低到弱相關,且隨頻率增大影響有所增強。表明該區受太陽輻射的影響較低,其它因素的影響增強。對不同頻率影響不同,說明哥白尼撞擊坑分層結構明顯。與高程的關系。白晝單相關分析結果3 GHz 與之相關度最高,7. 8 GHz 的次之,37 GHz的最小,除37 GHz ,其它頻率與其的相關度均大于偏相關分析結果。黑夜,單相關分析各頻率亮溫與高程均呈中度正相關,均大于偏相關分析結果。表明該區物性具高程分異性。與光學特征的關系。白晝,單相關分析結果除37 GHz ,其它頻率亮溫與光學特征均呈高到中度負相關,均大于偏相關分析結果。黑夜,單相關分析結果各頻率亮溫與光學特征呈中度負相關,均大于偏相關分析結果。表明表層物性具一定異常。
綜上,哥白尼撞擊坑白晝受太陽輻射影響較弱,表明該區受高程、光學特征、物質成分的影響較強。而根據這些因素對不同頻率的影響可以推斷,哥白尼撞擊坑分層結構明顯,高程與物質分布具有相關性,結合亮溫特征,推斷表層物質異于坑外其它地區,坑內物性也有較大差異。
(2)、第谷月坑(Tycho Crater)
中心坐標11. 1°W,43. 4°S ,直徑85 km ,深度4. 8 km。其微波輻射亮溫分布如圖16。白晝,第谷坑在遵從緯度影響的前提下,即北部溫度高于南部,更有一個突出特點,即坑內亮溫高于坑外。這與哥白尼坑相反,表明兩坑的物性結構的不同。相關分析結果如下:白晝,TB3 與太陽高度角呈中度正相關,其它頻率與之呈弱相關,表明太陽高度角對該區的影響程度大大降低,其它因素的影響增大;各頻率與高程呈中度負相關,其中對19. 35 GHz 的影響相對較大,其次是7. 8 GHz。表明高程對亮溫影響較大;各頻率與光學特征呈低度正相關,對19. 35 GHz 與7. 8 GHz 的影響較大。綜上,該區物分有一定的高程分異性,坑內物質剖面異于哥白尼坑,也異于其它區域。
圖16、第谷坑的光學、高程與亮溫分布圖
5、研究結果
通過月球微波輻射特征研究,初步認為:第一,月球的微波輻射具有顯著的時空頻差異性:不同時段月球的微波輻射亮溫顯著不同。不同頻段月球的微波輻射亮溫顯著不同。隨緯度帶和經度帶不同而顯著不同———赤道地區最高,向兩極逐漸降低。正面半球微波輻射特征異于背面半球。南極微波輻射特征異于北極。顯示出月球物化性質分布的空間分異性。第二,對于整個月球,太陽輻射是影響月球表層及次表層(至少是3 GHz 能穿透的深度內)微波輻射的重要因素。月球的微波輻射與高程及光學性質呈現一定的關系,但它們的影響總體是小量,且不同緯度上影響程度有所差異。