Spacecraft observation of Venus Infra-red limb-darkening

Abstract

The limb-darkening laws predicted for several models of the atmosphere and clouds of Venus are compared with limb-darkening observations in the 8–13μ interval made from the ground and from Mariner II. Model A attributes the limb-darkening to pure molecular absorption by the atmosphere above the Gytherean cloud layer; Model B, to multiple scattering by cloud particles of arbitrary albedo and altitude distribution. In each model, the temperature regime is considered specified, alternatively by convective and by radiative equilibrium. In Model A, limb-darkening arises from the increase of temperature with atmospheric depth. In Model B, both the T — τ relation and the dependence of emissivity on the angle of emergence contribute to the limb-darkening. Each model can be made to agree with observation, with an appropriate specification of atmospheric and cloud parameters. With the angular resolution available from the vicinity of the Earth, a discrimination among these models is difficult to achieve. But a Venus flyby or orbiter which performs only somewhat better than Mariner II can potentially determine uniquely the cause of the limb-darkening, and provide significant new information on the structure and composition of the atmosphere and clouds of Venus.

On compare les observations de l'assombrissement centre-bord de Vénus avec ce que l'on peut calculer à partir de différents modèles d'atmosphère et de système nuageux. Les observations ont été faites à bord de Mariner II et depuis le sol terrestre dans la bande 8-13μ. Le modèle Α suppose que l'assombrissement est dû seulement à l'absorption moléculaire dans l'atmosphère de Vénus au-dessus de la couche nuageuse. Le modèle В fait appel à la diffusion multiple par des nuages de particules dont l'albédo et l'altitude sont distribués arbitrairement. Pourchaque modèle on suppose que la distribution des températures est imposée soit par un équilibre convectif, soit par un équilibre radiatif. Dans le modèle A, l'assombrissement provient de l'augmentation de la température avec la profondeur. Pour le modèle Β, la relation Τ — τ et la variation de l'émissivité avec l'angle d'émergence contribuent au phénomène. Tous les modèles peuvent être en accord avec les observations moyennant un choix convenable des paramètres et les observations terrestres ne donnent pas d'argument décisif. Mais une sonde spatiale ayant des performances seulement un peu meilleures que Mariner II pourrait déterminer sans ambiguïté la cause de l'assombrissement centre-bord et apporter des informations sur la structure et la composition de l'atmosphère de Vénus.

Резюме

Сравнены наблюдения потемнения от центра к краю Венеры с тем, что может быть вычислено исходя из различных атмосферных моделей и облачной системы. Наблюдения были сделаны на борту Маринер 2 и с земли в полосе 8-13 μ. Модель А предполагает, что потемнение происходит только от молекулярного поглощения в атмосфере венеры над облачным слоем. Модель в прибегает к многократному рассеянию образами частиц, альбедо и высота которых распределены произвольно. Для каждой модели предположено, что распределение температур налагается или конвективным равновесием, или лучистым равновесием. В модели А потемнеиние происходит от увеличения температуры с глубиной. Для модели В, соотношение Τ-τ и изменив излучательной способности с углом выхождения лучей, содействуют явлению. Все модели могут быть в согласии с наблюдениями при надлежащем подборе параметров, а наземные наблюдения не дают решающего аргумента. Но пространственный зонд с достижениями лишь немного лучшими Маринер 2 смог бы недвусмысленно определить причину потемнения от центра к краю и принести информацию о структуре и составе атмосферы Венеры.