Photométrie des surfaces planétaires

Auteurs: Stéphane Erard, Marc Fouchard

Les surfaces planétaires réfléchissent la lumière solaire d'une façon qui dépend de leurs propriétés et de leur composition. Si les caractéristiques spectrales reflètent la composition (minéralogique) d'une surface, la distribution angulaire du rayonnement diffusé dépend surtout de ses propriétés physiques : taille de particules, porosité, rugosité à diverses échelles...

Divers modèles photométriques rendent compte de ces comportements, en décrivant la dépendance angulaire de la luminance. La luminance est la puissance émise ou diffusée dans un angle solide élémentaire par unité de surface. Il s’agit d’une caractéristique intrinsèque à la source lumineuse :

Figure 1

Géométrie d'observation d'une surface

Crédit : Astrophysique sur Mesure / Erard

Dans la configuration générale décrite Figure 1, la luminance est définie de la façon suivante :

$L = \frac{dW}{S\,cos\,e\,d\Omega}$

où dW est la puissance recueillie par le détecteur, e est l'angle sous lequel on voit la source, $d\Omega$ l'angle solide sous lequel la source voit le détecteur, et S la surface de la source. Dans le Système International, la luminance se mesure en $W\,m^{-2}\,sr^{-1}$ , ou dans un intervalle de longueur d'onde élémentaire en $W\,m^{-2}\,sr^{-1}\,\mu m$ .

Le modèle photométrique le plus commun est le modèle lambertien, que suit notamment le corps noir : la luminance est simplement isotrope (ne dépend pas de la direction e).