Astronomie

Qu'est-ce qui cause « l'ambiguïté nord-sud » lorsqu'un radar Doppler image l'équateur de la surface d'une planète ?

Qu'est-ce qui cause « l'ambiguïté nord-sud » lorsqu'un radar Doppler image l'équateur de la surface d'une planète ?

J'ai du mal à comprendre pourquoi il y aurait cette ambiguïté. Aussi, pourquoi cela ne serait-il pas le cas si la planète était vue au pôle ?

Edit: "ambiguïté nord-sud" est un terme utilisé dans un article qui semblait le plus concis mais je suppose que non. Lors de l'utilisation d'un radar pour imager par doppler une surface planétaire qui se trouve être vue sur l'équateur, nous n'avons aucun moyen de distinguer si la caractéristique de surface lue dans le signal de retour appartient à l'hémisphère nord ou sud. Qu'est-ce qui cause cela?


C'est une excellente question !

L'imagerie Doppler retard est une technique permettant de produire une sorte d'image qui représente la topographie d'un corps en rotation, généralement lorsqu'il est si éloigné qu'il n'y a aucun moyen de résoudre l'objet avec l'imagerie traditionnelle, radar ou optique.

Un puissant signal radar est envoyé de la Terre vers un astéroïde ou une planète, et le signal réfléchi qui revient vers la Terre est enregistré et analysé. La « sauce spéciale » qui permet à la technique de fonctionner est la séquence pseudo-aléatoire encodée dans la modulation du signal sortant. En utilisant des techniques de corrélation, on peut extraire les composantes réfléchies d'une gamme de retards différents dus à des distances différentes par rapport à chaque partie de la planète, et des décalages Doppler différents dus aux différentes vitesses projetées (radiales) de chaque partie de la planète.

Les données brutes sont assez compliquées, mais après avoir enregistré le corps tournant une fraction substantielle d'un tour complet, en utilisant la modélisation, vous pouvez récupérer une image reconstruite de la topographie de la planète.

La partie difficile est-ce que tandis que le décalage Doppler vous donne est Ouest discrimination étant donné qu'un côté se déplace vers vous tandis que l'autre s'éloigne de vous (en supposant que l'axe de rotation est "haut-bas"), il n'y a pas de moyen facile de faire la différence entre les deux hémisphères dans le signal réfléchi.

Ainsi, le Nord Sud l'ambiguïté signifie qu'il n'y a pas de différence temporelle entre un signal réfléchi par l'hémisphère supérieur et l'hémisphère inférieur. Disons à 50 degrés Nord et 50 degrés Sud. Les signaux auraient À LA FOIS le même retard (puisqu'ils sont à la même distance) et le même décalage Doppler (puisqu'ils tournent tous les deux à la même vitesse.

Rappelez-vous que pour un objet de type sphérique de rayon R dont l'axe nous est perpendiculaire, la vitesse projetée en ligne de visée (radiale) sera :

$$v_r = frac{2pi R}{T} cos(phi) sin(lambda)$$

$T$ est la période, $phi$ est la latitude et $lambda$ est la longitude. Il est symétrique par rapport à l'équateur (comportement en cosinus) mais il varie de façon monotone d'est en ouest (sinus).


Il existe des solutions à cela si l'objet est suffisamment grand. Si vous avez une énorme parabole et que l'objet a une taille angulaire à la même échelle que la largeur du faisceau de votre parabole, vous pouvez enregistrer des données avec le faisceau éclairant d'abord un hémisphère plus fortement, puis l'autre. Cela fournit des informations supplémentaires, et avec une soustraction et une modélisation suffisante, on peut surmonter l'ambiguïté Nord-Sud.

Bien sûr, si l'axe de rotation du corps est orienté obliquement vers ou loin de nous, alors la symétrie est brisée et l'ambiguïté peut également être levée dans certains cas.

Connexes et éventuellement utiles :

  • Pourquoi les cartes radar de la surface de Vénus ont-elles des tranches manquantes ?

  • Comment les radiotélescopes obtiennent des "images" d'astéroïdes d'Emily Lakdawalla


La gauche: Une source GIF très lente.

Droite: Une image radar montre l'astéroïde 3122 Florence et de minuscules échos de ses deux lunes. Voici une animation qui les montre plus clairement. La direction de l'éclairage radar (et donc la direction vers la Terre) est en haut. » À partir de là. NASA / Jet Propulsion Laboratory. Il s'agit d'un petit sous-ensemble des images contenues dans le GIF original de 36 Mo, et la taille a été diminué d'un facteur 2 afin de tenir dans la limite de 2 Mo de SE. À partir de la question Quelle est la géométrie physique de cette apparente « éclipse » d'une minuscule lune de l'astéroïde Florence ?

Noter: Ces deux images n'ont pas forcément la même orientation.