月球若干地区微波辐射特征研究

3. 2、月球微波辐射特征分析

月球微波辐射宏观分布特征，揭示了其显著的时空频变化性。不同时段频段微波辐射显著不同:白昼亮温高于黑夜亮温，相同地区白昼高频亮温高于低频亮温，黑夜则呈现出低频大于高频的规律性；不同纬度微波辐射显著不同———图5 和图6 中可以更清楚地体现亮温与纬度的强相关关系，4 个频率的最高亮温均出现在赤道附近，最低亮温出现在两极，以赤道为中心呈现出大致对称的分布。月球微波辐射亮温的这些特征与其温度剖面、物质成分、结构、厚度、地形、粗糙度等因子有关。

图5、全月白昼微波辐射亮温随纬度的变化图

图6、全月黑夜微波辐射亮温随纬度的变化图

（1）、与温度剖面的关系。根据已有研究，月球温度剖面与地理位置有关，同时也具有时间变化特征，月球表层的温度剖面主要受太阳辐射影响，太阳辐射在月球赤道附近的常年集中解释了月球微波辐射空间分布特征的原因。因此本文将其转化为与太阳高度角进而是太阳辐射的关系。而本次探测中采样点的太阳高度角与地理纬度的关系也为这种转化提供了佐证。白昼，赤道地区的太阳高度角最大（图7 左），而太阳高度角越大的地区，微波辐射亮温越高（图7 右）。黑夜，赤道地区的太阳高度角绝对值最大（图8 左）， 而太阳高度角绝对值越大的地区，微波辐射亮温越高（图8右）。均是高度相关。表明太阳辐射是月球表层和次表层及一定深度内的重要热源，与月球表层与次表层的微波辐射具有重要关系。

图7、白昼太阳高度角与纬度、亮温（3GHz）的关系

图8、黑夜太阳高度角与纬度、亮温（3GHz）的关系

（2）、与厚度的关系。已有研究表明，月球高程与月壤厚度存在一定的相关关系，微波辐射与月壤厚度的关系研究，可转化为与月球高程的关系研究。在本次研究中，发现高程对亮温的影响相对于温度对亮温的影响是小量。但对于不同地区，其影响并不相同，具有区域性特点。从全球看，微波辐射数据与高程没有明显的相关关系。但局部地区的数据分析结果表明，高程与亮温呈现出一定的相关关系（图9）。

图9、白昼南北纬0. 5°之间4 个频率的亮温与高程关系

（3）、与物性的关系。表层物质性质在光学图像中有所反映。从全球看，微波辐射亮温与光学特征没有明显的相关关系。但从局部地区分析，它们仍具有一定关系。以南北纬0. 5°之间的亮温数据为例， 单相关分析: - 0. 919 ，- 0. 935 ，- 0. 695 ，- 0. 176 ，偏相关分析- 0. 804 ，- 0. 840 ，- 0. 716 ，- 0. 489 。以南北纬5°之间的亮温数据为例，单相关分析: - 0. 914 ，- 0. 927 ，- 0. 667 ，- 0. 136 ，偏相关分析: - 0. 820 ，- 0. 848 ，- 0. 725 ，- 0. 492 。表明在大尺度情况下，温度在微波辐射中占绝对影响优势。而在中到小尺度情况下，表面物分、剖面介电常数、地形、粗糙度等的影响程度相对增大。