Рассеяние электромагнитного излучения сферическими полидисперсными частицами - Дейрменджан Д.
Скачать (прямая ссылка):
Распределение облачных частиц по размерам, для которого рассматривалось явление двойных венцов (модель С.4),т приведено на рис. 21. Оно идентично модели С.З и получается при перемещении оси абсцисс влево на две единицы. Используемая функция распределения имеет вид
п(г)- 5,5556 (г —2)8ехр у(г—2):’
мкм-1 -см~я, (91)
где значение постоянной а=^5,5556, определяемое из (83), при N —100 см~3 то же, что и в модели С.З. Модель С.4 предназначалась для весьма ограниченного применения (см. табл. Т. 70, Т. 71). Она может быть использована главным образом для теоретического анализа такого редкого явления, каким являются двойные или тройные цветные кольца, иногда отчетливо заметные вокруг Солнца. Точное значение объема V для этой модели не вычислялось. Однако оно должно быть примерно в 8 раз больше соответствующего V для модели С. 3.
Хотя автор был вынужден рассматривать ограниченное число моделей оптических параметров, форма представления теоретического материала и числовых данных позволяет читателю достаточно свободно и широко их использовать. Во-первых, стандартная величина концентрации N умножением на соответствующий коэффициент может быть приведена к любому желаемому значению. В этом случае коэффициенты Росл и Ррае изменяются аналогично концентрации N, в то время как значения Pj и ах остаются без изменений. Более важным является тот факт, что можно получить дополнительные «композиционные» модели распределений частиц по размерам. Для этого необходимо провести сложение и вычитание (в любой желаемой пропорции) тех данных, которые представлены в табл. 5. Благодаря свойству аддитивности параметров Стокса, соответствующие характеристики можно легко определить из таблиц при условии правильного использования «весовых» множителей (разд. 4.3.1).
3.5. ВЫБОР ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРЕЛОМЛЕНИЯ (ОПТИЧЕСКИХ КОНСТАНТ)
В гл. 2 показапа сильная зависимость всех параметров рассеяния Ми от вариаций действительной и мнимой частей показателя преломления, а также от изменений относительного размера рассеивающих сферических частиц. Как будет видно из дальнейшего изложения, соответ-
Глава 3. Однократное рассеяние системой частиц
97
ствующие интегральные параметры рассеяния чувствительны не только к виду функции распределения и относительному размеру всех рассматриваемых частиц, но и к изменениям либо одной, либо обеих оптических констант вещества частиц (для каждой длины волны и любого фиксированного распределения по размерам). Поэтому опасно делать какие-то обобщения относительно указанных параметров, используя ограниченный набор моделей.
При выборе характерных значений коэффициентов преломления в используемых моделях распределения мы сталкиваемся со следующей проблемой. Оптические константы большинства известных веществ (типа тех, которые образуют атмосферные взвеси) изменяются не только в зависимости от химического состава, но и от длины волны. Значения этих констант, полученные независимым образом различными авторами, плохо согласуются между собой, особенно в случае поглощающих диэлектриков и металлов. Даже для такого обычного и широко распространенного вещества, как вода, наблюдается значительное расхождение в величине поглощения, особенно в инфракрасной области спектра (Я>6 мкм). Что касается частиц межпланетной и межзвездной пыли, то не только неизвестна их природа (некоторые авторы пытаются ее определить, анализируя поглощающие и рассеивающие свойства этих частиц — см. разд. 4.5), по и выдвинутые гипотезы сильно отличаются друг от друга. Поэтому не имело смысла рассматривать более чем один или два примера для каждого из наиболее вероятных веществ этих частиц: чистые и поглощающие диэлектрики, непрозрачные «земли», лед и металлы. Очевидно, что, зная соответствующие свойства рассеяния и поглощения совокупностью полидисперсных (или монодисперс-ных) частиц, можно уменьшить число вероятных веществ и продолжить исследование этого вопроса на основе более тонкого анализа имеющихся астрономических данных.
Окончательный выбор таблиц определялся различными соображениями. Прежде всего по очевидным причинам автор пытался наиболее детально представить оптические параметры жидкой воды, начиная от видимой и до середины инфракрасной области спектра, а также в миллиметровом и сантиметровом диапазонах. В этом отношении ледяная фаза воды не столь подробно описана, так как обычные «ледяные» облака не состоят из сферических частиц, а кроме того, оптические константы льда в инфракрасной области спектра известны не очень хорошо. Что касается других твердых или жидких частиц, то мы ограничились рассмотрением только некоторых веществ — силикатов, металлов (железо) и определенных типов глин (лимониты), которые, как полагают различные авторы, должны находиться на поверхности Марса. Объем данной монографии не позволил включить все возможные варианты веществ. Вместо этого автор предпочел составить полные таблицы всех параметров рассеяния для отдельных характерных случаев. Читатель может сделать собственные заключения относительно параметров рас-п ^ния других веществ, используя закономерности в изменении опти-
