Рассеяние электромагнитного излучения сферическими полидисперсными частицами - Дейрменджан Д.
Скачать (прямая ссылка):
В силу указанных выше причин в недавних публикациях можно
*) Обзор новейших данных по этим вопросам сделан в работе В. Н. Кона шеи-ка и К. Я. Кондратьева «Новое о Венере и Марсе», Гидрометеоиздат, Л., 1970; см. также сб. «Исследования атмосфер Марса и Венеры», Гидрометеоиздат, Л., 1970.— Прим. ред.
142
Теория рассеяния света
найти некоторые довольно безответственные выводы и сомнительные утверждения относительно возможных рассеивающих свойств локального объема в атмосфере Венеры и их применения к задачам лучистого переноса. Например, для объяснения сравнительно высокой температуры поверхности Венеры часто используется явление парникового эффекта. В качестве механизма, который позволяет значительному количеству солнечной энергии достигать поверхности планеты, несмотря на наличие очень плотной атмосферы, предлагается рассматривать анизотропное рассеяние света крупными частицами в направлении вперед. Однако, согласно экспериментальным данным, оптическая толщина, равная 16, вполне достаточна для устранения самой сильной анизотропии в поле диффузно-рассеянного излучения (ср. с разд. 4.3.2).
Аналогичные замечания относятся и к наблюдаемому излучению Веперы в СВЧ-диапазоне при длинах волн 4 мм<Х<. 10 см. Интерпретация этого излучения явилась предметом множества статей. Мы не будем здесь касаться всех возможных объяснений, так как они уже детально обсуждались на упомянутых выше конференциях 197, 981 и в цитируемой литературе. В главных чертах они сводятся к следующему: миллиметровое и сантиметровое излучение Венеры соответствует температуре абсолютно черной подстилающей поверхности 600—700° К для более длинных волн и 400—500" К для более коротких волн. Зависимость этого излучения от длины волны сглажена. Поэтому все попытки выделить какие-либо дискретные линии (полосы) излучения или поглощения оканчивались неудачей. Кроме существования источника, поддерживающего такую высокую температуру, необходимо объяснить также значения температуры в отдельных спектральных интервалах из указанного выше диапазона длин волн.
Еще в 1963 г. автор [991 указывал, что если количество воды в атмосфере Венеры ненамного превышает количество ее в земной атмосфере, то наличие сплошного облачного покрова на Венере вполне допустимо. Следовательно, можно постулировать определенную толщину такого глобального облачного слоя, образованного из сконденсированных частиц с размером дождевых капель, которые никогда не достигают поверхности планеты. Оптическая толщина этой перемешанной среды в СВЧ-диапазоне может быть такой же, как и земной безоблачной атмосферы в видимой области спектра. Поэтому в данном случае можно сформулировать задачу лучистого переноса, аналогичную той, с которой мы встречаемся в земной атмосфере. Однако здесь имеется одно важное различие: параллельный пучок от внешнего источника излучения и «плоскую» атмосферу следует заменить моделью, в которой внутренний источник излучения окружен сферическим слоем. Ясно, что эта задача, особенно если в сферическом слое кроме процессов рассеяния рассматривать еще радиальные неоднородности и температурные инверсии, ни в коем случае ие является тривиальной, а даже, пожалуй, более сложной, чем первая.
Ранее в работах автора [99, 100] было показано, что даже в очень
Г л а в а 4. А нализ и применение полученных результатов
143
грубом приближении (без учета диффузии излучения) такая модель позволяет достаточно точно воспроизвести спектр ослабленного излучения Веперы в СВЧ-дианазоне, испускаемого поверхностью планеты и соответствующего определенной температуре черного тела. Предположение о больших размерах водяных капель в этой модели является весьма существенным. Если принять во внимание наличие значительно мепыних облачных капель и учесть известную спектральную зависимость комплексной диэлектрической постоянной воды в рассматриваемом диапазоне длин волн, то данное предположение приводит к правильному порядку спектральной оптической толщины атмосферы Венеры в этом диапазоне. При сравнении с фактами это позволяет избежать допущения о существовании массивной атмосферы на Венере.
Автор сознает, что такое совпадение нельзя считать случайным, особенно если учесть, что дополнительное допущение о высоколежащих водяных и ледяных облаках, подобных земным перламутровым и серебристым облакам, также может объяснить широкий спектр яркости и поляризацию излучения этой планеты в видимой и близкой инфракрасной областях спектра. Как уже указывалось ранее [1001, нельзя отрицать наличия значительного количества воды в нижней, «невидимой» части атмосферы Венеры, хотя отсутствуют соответствующие спектроскопические данные для близкой инфракрасной области спектра и не доказано существование характерной резонансной линии водяного пара при к --1,35 см. Согласно гипотезе о глубоком и плотном облачном слое, атмосфера Венеры практически непрозрачна для солнечного излучения в видимой и инфракрасной областях спектра. Поэтому автор выдвинул предположение о том, что высокая температура поверхности этой планеты обусловлена каким-то внутренним источником тепла, а не парниковым эффектом [99, 100].
