Рассеяние электромагнитного излучения сферическими полидисперсными частицами - Дейрменджан Д.
Скачать (прямая ссылка):
Все возрастающие технические возможности приема и анализа отраженных от Венеры радиолокационных сигналов, без сомнения, дадут новую информацию об ее атмосфере. Недавно Эванс и др. [ 101 [ измерили радиолокационное эхо Венеры при Х-=3,8 см. Можно считать, что им удалось измерить радиоимпульс, отраженный от плотной сферической поверхности планеты. Однако, как указывают сами авторы, вышележащая атмосфера также могла оказать какое-то влияние на интенсивность отраженного сигнала. Интерпретация полученных экспериментальных данных, основанная на наличии одного поглощающего слоя, показала, что для этой длины волны минимальная оптическая толщина т равна 0,46. Учитывая трудности анализа радиолокационных данных, следует признать, что эта величина находится в хорошем согласии со значением т~-0,10 , даваемым нашими моделями для рассматриваемой спектральной области. В общем результаты при к —3,8 см являются еще одним подтверждением существования в СВЧ-диапазоне рассеивающих частиц в виде крупных гидрометеоритов [100].
Если даже не развивать изложенные выше соображения, становится ясным, насколько важно при анализе рассматриваемых проблем знать
144
Теории рассеяния света
параметры рассеяния крупных полидисперсных гидрометеоритов в СВЧ-диапазоне. Например, модели атмосферы Венеры в дальнейшем можно улучшить путем надлежащего комбинирования кривых ослабления (рис. 31). Это должно привести к еще лучшему согласию с существующими данными наблюдений, чем это было достигнуто раньше [1001. Нельзя также исключать существования в атмосфере Венеры градоподобных рассеивающих частиц. Эта возможность предполагает наличие интенсивных вертикальных конвективных ячеек в условиях глубоко развитой облачности. Заметим, что изучение эффектов атмосферного рассеяния может привести к иным объяснениям слабой поляризации Венеры, наблюдаемой при к~-10,6 см с помощью интерферометра, чем было предложено Кларком и Кузьминым [102, 1031. Можно допустить наличие асимметричного распределения крупных гидрометеоритов по всей планете во время наблюдения.
Подобные замечания относятся также к очевидным изменениям поверхностной температуры Венеры, обнаруженным разными авторами па основе рассмотрения ее излучения в СВЧ-диапазоне, в зависимости от фазового угла планеты. При анализе данных, которые предполагается получить при помощи радиозатменного эксперимента, подобного эксперименту, проведенному с космического аппарата «Маринер-4» для Марса [104, 105] (см. начало этого раздела), могут оказаться полезными модели параметров рассеяния для СВЧ-диапазопа, представленные в таблицах.
Возвращаясь к данным о яркости и поляризации Венеры в видимом и инфракрасном диапазонах длин волн, надо признать, что получить полный объем информации о более глубоких слоях атмосферы Венеры с их помощью довольно трудно. Лаже если бы удалось получить набор полных решений задачи о диффузном отражении от сильно неоднородных, оптически толстых планетных атмосфер с анизотропными свойствами рассеяния, маловероятно, чтобы отдельная модель могла объяснить все данные наблюдений. Однако чем больше сведений мы имеем об основных параметрах атмосферы, тем более важны точные решения для понимания энергетического баланса и динамики атмосферы.
Несмотря на то что вопрос о составе облачных частиц в верхних и нижних слоях атмосферы Венеры остается все еще дискуссионным, знание параметров однократного рассеяния может быть полезным для решения подобных проблем. Для этого необходимо использовать данные фотометрических и поляриметрических измерений яркости вблизи подсолнечной точки, проводимых с пролетающих в непосредственной близости от планеты космических кораблей или орбитальных станций [ 1061. Цель эксперимента должна состоять в обнаружении глорий, которые, как было показано выше, заметны даже па фоне диффузно-отраженного солнечного излучения. Если глория обнаружена в видимой или близкой инфракрасной области спектра при помощи поляризационных светофильтров (ср. глорию при к — -1,61 мкм на рис. 27), то это доказывает наличие сферических диэлектрических частиц со-
Глав а 4. Анализ и применение полученных результатов
145
птветствующего размера. В свою очередь этот факт является сильиым аргументом в пользу существования воды или другого вещества, сконденсированного в атмосфере Венеры. Как мы указывали ранее [106], эти наблюдения нельзя провести с помощью наземных телескопов из-за малого углового размера планеты.
Возможное существование гало при диффузном отражении указывает, по мнению О’Лири [1071, па присутствие в атмосфере Венеры кристаллических ледяных облаков. Однако его выводы физически и теоретически несостоятельны, поскольку любое увеличение яркости, обусловленное эффектом гало и наблюдаемое над всей планетой при соответствующем фазовом угле, должно быть связано с видом функции рассеяния в слое значительной оптической толщины, а не только в тонком верхнем слое ледяных кристаллов, как это предполагал О’Лири.
На присутствие ледяных кристаллов в атмосфере Венеры недавно указал Стронг [97, стр. 147, 151]. Его вывод основан на изучении инфракрасных спектров отражения Венеры, полученных с малым спектральным разрешением с аэростата. Из рассмотрения величины массового коэффициента поглощения водяными каплями (разд. 4.3.2) следует, что анализ подобных данных очень не прост. В частности, полоса поглощения Н20 вблизи А=3,0 мкм должна быть наиболее интенсивна в области малых фазовых углов *).
