فهم الارتداد الخفيف في فيزياء الغلاف الجوي من خلال نماذج الأفيون الفيزيائية

وتتجاوز نماذج الأشعة الفيزيائية الافتراضية الافتراضية البسيط من خلال حل معادلة الموجات أو التقريب بينها في ظروف حدودية واقعية، وهي لا غنى عنها في الحالات التي تكون فيها طبيعة الضوء الموجة مهيمنة، مثل عندما تكون الزوايا المبعثرة كبيرة، عندما لا تكون الجسيمات ذات طابع فصي، أو عندما تحدث أحداث متفرقة متعددة، وفي الفيزياء الغيومية، فإن هذه النماذج تمكن العلماء من استعادة خصائصها الشعاعية.

أساسيات الارتطام بالضوء في الغلاف الجوي

The Role of Particle Size: Rayleigh versus Mie

In most basic distinction inmospheric light scattering is provided by the ratio of the particle radius r to the wavelength [ much. This dimensionless size paraue is defined as x

وعندما يفشل التقريب بين الرايلي ونظرية ميثيل كاملة، فإن تفريق الميتر، الذي استخرجته غوستاف مي في عام 1908، ينطبق على الجسيمات المتقطعة من أي حجم ويقدم حلولا دقيقة للميدان المتناثر.

ما بعد الحجم: شاب، تشكيلة، مورفولوجيا

(أ) إنَّ هذه المواد غير المُنتشرة في الغلاف الجوي هي في كثير من الأحيان بلورات من نوع " الخوذة " ، والأحجام المعدنية غير منتظمة، ومجموعات الفول السوداني تشكل مجموعات معقدة من الكسور، أما بالنسبة لهذه الجسيمات، فإنَّ نظرية مي غير كافية لأنها تفترض وجود طبقة كاملة.() ويجب أن تُحسب النماذج البصرية للشكل الدقيق للمادة، وكثيراً ما تستخدم تقنيات الفولية مثل [1]

كما أن التكوين مهم أيضاً، وقد تكون الجسيمات متجانسة أو متداخلة، مع طلاءات من المؤشرات المختلفة للانحلال، فعلى سبيل المثال، تظهر النواة السائلة المتجمعة مع المادة العضوية أو الكبريتية سلوكاً مختلفاً في التكاثر والاستيعاب من الفول الخالص، وبالمثل، فإن الجسيمات البيولوجية (الجلود، البكتيريا) لديها مؤشرات ذاتية تتفاوت في الآثار الافتراضية.

النماذج البصرية المادية: المؤسسات النظرية

معادلة ماكسويل ومشاكل البعث

وفي قلب أي نموذج بصري مادي، هي معادلة ماكسويل، وبالنسبة لحادث موجة طائرة واحدة على جزيئات مثبتة في وسط متجانس، يمكن أن يكتب الحقل الكهربائي الكلي كمجموع حقل الحوادث والميدان المتناثر، والهدف هو إيجاد المجال المتناثر في جميع النقاط خارج الجسيمات، وهو ما يشكل مشكلة في القيمة الحدودية يجب أن تتراكم في الحقول الموجودة خارج الجسيمات.

وفيما يتعلق بالجسيمات الباخرة، فإن فصل المتغيرات في الإحداثيات التسلسلية يؤدي إلى حل مي كسلسلة لا نهائية من وظائف التناسق والنسيجية، وبالنسبة للجسيمات غير المبشرة، نادرا ما تكون الحلول التحليلية متاحة، وتستخدم أساليب رقمية، وهناك نهجان واسعا الاستخدام هما:

• The T‐Matrix Method:] This method expands the incident and scattered fields in vector spherical wave functions and relates them via a transition specfi (T‐matrix). It is highly efficient for axisymmetric particles (spheroids, cylinders) and can handle particles up to several tenngs size in waveleth.
• (أ) أن يكون هذا المصطلح مُمثَّلاً كمجموعة من الأقطاب القابلة للاستقطاب، وأن رد كل من الأقطاب على الحقل الكهربائي المحلي محسوب على نحو متوافق مع الذات، ويُنتج عن ذلك خصائص الفرز والاستيعاب.

تقريب البور والتشهير

Ground-based networks like AERONET] also use sky radiance measurements at multiple angles and wavelengths to retrieve aerosolical depth, size distribution, refractive index, and shape. The inversion codes used by AERONET are built on physical optics Library such as [FABT:2] Mätz

الفيزياء الدقيقة السحابية والنقل الإشعاعي

(ب) نماذج التلألؤ الفيزيائي ضرورية لفهم الخصائص الإشعاعية للسحب: توجد أحجام من بضعة ميكرونزات إلى عدة ميكرون، وتنخفض بشكل مباشر في نظام مي، ويحدّد مفارقة التماثل [(FLT:0)](ز) (متوسط السحب السحابي) مدى تأثير السحب

(أ) السحب الجليدية أكثر صعوبة لأن البلورات الجليدية موجودة في عادات كثيرة (الألمان واللوحات والأبر والوردات) التي تبعث على الضوء بشكل مختلف.

المواضيع المتقدمة والتقنيات الناشئة

Multiple Scattering in Turbid Media

When the optical fishness of an aerosol layer or cloud is large ( ⁇ 0.1), multiple scattering becomes important. Each photon may undergo several scattering events before reaching the sensor or leaving the atmosphere. Physical optics for multiple scattering solve the vector radiative transfer equation (VRTE), which accounts for the full Stokes vector and the phasemels

Coherent Backscattering and Opposition Effect

(أ) إن التأثيرات الخفية والمتعددة المهمة هي تسارع متماسك (مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور)، والمعروفة أيضاً باسم تأثير المعارضة، وعندما تكون موجة تتكون من العديد من الجسيمات مضاءة، فإن الموجات التي تخترق نفس المسار في اتجاهات معاكسة يمكن أن تتداخل بشكل بناء، مما يؤدي إلى ذروة حادة في التأمل في الاتجاه الظاهري، ويُلاحظ هذا التأثير في الركود السحابي، وصور الفية.

مشاكل خارقة في مجال الإصلاح والعكس

Inverse problems aim to retrieve particle properties from measurements of scattered light. because of the nonlinear mapping from particle size and shape to scattered intensity, physical optics models combined with optimization algorithms (e.g., Leven —Marquardt, Bayesian inversion, neural networks) are used to solve the inverse problem.[Frie0 optics

الخلاصة والتوقعات

وتوفر نماذج البصريات المادية جسرا لا غنى عنه بين نظرية الموجة الأساسية للضوء والواقع المعقد للجسيمات الجوية، ومن خلال إدراج السمعة والتدخل والاستقطاب صراحة، تلتقط هذه النماذج ثراء ظواهر البعث التي لا يمكن التنبؤ بها من حيث المقاييس الجغرافية البسيطة، ومن شرح لون السماء إلى استعادة ممتلكات الأيروسول من الفضاء، والصور البصرية المادية التي تشكل أساس الكثير من علوم الغلاف الجوي الحديثة.

وستركز التطورات المقبلة على عدة مجالات: الكفاءة الحسابية المرتجلة ] بالنسبة لنماذج مركبة من هذه الجسيمات غير القانونية (مثل استخدام قواعد البيانات الجاهزة أو أجهزة الاستشعار الآلية ذات الصلة)، ([يمثل وصفاً مُعقداً للاختراق البيولوجي

For further reading, see standard references: Rayleigh scattering on Wikipedia, Mie scattering, and the comprehensive textbook “Light Scattering by Particles: Computational Methods][F