Transport promieniowania

Transport promieniowania – propagacja energii w postaci promieniowania elektromagnetycznego w różnych ośrodkach. Transport ten zależy od wielu procesów, m.in. od absorpcji, emisji i rozpraszania w ośrodku. Równanie transportu promieniowania opisuje ten proces matematycznie.

Równanie transportu promieniowania (ang. radiative transfer equation – RTE) znajduje zastosowanie w wielu dziedzinach m.in. w teledetekcji, fizyce atmosfery i oceanografii, astronomii oraz w optyce. Jednym z pierwszych przyczynków była praca Schuster’a z 1905 r. na temat rozpraszania wielokrotnego w zamglonej atmosferze^[1].

Równanie transferu promieniowania

Równanie transferu promieniowania opisuje w jaki sposób wiązka promieniowania, dla przykładu promieniowanie świecy, traci lub zyskuje energię podczas przechodzenia przez ośrodek np. powietrze. Wiązka traci energię przez absorpcję i rozpraszanie a zyskuje przez emisję i rozpraszanie w kierunku propagacji wiązki.

Różniczkowa forma równania transferu:

${\displaystyle {\frac {dI_{\nu }}{ds}}=j_{\nu }-\alpha _{\nu }I_{\nu }+\iint \sigma _{\nu }(\Omega ,\nu ')I_{\nu '}d\nu 'd\Omega ,}$

gdzie:

${\displaystyle I}$ – natężenie padającego promieniowania,

${\displaystyle j_{\nu }}$ – człon źródłowy, opisuje promieniowanie własne ośrodka, promieniowanie to jest niezależne od natężenia promieniowania ${\displaystyle I}$ wiązki,

${\displaystyle \alpha _{\nu }I_{\nu }}$ – opisuje absorpcję w ośrodku. Ilość absorbowanego promieniowania jest proporcjonalna do natężenia wiązki,

${\displaystyle \alpha _{\nu }}$ – współczynnik absorpcji ośrodka,

${\displaystyle \Omega }$ – kąt bryłowy,

${\displaystyle \nu '}$ – częstotliwość promieniowania.

Człon z całką opisuje procesy rozpraszania. Rozpraszanie jest zależne od zachodzących zjawisk w ośrodku, co opisuje zależny od kąta i częstotliwości współczynnik rozpraszania.

Przybliżenie dwustrumieniowe jest jedną z technik pozwalającą na szybkie rozwiązanie równania transportu promieniowania.

Przypisy

Bibliografia

• Bohren, Craig F. and Eugene E. Clothiaux, Fundamentals of atmospheric radiation: an introduction with 400 problems, Weinheim: Wiley-VCH, 2006, 472 p., ​ISBN 3-527-40503-8​.
• Liou, Kuo-Nan, An introduction to atmospheric radiation, Amsterdam; Boston: Academic Press, 2002, 583 p., International geophysics series, v.84, ​ISBN 0-12-451451-0​.
• Mobley, Curtis D., Light and water: radiative transfer in natural waters; based in part on collaborations with Rudolph W. Preisendorfer, San Diego, Academic Press, 1994, 592 p., ​ISBN 0-12-502750-8​.
• Petty, Grant W, A first course in atmospheric radiation (2nd Ed.), Madison, Wisconsin: Sundog Pub., 2006, 472 p., ​ISBN 0-9729033-1-3​.
• Preisendorfer, Rudolph W., Hydrologic optics, Honolulu, Hawaii: U.S. Dept. of Commerce, National Oceanic & Atmospheric Administration, Environmental Research Laboratories, Pacific Marine Environmental Laboratory, 1976, 6 volumes.
• Stephens, Graeme L., Remote sensing of the lower atmosphere: an introduction, New York, Oxford University Press, 1994, 523 p. ​ISBN 0-19-508188-9​.
• Thomas, Gary E.and Knut Stamnes, Radiative transfer in the atmosphere and ocean, Cambridge, New York, Cambridge University Press, 1999, 517 p., ​ISBN 0-521-40124-0​.