Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Астрономія, №. 69, c. 11-22 (2024)
Опроміненість вхідного вікна поляриметра на навколоземній орбіті при довжині електромагнітної хвилі 1.378 мкм
Василь ДАНИЛЕВСЬКИЙ, канд. фіз.-мат. наук, старший дослідник
Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, Україна
Абстракт
Вступ. Дослідження аерозолів у стратосфері важливе для встановлення їхньої ролі у кліматичній системі Землі. Сучасні засоби досліджень аерозольних частинок у стратосфері не забезпечують точність і кількість даних, достатню для вирішення цих питань. Науковцями розглядаються нові засоби досліджень, зокрема із застосуванням панорамного поляриметра на навколоземній орбіті, що вимірював би інтенсивність і поляризацію розсіяного атмосферою сонячного проміння у спектральній смузі поглинання водяної пари з довжиною хвилі 1,378 мкм.
Методи. Викладено алгоритм обчислень опроміненості вхідного вікна поляриметра на навколоземній орбіті сонячним промінням, розсіяним у атмосфері над темною поверхнею та над поверхнею з ламбертівським дифузним відбиванням. Він включає рівняння та процедуру для обчислень структури атмосфери над спостережуваною поляриметром ділянкою підстильної поверхні, оптичної товщини молекулярної атмосфери, фазової функції і ступеня лінійної поляризації розсіяного молекулами проміння. Викладена процедура обчислень коефіцієнта екстинкції, фазової функції та ступеня лінійної поляризації проміння, розсіяного сферичними аерозольними частинками у стратосфері та аерозольної оптичної товщини стратосфери за відповідних припущень щодо розмірів, хімічного складу і показника заломлення частинок.
Результати. Опроміненість вхідного вікна від одного елемента зображення з кутовими розмірами 0,5° х 0,5° оцінена для інструмента на сонячно-синхронній орбіті висотою 700 км. Оптична товщина молекулярної атмосфери обчислена для діапазону висоти від тропопаузи до » 85 км. Використані дві моделі розподілу аерозольних частинок за розмірами, визначені за даними досліджень різними методами на різних висотах. Модель 1 для широкого розподілу має медіанний радіус rm » 0,046 мкм і ширину s » 1.85, Модель 2 для вузького розподілу має rm » 0,13 мкм та s » 1,26. Вважається, що частинки складаються з 75% розчину H2SO4 у воді. Дійсна частина показника заломлення при довжині хвилі 1,378 мкм становить 1,42, а уявна 5×10 – 5. Ці параметри вважаються сталими у діапазоні висот від тропопаузи до 35 км. Оцінки фазової функції, ступеня поляризації та опроміненості одержані у діапазоні кутів розсіювання приблизно від 68° до 162°.
Висновки. Одержані оцінки опроміненості можуть бути використані для визначення параметрів поляриметра, таких як розмір вхідного вікна, пропускання, чутливість детектора, коефіцієнт підсилення сигналу, а також для оцінок кількості спостережних даних.
Ключові слова
Аерозолі, стратосфера, дистанційні дослідження, спектрополяриметр, навколоземна орбіта, сонячне проміння, опроміненість.
DOI: