Теория образования слабых спектральных линий при зондировании системы «атмосфера - подстилающая поверхность» из космоса

Теория образования слабых спектральных линий при зондировании системы «атмосфера - подстилающая поверхность» из космоса

В настоящем докладе рассмотрена проблема образования слабых спектральных линий в рассеивающей и поглощающей аэрозольно-молекулярной атмосфере конечной оптической толщины τ0 < , ограниченной на ее нижней границе отражающей подстилающей поверхностью. Ранее подобная проблема при учете многократного рассеяния излучения в полубесконечной однородной атмосфере (τ0 = ) рассматривалась, например, в [1]-[4].
При условиях малой оптической толщины атмосферы τ0 << 1 и τ0,ν << 1, где ν – частота в спектре изолированной линии поглощения, и почти чистом (консервативном) рассеянии солнечного излучения, при котором вероятность выживания фотона Λ при элементарном акте рассеяния удовлетворяет условию (1 - Λ) << 1, получены приближенные аналитические формулы для определения профиля (1 - rν) спектральной линии и ее эквивалентной ширины W. При этом, имея в виду практические приложения полученных формул, рассмотрены случаи ортотропных и зеркально-отражающих подстилающих поверхностей, а также общий случай подстилающей поверхности при произвольном законе отражения Y.
Отдельно рассмотрена проблема влияния сильно вытянутой атмосферной индикатрисы рассеяния P(cosγ) на образование слабых спектральных линий поглощения при зондировании Земли из космоса.
Показано, что профиль (1 - rν) и эквивалентная ширина W слабой спектральной линии существенно зависят от соотношений между оптическими характеристиками τ0, Λ, P(cosγ) и Y системы «атмосфера - подстилающая поверхность». Представленные результаты позволили обобщить теорию образования слабых спектральных линий в системе «атмосфера - подстилающая поверхность», развитую ранее В.В. Соболевым в [5] в случае атмосферы конечной оптической толщины τ0 < , ограниченной снизу ортотропным отражающим дном.


Литература
1. Uesugi A., Irvin W.M., Kawata Y. Formation of absorption spectra by diffuse reflection from a semi-infinite planetary atmosphere // J. Quant. Spectrosc. Rad. Transfer., v.2, №6, 1971, pp. 797–812.
2. Fouquart J., Lenoble J. Formation des raies spectrales et etude des courbes de croissance dans une atmosphere diffusante semi-infinite // J. Quant. Spectrosc. Rad. Transfer, v.13, №5, 1973, pp.447–459.
3. Соболев В.В. О спектрах планет // Астрон. ж., т. 49, №2, 1972, с. 2-10.
4. Смоктий О.И., Аниконов А.С. Рассеяние света в средах большой оптической толщины. Санкт-Петербург, Наука, 2008. 441 с.
5. Соболев В.В. Рассеяние света в атмосферах планет. М., Наука, 1989, 312 c.