Исследование количества пространственных ориентаций атмосферных частиц на сходимость решения задачи рассеяния света в приближении геометрической оптики

Для понимания механизма прохождения солнечного света через перистые облака и повышения точности работы спутников системы ГЛОНАСС необходимо провести детальное исследование процесса рассеяния света от ледяных кристаллов, присутствующих в облаках. Особое внимание следует уделить особенностям рассеяния света в конусе направления вперед, поскольку именно в этой области наблюдаются наиболее сложные и значимые оптические эффекты. Они оказывают существенное влияние на качество спутниковых наблюдений и требуют детального изучения для повышения точности калибровки орбит. Таким образом, проведение всестороннего исследования процессов рассеяния света на ледяных кристаллах с акцентом на область рассеяния вперед является необходимым условием для успешного решения поставленных задач и обеспечения высокой точности функционирования системы ГЛОНАСС.
Для проведения исследования необходимо разработать оптическую модель перистых облаков, включающую ледяные кристаллы размером от 10 до 1000 мкм и учитывающую их хаотическое и квазигоризонтальное распределение по пространственным ориентациям. Модель будет адаптирована для работы с лазерным излучением, применяемым Роскосмосом. Для создания такой модели будут выполнены предварительные расчеты с использованием приближения геометрической оптики, которые позволят определить оптимальную пространственную сетку для последующих исследований с использованием метода физической оптики. Разработка данной оптической модели является ключевым этапом в совершенствовании технологий, направленных на улучшение точности навигации и дистанционного наблюдения Земли с помощью спутниковых систем.
В данном докладе представлены результаты расчетов матрицы рассеяния света для различных форм кристаллических частиц, выполненных с применением метода геометрической оптики. Были рассмотрены типичные формы частиц, такие как столбики, пластинки, буллиты и дроксталлы с размерами от 10 до 1000 мкм. Расчеты проводились для длин волн света 0,355, 0,4, 0,532, 0,85, 1,064 и 1,55 мкм.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 25-17-00087, https://rscf.ru/project/25-17-00087/.