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 na temat rozpraszania wielokrotnego w zamglonej atmosferze.

Równanie transferu promieniowania

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

Różniczkowa forma równania transferu:

$\frac{dI_\nu}{ds}=j_\nu - \alpha_\nu I_\nu + \iint \sigma_{\nu}(\Omega,{\nu'}) I_{\nu'} d\nu' d\Omega$

gdzie:

I — natężenie padającego promieniowania;

$j_\nu$ - człon źródłowy, opisuje promieniowanie własne ośrodka, promieniowanie to jest niezależne od natężenia promieniowania I wiązki;

$\alpha_\nu I_\nu$ — opisuje absorpcję w ośrodku. Ilość absorbowanego promieniowania jest proporcjonalna do natężenia wiązki;

$\alpha_\nu$ — współczynnik absorpcji ośrodka;

$\Omega$ — kąt bryłowy;

$\nu'$ - 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.

Bibliografia

• Bohren, Craig F. and Eugene E. Clothiaux, Fundamentals of atmospheric radiation : an introduction with 400 problems, Weinheim : Wiley-VCH, 2006, 472 p., ISBN 3527405038.
• Liou, Kuo-Nan, An introduction to atmospheric radiation, Amsterdam ; Boston : Academic Press, 2002, 583 p., International geophysics series, v.84, ISBN 0124514510.
• 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 0125027508
• Petty, Grant W, A first course in atmospheric radiation (2nd Ed.), Madison, Wisconsin : Sundog Pub., 2006, 472 p., ISBN 0972903313
• 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 0195081889.
• Thomas, Gary E.and Knut Stamnes, Radiative transfer in the atmosphere and ocean, Cambridge, New York, Cambridge University Press, 1999, 517 p., ISBN 0521401240.