การถ่ายโอนการแผ่รังสีในชั้นบรรยากาศ
คำอธิบายทางคณิตศาสตร์และฟิสิกส์ว่าพลังงานการแผ่รังสีถูกดูดกลืน ปล่อยออกมา และกระจัดกระจายไปอย่างไรเมื่อเดินทางผ่านชั้นบรรยากาศ
Definition
การถ่ายโอนการแผ่รังสีคือกระบวนการที่ความเข้มของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงไปตามเส้นทางผ่านตัวกลางที่ดูดกลืน ปล่อย และกระจัดกระจายรังสีนั้น ซึ่งควบคุมโดยสมการการถ่ายโอนการแผ่รังสี
Scope
ครอบคลุมสมการการถ่ายโอนการแผ่รังสีและการแก้สมการภายใต้เงื่อนไขการดูดกลืน การปล่อย และการกระเจิงหลายครั้ง; ความลึกเชิงแสงและการลดทอน; การลดทอนแบบเบียร์-แลมเบิร์ต; ฟังก์ชันแหล่งกำเนิดและการปล่อยความร้อน; ฟังก์ชันเฟสการกระเจิง; และการประมาณค่า เช่น วิธีสองกระแสและวิธีอันดับไม่ต่อเนื่องที่ใช้ในแบบจำลองการแผ่รังสี
Core questions
- ความเข้มของการแผ่รังสีเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรตามเส้นทางผ่านชั้นบรรยากาศที่ดูดกลืนและกระจัดกระจาย?
- การดูดกลืน การปล่อย และการกระเจิงรวมกันในสมการการถ่ายโอนเดียวได้อย่างไร?
- การประมาณค่าใดบ้างที่ทำให้การถ่ายโอนการแผ่รังสีสามารถจัดการได้ในแบบจำลองเชิงตัวเลข?
Key theories
- สมการการถ่ายโอนการแผ่รังสี
- สมการเชิงอนุพันธ์ที่เชื่อมโยงการเปลี่ยนแปลงความเข้มของการแผ่รังสีตามเส้นทางกับการสูญเสียจากการลดทอนและการเพิ่มขึ้นจากการปล่อยความร้อนและการกระเจิงเข้า ซึ่งกำหนดพารามิเตอร์โดยความลึกเชิงแสงและอัตราส่วนการกระเจิงเดี่ยว
Mechanisms
ตามเส้นทางที่เล็กมาก ความเข้มจะลดลงจากการดูดกลืนและการกระเจิงออก (การลดทอน ซึ่งแสดงผ่านความลึกเชิงแสง) และเพิ่มขึ้นจากการปล่อยความร้อน ซึ่งขึ้นอยู่กับฟังก์ชันของพลังค์และอุณหภูมิเฉพาะที่ และจากการกระเจิงเข้าของรังสีจากทิศทางอื่นที่อธิบายโดยฟังก์ชันเฟส การแก้สมการมีตั้งแต่การลดทอนแบบเบียร์-แลมเบิร์ตอย่างง่ายสำหรับตัวกลางที่ดูดกลืน ไปจนถึงการบำบัดการกระเจิงหลายครั้ง เช่น วิธีอันดับไม่ต่อเนื่องและวิธีสองกระแส
Clinical relevance
รหัสการถ่ายโอนการแผ่รังสีเป็นกลไกหลักในการดึงข้อมูลการสำรวจระยะไกลด้วยดาวเทียม โครงการการแผ่รังสีของแบบจำลองสภาพอากาศและภูมิอากาศ และการแก้ไขบรรยากาศของภาพถ่าย
History
จากงานเบื้องต้นของ Schwarzschild เกี่ยวกับสมดุลการแผ่รังสีในชั้นบรรยากาศของดาวฤกษ์ หนังสือ Radiative Transfer ของ Chandrasekhar ในปี 1950 ได้สร้างกรอบการทำงานที่เข้มงวด ซึ่งต่อมาได้ถูกนำมาปรับใช้กับชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์และฝังอยู่ในแบบจำลองการแผ่รังสีที่ใช้งานจริง
Key figures
- Subrahmanyan Chandrasekhar
- Kuo-Nan Liou
Related topics
Seminal works
- chandrasekhar1960
- liou2002
Frequently asked questions
- ความลึกเชิงแสงคืออะไร?
- ความลึกเชิงแสงคือหน่วยวัดที่ไม่มีมิติว่าลำแสงรังสีถูกลดทอนไปมากน้อยเพียงใดตามเส้นทาง; ความลึกเชิงแสงเท่ากับหนึ่งหมายความว่าความเข้มลดลงประมาณ 2.7 เท่าจากการลดทอน