ИСТИНА

Расчет поляризационных матриц рассеяния фрактальных кластерных частиц атмосферного аэрозоля Титана. Фрактальные частицы по своей природе достаточно уникальны, а когда мы говорим об атмосфере какого либо космического объекта, то должны помнить, что на разных высотных интервалах преобладают разные методы их формирования. Так как фрактальные частицы формируются в основном случайным образом, то есть смысл проверить, можно ли усреднить поляризационные матрицы рассеяния агрегатов, полученных одинаковым методом, и получить некоторый результат, хорошо описывающий группы таких агрегатов, а также определить с какой точностью его можно будет использовать. Этот же вопрос поднимал в своих работах Скоров под предлогом того, как же уменьшить неточности в анализе данных, используя улучшенные численные результаты для оптических свойств агрегатов. Одним из предположений являлось то, что усреднение агрегатов одного метода может помочь избавиться от неточностей, возникающих из-за моделей генерации агрегатов. В своей работе я использую три наиболее известных метода формирования фрактальных частиц, которые хорошо описывают аэрозоль Титана на определённых высотах. Этими методами являются: BCCA (Баллистическая кластер-кластер агрегаций), BPCA(Баллистическая частица-кластер агрегация), DLA (Агрегация ограниченная диффузией). Все три метода были реализованы на языке C++ и дают на выходе текстовый файл с координатами для последующего расчёта на них поляризационных матриц рассеяния. Следующим не мало важным пунктом генерации аэрозоля Титана является определение комплексных показателей преломления, которые состоят из двух частей: показатель преломления и коэффициент экстинкции. Поиском таких данных занимались в работе (Ramirez,2002) . Здесь можно найти таблицу экспериментально полученных значений комплексных показателей преломления на разных длин волн. Несмотря на свой возраст, эти данные являются уникальными, тем самым считаем их достоверными для нашей работы. Для расчёта поляризационных матриц рассеяния использована реализация метода Т-матриц, написанная Mackowski и Mishchenko . Данный код используется для решения задачи электромагнитного рассеяния на однородных частицах сферической формы. На данный момент данный код является наиболее оптимизированным для вычислений такого типа. На сегодняшний день были усреднены два основных элемента матрицы рассеяния, отвечающие за интенсивность рассеянного света, а также за линейную поляризацию. Предварительные данные показывают, что наблюдается увеличение точности усреднённых значений с ростом количества частиц для двух методов, DLA и BPCA. Также выявлен "пик неточности" для интенсивности, расположение которого зависит от количества частиц и структуры исследуемого агрегата. Природа и поведение этого пика требует дальнейшего исследования на агрегатах размера >64. Полученные значения линейной поляризации в основном совпадают с результатами, полученными в ходе исследования Колоколовой (2006) Skorov YV, Keller HU, Rodin AV. Optical properties of aerosols in titan's atmosphere. Planet Space Sci 2008;56(5):660-8. Skorov YV, Keller HU, Rodin AV. Optical properties of aerosols in titan's atmosphere: Large fluffy aggregates. Planet Space Sci 2010;58(14-15):1802-10. Sota Arakawa, Masaki Takemoto, Taishi Nakamoto, Geometrical structure and thermal conductivity of dust aggregates formed via ballistic cluster–cluster aggregation, Progress of Theoretical and Experimental Physics, Volume 2019, Issue 9, September 2019, 093E02, https://doi.org/10.1093/ptep/ptz102 Thomas C. Halsey , "Diffusion‐Limited Aggregation: A Model for Pattern Formation" , Physics Today 53 , 36-41 (2000) https://doi.org/10.1063/1.1333284 S.I. Ramirez, P. Coll, A. da Silva, R. Navarro-González, J. Lafait, F. Raulin, Complex Refractive Index of Titan's Aerosol Analogues in the 200–900 nm Domain, Icarus, Volume 156, Issue 2, 2002, Pages 515-529, ISSN 0019-1035, https://doi.org/10.1006/icar.2001.6783. Daniel W. Mackowski and Michael I. Mishchenko, "Calculation of the T matrix and the scattering matrix for ensembles of spheres," J. Opt. Soc. Am. A 13, 2266-2278 (1996) Kolokolova L, Kimura H, Ziegler K, Mann I. Light-scattering properties of random-oriented aggregates: Do they represent the properties of an ensemble of aggregates? J Quant Spectrosc Radiat Transf 2006;100(1-3):199-206.