ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

О вычислении собственного теплового излучения плоскопараллельных квазианизотропных многослойных пластин с гладкими границами

Евтихов М.Г., Арзамасцева Г.В.
Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН, Фрязинский филиал, http://fire.relarn.ru/
г. Фрязино 141190, Московская область, Российская Федерация
E-mail: emg20022002@mail.ru, arzamastseva@mail.ru

Поступила 01.10.2020, рецензирована 19.10.2020, принята 26.10.2020

Аннотация. Обсуждается физический смысл новых алгоритмов для расчета интенсивности плоской однородной монохроматической волны электромагнитного излучения после прохождения многослойной квазианизотропной плоскопараллельной пластины с учетом теплового излучения слоев. Формула, связывающая получаемую микроволновым радиометром яркостную температуру и эффективную температуру наблюдаемой поверхности, используется в дистанционном зондировании поверхности Земли. В настоящей работе развит математический аппарат, позволяющий построить алгоритмы, обобщающие эту формулу на произвольное число однородных квазианизотропных слоев плоскопараллельной пластины. Решение задачи затруднено необходимостью учета когерентных и некогерентных эффектов взаимодействия волн в многослойной пластине, а также необходимостью построения адекватного способа идентификации рассматриваемых волн и потоков энергии, необходимостью уточнения понятия идеального радиометра, регистрирующего наблюдаемое микроволновое излучение. С целью проверки новых алгоритмов и получения первых результатов факты, полученные нами ранее с помощью вычисления коэффициентов отражения и пропускания для свободных пластин льда, воспроизводятся с помощью новых алгоритмов для вычисления интенсивностей. Для изотропной пластины льда, толщиной 50 см в L-диапазоне имеет место "окно прозрачности" в области углов наблюдения 30 градусов по обеим поляризациям одновременно. Рассматривается влияние анизотропии льда на эффекты просветления и антипросветления, связанные с углом Брюстера. Дополнительно, новыми методами оценен вклад собственного излучения льда в наблюдаемую яркостную температуру. Рассмотрен случай пластины анизотропного льда при тех же параметрах, но плавающей в воде. Показано, что изменение условий отражения на границе лед-подложка можно частично компенсировать изменением толщины льда. Для контроля и оценки теоретически возможного накопления ошибок при вычислениях обсуждаются физические величины, аналогичные компонентам вектора Пойнтинга и остающиеся постоянными на границах слоев. Для рассмотренных случаев льда эти величины сохраняются с большой точностью.

Ключевые слова: дистанционное зондирование земной поверхности, микроволновое излучение, квазианизотропные среды, многослойные плоскопараллельные пластины, формулы Френеля, коэффициенты Френеля-Эйри, вода, лед, области прозрачности, яркостная температура

УДК 0535.391.4, 53.082.53, 53.083.2

РЭНСИТ, 2020, 12(3):379-398 DOI: 10.17725/rensit.2020.12.379.

Полнотекстовая электронная версия статьи – на вебсайтах http://elibrary.ru и http://rensit.ru/vypuski/article/348/12(3)379-398.pdf