Кіріспе

Электромагниттік сәулелену түріндегі энергияның берілуі. Радиациялық трансферт (радиациялық тасымалдау деп те аталады) – электромагниттік сәулелену түріндегі энергияның берілуінің физикалық құбылысы. Сәулеленудің орта арқылы таралуына сіңіру, шығару және шашырау процестері әсер етеді. Радиациялық трансферт теңдеуі осы өзара әрекеттесулерді математикалық тұрғыдан сипаттайды. Радиациялық трансферт теңдеулері оптика, астрофизика, атмосфера ғылымдары және қашықтан зондтау сияқты көптеген салаларда қолданылады. Радиациялық трансферт теңдеуінің (RTE) аналитикалық шешімдері қарапайым жағдайларда бар, бірақ күрделі көптік шашырау эффектілері бар нақты орта үшін сандық әдістер қажет. Осы мақала негізінен радиациялық тепе-теңдік жағдайына бағытталған.

Сәулеленудің ауысу теңдеуі

Радиациялық берілу теңдеуі қарапайым түрде радиация сәулесі қозғалыс кезінде сіңіру арқылы энергия жоғалтады, эмиссия процестері арқылы энергия алады және шашырату арқылы энергияны қайта бөледі дейді. Радиациялық берілу теңдеуінің дифференциалдық түрі:

мұндағы – жарық жылдамдығы, – эмиссия коэффициенті, – шашырау көмекейлігі, – сіңіру көмекейлігі, – массалық тығыздық, ал – басқа бағыттардан бетке шашыраған сәулеленуді көрсетеді.

Жергілікті термодинамикалық тепе-теңдік

Радиациялық ауысу теңдеуін едәуір оңайлату жергілікті термодинамикалық тепе-теңдік (LTE) жағдайында жүзеге асады. Жергілікті тепе-теңдік жүйедегі бөлшектердің белгілі бір тобына ғана қатысты болуы мүмкін екенін ескеру маңызды. Мысалы, LTE көбінесе тек массивті бөлшектерге қолданылады. Сәуле шығаратын газда, газдың сәулеленуі мен сіңіруіне қатысқан фотондардың бір-бірімен немесе газдың массивті бөлшектерімен термодинамикалық тепе-теңдікте болуы LTE-нің болуы үшін міндетті емес. Мұндай жағдайда сіңіретін/шығаратын орта массивті бөлшектерден тұрады, олар бір-бірімен жергілікті тепе-теңдікте болады және осылайша анықталған температураға ие (Термодинамиканың бірінші заңы). Дегенмен, сәулелену өрісі тепе-теңдікте болмайды және толығымен массивті бөлшектердің болуымен қозғалады. LTE жағдайындағы орта үшін эмиссиялық және сіңіру коэффициенттері тек температура мен тығыздық функциялары болып табылады және былай байланысты:

мұнда T температурадағы абсолют қара дененің спектральды сәулеленуі. Радиациялық ауысу теңдеуінің шешімі:

Ортаның температуралық және тығыздық профильдерін білу радиациялық ауысу теңдеуінің шешімін есептеу үшін жеткілікті.