Así que derivé una expresión para la intensidad de luz dispersada de una atmósfera con dispersión isotópica ideal: , donde es intensidad, es flujo, es el ángulo de incidencia, y es el ángulo de emisión ( son normales a la atmósfera).
Cuando trazo la intensidad dispersada como una función de con constante, disminuye mientras que el ángulo aumenta. ¿Por qué es esto? Mi teoría es que con un ángulo de incidencia grande, la luz se encuentra con un área de superficie más grande, por lo que la luz reflejada tendrá una mayor variación del ángulo de emisión, lo que significa que la luz dispersada en un ángulo de emisión determinado será menor. ¿Esto tiene sentido? ¿O hay otra razón para esto?
A continuación, tracé la intensidad dispersa como una función de con constante. Esta vez, la intensidad aumenta al aumentar el ángulo de emisión. No tengo una teoría de por qué este es el caso, ni una intuición para respaldarlo. Por qué sería este el caso?
Es más fácil de entender si fija el ángulo de incidencia y explica por qué la intensidad emergente es mayor en ángulos muy oblicuos. Dado que la luz proviene del exterior, solo penetra hasta cierto punto, y esto a su vez hace que la atmósfera actúe como una fuente de luz dispersa. Pero la fuente de luz dispersa es más brillante cerca de la parte superior de la atmósfera, ya que ahí es donde penetra más luz externa. Cada vez que las fuentes son más brillantes cerca de la parte superior, se produce lo que se denomina "brillo de las extremidades", en el que, si se mira desde ángulos muy oblicuos, se examinan principalmente las regiones más altas y más brillantes. Mirando hacia abajo, lo normal es donde se ve más profundamente en la atmósfera, donde la luz externa no penetra tan bien.
También puede pensar en lo que están haciendo los fotones individuales y preguntar cuál es su distribución sobre el ángulo emergente. Si cos(i)=0, todos los fotones se dispersan justo en la superficie, por lo que equivale a introducir un campo de radiación isotrópica justo en la superficie. Los fotones que salen, por supuesto, tendrán una distribución isotrópica, y un campo de radiación incidente isotrópica debe dispersarse isotrópicamente (que es una consecuencia del principio de reciprocidad). Entonces, la distribución emergente es isotrópica, pero la intensidad también es por ángulo sólido, por lo que explica el escorzo, y de ahí proviene el 1/cos(e) en la intensidad. Si cos(i)=1, por otro lado, los fotones incidentes tienden a penetrar más y deben difundir su salida, lo que da menos ventaja a cos(e) bajo después de incluir el escorzo.
En cuanto a fijar el ángulo en el que está mirando y alterar i, aquí su resultado dice que la intensidad siempre alcanza su punto máximo a medida que aumenta cos (i). Su expresión afirma que es cierta en cada e, por lo que para mí esto sugiere un error de normalización. Desea mantener fija la F incidente, pero eso requiere que obtenga la misma F saliente si integra sobre todas las e. Su resultado dice que I es mayor en todo e si cos(i) es mayor, pero eso contradice la idea de que está manteniendo el incidente F igual. Tal vez su resultado en realidad esté comparando las intensidades incidente y emergente, no la intensidad emergente con el flujo incidente. Luego, a mayor cos(i), para el mismo incidente I, el incidente F está cayendo, lo que explica el aumento de I/F.
Ken G.
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Ken G.