Расчет оптических свойств слоистых сфероидальных моделей космических пылинок

Abstract

Сфероидальная модель частиц широко используется в разных науках, и особенно в астрофизике, из-за недостаточных сведений о форме и структуре космических пылинок. Применение этой модели ограничено трудностью быстрого и достаточно аккуратного моделирования рассеяния света крупными (слоистыми) сфероидальными частицами. Мы развили новый подход к расчету оптических свойств как одиночных сфероидов, так и их ансамблей, что необходимо для рассмотрения различных проблем, включая перенос поляризованного излучения. Тестирование показало, что наш подход дает надежные результаты для сплюснутых и вытянутых слоистых сфероидов даже при дифракционном параметре x = 2πa / λ (где a и λ — размер частицы и длина волны излучения), превышающем 100.

The spheroidal model of solid particles is widely applied in various sciences, and in particular in astrophysics because of a lack of knowledge of the shape and structure of cosmic dust grains. Adaptation of this model is limited by difficulties of fast and accurate simulations of light scattering by large (layered) spheroidal particles. We develop a new approach to calculations of the optical properties of both single spheroids and ensembles of spheroids, which is necessary for consideration of different problems including polarized radiative transfer. Testing has demonstrated that our approach provides reliable results for oblate and prolate layered spheroids even for the diffraction parameter x = 2πa / λ (where a and λ are the particle size and radiation wavelength, respectively) exceeding 100.