ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. № 4. С. 60-71

Излучение плоской электромагнитной волны произвольной поляризации на синусоидальной границе водной поверхности

А.Б. Селунский 1 , А.В. Кузьмин 1 , Н.Ю. Комарова 1 
1 Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
Дистанционные аэрокосмические методы сегодня играют определяющую роль в исследованиях Мирового океана. В свою очередь, микроволновые радиометрические измерения в дистанционном зондировании океана занимают одно из ведущих мест. С помощью микроволновой радиометрии удается определять такие важнейшие параметры системы океан-атмосфера, как температура поверхности океана, скорость и направление приповерхностного ветра, интегральные параметры влажности и содержания водяного пара в атмосфере и т.п. Значительные усилия исследователей направлены в последние годы на разработку методов определения солености поверхностного слоя океана. Все это требует постоянного исследования физических механизмов формирования поляризационных характеристик собственного и рассеянного микроволнового излучения шероховатой поверхностью.
В работе развивается теория взаимодействия плоско-поляризованной монохроматической электромагнитной волны с синусоидальной морской поверхностью. Получено точное решение волнового уравнения на синусоидальной границе вода-воздух для произвольной поляризации. Граничные условия на периодической поверхности разлагаются в ряды Фурье по пространственным гармоникам. Это приводит к бесконечномерной системе линейных уравнений, которая решается с любой выбранной степенью точности в силу ее диагональной структуры. На основе полученного решения проведены расчеты коэффициента поглощения, излучения и радиояркостной температуры морской поверхности от различных параметров. Показаны резонансные особенности в коэффициентах излучения и поглощения. Максимальные эффекты связаны, как это и ожидалось, с вертикальной поляризацией излучения.
Ключевые слова: дистанционное зондирование Земли, микроволновая радиометрия, радиометры, теория рассеяния электромагнитных волн, коэффициент поглощения, коэффициент излучения, критические явления
Полный текст

Список литературы:

  1. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука, 1970. 855 c.
  2. Виноградова М.Б., Руденко О.В., Сухоруков А.П. Теория волн. М.: Наука, 1979, 386 с.
  3. Гершензон В.Е., Ирисов В.Г., Трохимовский Ю.Г., Эткин В.С. Исследование резонансных эффектов в радиотепловом излучении водной поверхности // Известия ВУЗов. Радиофизика. 1986. Т. 29. № 4. С. 379–384.
  4. Ирисов В.Г. Исследования излучения электромагнитных волн периодически неровной поверхности: Препринт. Пр-944. М.: ИКИ АН СССР, 1984. 18 с.
  5. Камоцкий И.В., Назаров С.А. Аномалии Вуда и поверхностные волны в задаче рассеяния на периодической границе. 1 // Математический сборник. 1998. Т. 190. № 1. С. 109–138.
  6. Кравцов Ю.А., Мировская Е.А., Попов Е.А., Троицкий И.А., Эткин В.С. Критические явления при тепловом излучении периодически неровной водной поверхности // Известия АН СССР. Физика океана и атмосферы. 1978. Т. 14. № 7. С. 733–739.
  7. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т. 8. Электродинамика сплошных сред. М.: Физматлит, 2001. 651 с.
  8. Левин М.Л., Рытов С.М. Теория равновесных тепловых флуктуаций в электродинамике. М.: Наука, 1967.
  9. Селунский А.Б., Кузьмин А.В., Комарова Н.Ю. Тепловое поглощение плоской электромагнитной волны произвольной поляризации на синусоидальной границе водной поверхности. Препринт. М.: ИКИ РАН, 2013. Пр-2171.
  10. Эткин В.С., Ворсин Н.Н., Кравцов Ю.А., Мировский В.Г., Никитин В.В., Попов А.Е., Троицкий И.А. Обнаружение критических явлений при тепловом радиоизлучении периодически неровной водной поверхности // Известия ВУЗов. Радиофизика. 1978. Т. 21. № 3. С. 454–456.
  11. Gasievski A.J., Kunkee D.B. Polarized microwave emission from water waves // Radio Science. 1994. Vol. 29. No. 6. P. 1449–1466.
  12. Stogryn A. The apparent temperature of the sea at microwave frequencies // IEEE Trans. Antennas and Propagation. 1967. Vol. AP-15. No. 2. P. 278–286.