تشتت وامتصاص الضوء في Regoliths الكواكب

ويمكن أن تساعد الأساليب الواردة في هذا البروتوكول في حل المشكلة الحاسوبية المفتوحة المتمثلة في تشتت الضوء بواسطة الطبقات الكاسية الكوكبية، والطبقات المكتظة بالكثافة من الجسيمات على أسطح الكويكبات التي تمر عبر النوى وغيرها من أجسام النظام الشمسي. للتحقق من صحة الحسابات، ونحن نقدم فريدة من نوعها غير الاتصال والقياسات غير المدمرة على أساس الارتفاع عينة بالموجات فوق الصوتية. لدينا السيطرة الكاملة على موقف العينة والتوجه.

هنا نحن تطبيق أساليب حسابية التحقق من صحة لتفسير الملاحظات من الكويكب 4 فيستا و 67P/Churyumov-Gerasimenko. 10- والأساليب الحاسوبية والأساليب التجريبية هما أسلوبان عالميان ويمكن تطبيقها على سبيل المثال في الاستشعار عن بعد الأرضي، وعلوم المواد النانوية، والبصريات الطبية الأحيائية. إن استخدام هذه الطرق يتطلب الصبر.

ومع ذلك، فإن هذا الجهد يؤتي ثماره بسبب الطبيعة المطلقة والكمية للنتيجة. العرض التوضيحي المرئي للأساليب أمر بالغ الأهمية. الجزء التجريبي المعروض في هذا الفيديو يجمع بين أحدث التقنيات في كل من البصريات والصوتيات.

ومن بين الاجراءات، الدكتورة أنتي بينتيلا، والسيدة جوليا مارتيكانين، والسيد بيتري هيلاندر، والسيد غوران ماكوني، والسيد تيمو فايزانن. للبدء، قم بإعداد مقياس التشتت عن طريق تشغيل مصدر الضوء، وأنابيب مضاعف الصور ومكبرات الصوت. السماح للنظام لتحقيق الاستقرار لمدة 30 دقيقة.

بعد ذلك، قم بإعداد جهاز رفع العينة الصوتية عن طريق إدخال الميكروفون في وسط المُتَرِّج وتشغيل خط المعايرة. ثم جعل اكتساح القياس مع رفع فارغة. يكشف الاجتياح عن أي إشارات تولدها الإضاءة المحيطة أو انعكاسات من المناطق المحيطة أو الضوضاء الكهربائية.

مرة واحدة في الإعداد، واستخدام ملعقة شبكة شفافة صوتيا لحقن العينة في رفع الصوتية. باستخدام كاميرا فيديو والبصريات عالية التكبير، فحص اتجاه واستقرار العينة قبل وبعد القياسات التشتت. يتم تحسين قوة و قياس حجم التراكب الصوتي لأقصى قدر من استقرار العينة.

وبالتالي، يتم تعيين السلطة الصوتية منخفضة قدر الإمكان. إذا كانت العينة غير متماثلة، قم بتدويرها حول المحور الرأسي للحصول على معلومات حول شكله. قم بإجراء التدوير عن طريق تغيير محاذاة التراكب الصوتي ببطء.

أثناء التصوير، قم بتطبيق إضاءة إضافية لتحسين جودة الصورة. بعد ذلك، أغلق غرفة القياس لمنع الضوء الخارجي. باستخدام واجهة الكمبيوتر، حدد اتجاه العينة وكذلك الدقة الزاوي ونطاق القياس.

يتم تصفية الضوء الوارد والمتناثر بواسطة المستقطبات الخطية التي يتم motorized. تشغيل sweep القياس الآلي. وهذا سوف يقيس أربع نقاط لكل زاوية مع التوجهات المستقطب من الأفقي الأفقي، الأفقية- العمودية، العمودية- الرأسية، والرأسية- الأفقية.

استعادة العينة بعد القياس عن طريق إيقاف تشغيل الحقل الصوتي والسماح للعينة تقع على النسيج شفافة صوتيا. ثم تنفيذ آخر اكتساح القياس مع رفع فارغة للكشف عن أي الانجراف المحتملة بسبب ظروف الإضاءة المحيطة. عند الانتهاء، قم بحفظ البيانات.

تحليل البيانات لحساب عناصر مصفوفة مولر لكل زاوية من خلال مزيج خطي من الكثافة في الاستقطابات المختلفة. لبدء النمذجة، واستخدام SSH الوصول إلى الاتصال في مركز تكنولوجيا المعلومات CSC للعلوم محدودة مجموعة تايتو. تحميل وتجميع جميع البرامج المطلوبة التي تم تكوينها مسبقا لتايتو عن طريق تشغيل باش compile.sh.

بعد ذلك، افتح محرر النص Nano و قم بإعداد المعلمات لمتناثر واحد، عنصر الحجم والعينة المدروسة لتتناسب مع العينة المدروسة عن طريق تعديل الملف PARAMS. ثم قم بتشغيل خط الأنابيب عن طريق تنفيذ run.sh الأمر. عند الانتهاء، اكتب مصفوفة Mueller الكاملة للعينة في المجلد المؤقت كما final.out.

استخدام Siris4 لحساب خصائص التشتت من الجسيمات هوارديت عن طريق نقل الملف التنفيذي سيرس4 أولا في نفس المجلد مع ملف الإدخال وملف مصفوفة P. ثم انسخ input_1. في pmatrix_1.

في من مجلد الاختبار. في input_1. في، تعيين عدد الأشعة إلى مليونين، وعدد من جزيئات عينة إلى 1،000، والانحراف المعياري من نصف قطرها إلى 0.17، ومؤشر قانون السلطة من وظيفة الارتباط إلى ثلاثة.

ثم قم بتعيين الجزء الحقيقي من معامل الانكسار إلى 1.8 واستخدم الجزء الوهمي من مؤشر الانكسار n كما هو موضح في بروتوكول النص. بعد ذلك، قم بتشغيل Siris4 عن طريق تنفيذ الأمر الموضح هنا لكل طول موجي من 0.4 إلى 2.5 ميكرون باستخدام نطاق حجم 10 إلى 200 ميكرون في القطر مع خطوة أخذ العينات من 10 ميكرون. بعد ذلك، حفظ كل مصفوفة المرحلة التشتت المحسوبة p في pmatrix_x.

في الملف. يصف x في اسم الملف عدد الطول الموجي ويتراوح من واحد إلى 43 لكل حجم الجسيمات. وسوف يحتوي الملف على زوايا التشتت وكذلك عناصر مصفوفة التشتت P11، P12، P22، P33، P34، P44 لطول موجي واحد وحجم الجسيمات.

متوسط المصفوفات المبعثرة التي تم الحصول عليها ، وهي واحدة مبعثرة Albedos ، وتعني مسارات حرة على توزيع حجم قانون السلطة مع مؤشر 3.2. استخدام الثرثرات المنتشرة داخل وحدة التخزين فييستا الحجم مع مؤشر انكسار واحد. في ملف الإدخال، استخدم متوسط مفرد تشتت Albedos ومتوسط أطوال المسار الحر للمبعثرات الداخلية.

بعد ذلك، قم بتشغيل Siris4 في كل طول موجي من خلال تنفيذ الأمر الموضح هنا حيث x هو الطول الموجي. يقرأ الرمز المصفوفات المبعثرة المتوسطة كمدخلاتها للمبعثرات الداخلية المنتشرة. مقياس الأطياف فييستا الملاحظة إلى قيمة ألبيدو هندسية من 0.42327 في 0.55 ميكرون.

للوصول إلى 17.4 درجة، تطبيق عامل 0.491 على أطياف تحجيم. قارن بين كل من النموذج والأطياف الملاحظة عبر نطاق الطول الموجي بأكمله. ابدأ بتنزيل الملفات المصدر مع Git ونقل الملفات إلى الدليل الذي تم تنزيله على القرص المضغوط protocol4b.

المقبل ، وتحميل وتجميع جميع البرامج المطلوبة عن طريق تشغيل باش compile.sh. عندما تكون جاهزة، نسخ متوسط مصفوفة تشتت المدخلات وكذلك مصفوفة اتساع التشتت في دليل العمل الحالي. بعد ذلك، افتح محرر النص Nano وعدّل الملف PARAMS لتعيين المعلمات المطلوبة.

تشغيل خط الأنابيب عن طريق تنفيذ run.sh bash. ثم اكتب مصفوفة مولر الكامل في المجلد المؤقت كما rtcb.out. ابدأ في MATLAB وتشغيل powerlaw_ave الروتينية المتوسط.

م إلى متوسط النتائج على توزيع حجم قانون السلطة من مؤشر ناقص ثلاثة بعد حساب وظائف مرحلة الغيبوبة من حلّل سيرس4. المخرجات الروتينية المتوقعة هي pmatrix2. في، Albedo ويعني المسار الحر.

بعد ذلك، تعيين النتائج من النواتج Albedo ويعني مسار الحرة في الإدخال. في الملف. تعيين حجم إلى مليار واحد وتعيين مؤشر قانون السلطة من وظيفة الارتباط للشكل إلى 2.5.

ثم تشغيل سيرس4 باستخدام سطر الأوامر هو مبين هنا للحصول على وظيفة المرحلة النواة. مع سيرس4، تم حل خصائص مبعثرة من 100،000 المجاميع ومتوسط. يتم رسم هذه النتائج هنا تبين القياسات التجريبية والمحاكاة إضافية دون وسيلة فعالة.

كلا الخيارات لتوزيع الجسيمات أنتجت مباراة مع وظيفة المرحلة قياس على الرغم من أنها تؤدي إلى خصائص الاستقطاب مختلفة. ويمكن استخدام هذه الاختلافات لتحديد التوزيع الأساسي للجسيمات في العينة. أفضل خيار هو استخدام التوزيع الطبيعي المقتطع بدلاً من الجسيمات المُستغلة.

إذا تم استخدام وظائف المرحلة التي تم تسويتها فقط، تعطي التوزيعات اثنين نتائج لا يمكن تحديدها. بالنسبة للفك القطبي، تكون النتائج الرقمية لها سمات مشابهة للمنحنى المقاس ولكن يتم تحويل الوظائف بمقدار 10 درجات إلى الاتجاه الخلفي. وتشير الاختلافات في الاستقطاب إلى أن العينة يفترض أن هيكلها أكثر تعقيدا من النموذج المتجانس.

هو مهما وراء ال يوجود طرق مجهريّة ل عينة توصيف أن يستردّ البنية حقيقيّة من الإجماليّة. هنا وقد رافق منحنى المرحلة الضوئية مع الاعتماد الخطي على حجم محاكاة تأثير التظليل في ريجوليث Albedo عالية معبأة بكثافة. يشرح النموذج بنجاح منحنيات المرحلة الضوئية والاقطابية الملاحظة ويقدم تنبؤًا واقعيًا للحد الأقصى من الاستقطاب.

ومن اللافت للنظر كيف أن جزء الدقيقة من مجموعة الجسيمات الصغيرة قادر على إكمال شرح منحنيات المرحلة. عند تنفيذ هذه التجربة، الارتفاع عينة بالموجات فوق الصوتية هو المفتاح لقياسات التشتت الناجحة. في الجزء الحسابي ، فإن المعالجة غير المتماسكة للتشتت داخل وسط الجسيمات أمر ضروري.

في المستقبل، ونحن نخطط لتوسيع الطرق التجريبية على حد سواء عينات أكبر وأصغر تصل إلى موازين سنتيمتر وميكرمتر. نحن حاليا تطوير طرق للاستفادة من كامل التحكم في عينة بالموجات فوق الصوتية في المجاهر. اتخاذ الاحتياطات المناسبة عند تنفيذ هذا البروتوكول كما تستخدم الموجات فوق الصوتية القوية ومصادر الضوء في هذه القياسات.