發(fā)布時(shí)間：2020-08-02 12:37

【摘要】：隨著我國(guó)深空探測(cè)戰(zhàn)略的穩(wěn)步推進(jìn),火星探測(cè)項(xiàng)目成為繼載人航天工程、嫦娥工程之后最為重大的空間探測(cè)項(xiàng)目。由于火星環(huán)境的特殊性,火星大氣中的沙塵成為影響火星光學(xué)探測(cè)的主要因素,因此研究火星大氣中沙塵粒子的光散射特性,對(duì)于火星大氣的環(huán)境分析、火星探測(cè)的光學(xué)圖像分析以及未來火星上實(shí)施的無線激光通信項(xiàng)目都具有重要的理論參考價(jià)值。本文首先介紹了火星上的大氣和地表狀況,分析了火星上沙塵粒子的垂直結(jié)構(gòu)以及沙塵懸浮層的形成原因。利用對(duì)數(shù)正態(tài)分布擬合了火星上沙塵粒子的粒徑分布,并給出了不同波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的復(fù)折射率;研究了火星環(huán)境中沙塵粒子濃度與高度、風(fēng)速的關(guān)系。針對(duì)球形、橢球形、圓柱形和長(zhǎng)方體形火星沙塵粒子,利用T矩陣研究了不同激光入射角的粒子散射特性;分析了球形、橢球形、圓柱形以及長(zhǎng)方體形的尺寸對(duì)粒子散射特性的影響,研究了橢球形和圓柱形沙塵粒子的消光、散射和吸收因子,并與Mie理論計(jì)算的球形粒子的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比;針對(duì)符合對(duì)數(shù)正態(tài)分布的沙塵粒子群,分析了散射特性隨散射角的變化,并與Pollack研究的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,結(jié)果表明:計(jì)算結(jié)果與Pollack研究的結(jié)果基本一致。利用Mie理論計(jì)算了0.21μm-40μm波段范圍內(nèi)不同程度沙塵暴下激光的傳輸衰減和透射率,并分析了它們隨入射光波長(zhǎng)的變化關(guān)系;利用Mie理論和T矩陣計(jì)算了火星大氣中沙塵條件下的傳輸衰減和透射率;針對(duì)人眼最敏感的0.55μm波段的綠光,分析了能見度隨沙塵濃度的變化關(guān)系,對(duì)比表明Mie理論和T矩陣計(jì)算的球形粒子的散射特性相等。最后針對(duì)火星上沒有發(fā)生沙塵暴時(shí),研究了傳輸衰減和透射率隨高度的變化。研究結(jié)果表明:單個(gè)球形粒子和非球形粒子的散射特性差別很大,并且同一形狀,不同尺寸比對(duì)散射特性的影響也不同。在沙塵暴條件下,火星大氣中沙塵粒子濃度很高導(dǎo)致傳輸衰減很大;而當(dāng)沒有沙塵暴時(shí),火星大氣中沙塵粒子濃度較低,傳輸衰減較小。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：P185.3;V476.4
【圖文】：

01/exp( )H 星表面高度，H 為火星大氣高度。圖 2-3 為 v 取不同參數(shù)時(shí)的大時(shí)，沙塵主要存在于距離火星較低的大氣層，當(dāng) v 較小時(shí)，高的大氣層中。

圖 2-4 Mars Climate Sounder 觀測(cè)的火星大氣沙塵分布-4 Distribution of dust in the atmosphere of Mars observed by Mars climate 氣中沙塵懸浮層的形成機(jī)制層稀薄，沙塵懸浮其中，每年都會(huì)有許多大大小小的沙塵暴發(fā)上的平均風(fēng)速也可達(dá) 4.3m/s。許多科學(xué)家對(duì)火星大氣中沙塵懸有很多，認(rèn)為主要有以下幾個(gè)因素：

圖 2-5 火星上的塵卷風(fēng)Fig.2-5 Dust devils on Mars用，當(dāng)溫度較低時(shí)，火星大氣中存在很多粒徑層之上[52]。由于風(fēng)力的作用被帶至火星高空形成更大的粒子，此時(shí)粒子重力加大，由于

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