輻射是天體上能量傳遞的一種基本方式。輻射轉移（Radiation transfer）理論研究輻射轉移規律﹐探討輻射通過既有吸收又有發射的介質時的變化情況。它涉及輻射場的物理狀態以及輻射和物質的相互作用等。輻射轉移理論的最主要內容是建立輻射轉移方程﹐並在一定的條件下求解。
基本介紹
- 中文名：輻射轉移
- 外文名：Radiation transfer
- 作者：汪珍如
- 學科：固體地球物理學
- 條件：通過既有吸收又有發射的介質時
- 內容：涉及輻射場的物理狀態
簡介,主要內容,基本物理量,
簡介
輻射轉移是天體物理學領域中關於大氣輻射和輻射轉移過程的經典性著作。S. 昌德拉塞卡（見 “恆星動力學原理”）著。英國牛津大學出版社1950年出版。被列為當時的國際系列物理叢書之一。
主要內容
本書討論的主要內容，是天體內部由於熱核反應而產生的電磁輻射在大氣中的傳播過程。描述這一過程的基本方程叫做輻射轉移方程。輻射轉移方程是一個一階微分方程。書中系統地論述了該方程的各種解法，並討論了由作者本人提出的精確解法。書中所作的精確解法是輻射轉移方程的最重要解法之一。還通過輻射轉移過程的討論，對大氣的基本物理過程作了一定的假設，建立起大氣模型。根據一定的大氣模型，從理論上得出由天體發出的輻射（包括連續輻射和線輻射）的性質。將這些理論結果與實際觀測相比較，從而得到了大氣的各種物理參量和化學組成。本書還詳細討論了大氣中的散射過程。從現今的角度看，顯得過多地在數學上分析和討論，與天文實際聯繫得不夠。
基本物理量
輻射場的幾個基本物理量如下：
（1）輻射強度。輻射強度是點的函式，並依賴於方向L、時間t和頻率，即輻射強度表徵在單位時間、單位立體角、單位頻率範圍內通過同輻射方向垂直的單位面積的輻射能。
（2）輻射流F，指單位時間內通過單位面積，在單位頻率間隔內向外的輻射能與向內的輻射能之差，F的大小通常與面元在空間的位置和方向都有關係。
（3）平均輻射強度J，輻射場內任一點輻射強度對方向的平均值。
（4）輻射密度u，指單色輻射密度是單位體積內所包含的單位頻率間隔的輻射能
（5）輻射壓力P，單色輻射施於單位面積的壓力
（6）輻射和物質之間的相互作用形式包括發射和吸收。單位質量的物質在單位時間、單位頻率間隔、單位立體角內發射的能量稱為發射係數，用j表示。輻射通過單位質量的物質後輻射強度的相對減弱定義為吸收係數（或稱單位質量的吸收係數）。
（7）輻射轉移方程。當輻射通過一個既能發射又能吸收輻射的介質時，輻射強度所遵循的微分方程稱為輻射轉移方程。在研究正常恆星大氣時，由於大氣厚度遠小於恆星半徑，可以忽略大氣層的曲率，把大氣看作是平面平行層。
（8）灰色大氣的輻射平衡理論。為了求解輻射轉移方程，必須知道源函式或溫度隨深度的分布規律。早期，由於缺乏有關吸收係數的知識，引入了吸收係數與頻率無關的假設。這就是灰色大氣模型，是實際恆星大氣的近似描述。
在輻射平衡條件下，總輻射流與深度無關，等於它的表面值。把溫度隨深度分布的規律代入轉移方程的解中，就得到有意義的真實解。對於恆星表面，研究輻射強度的分布規律，可得恆星（或太陽）圓面的臨邊昏暗規律。研究輻射強度的分布規律，可得恆星連續光譜能量按頻率的分布。太陽圓面臨邊昏暗的實測結果與理論計算相符。但在連續光譜能量分布方面，理論和觀測之間存在著一系列差異，特別是理論無法解釋觀測到的連續光譜能量分布的跳變現象。根據灰色大氣模型計算得到的一些結果，特別是溫度分布規律仍被廣泛地套用。
（9）非灰色大氣的輻射平衡理論。恆星大氣的吸收係數是與頻率有關的。對不同的光譜型來說，吸收係數和頻率的關係也是不同的。當前已基本上明確在不同光譜型的恆星里吸收係數和頻率的關係。研究非灰色大氣的方法通常是用逐次近似法。把灰色大氣的溫度分布作為第一近似，灰色大氣的光學厚度是由平均吸收係數確定的。
