1950年9月、カナダ・アルバータ州の壊滅的な山火事の後、北半球全体で太陽と月が鮮やかな青色に染まるというユニークな光学現象が発生しました。これは天文現象ではなく、太陽光と特定の大きさの煙粒子との間の正確な物理的相互作用によるものでした。この記事では、VGSTUDIO MAXやCOMSOL Multiphysicsなどのツールを用いた現代の科学的可視化が、この稀なミー散乱現象をどのように再現し、理解することを可能にするかを探ります。
COMSOL Multiphysicsにおける粒子モデリングとミー散乱 🌌
青い月の背後にある秘密は、煙粒子の正確な直径が約0.5マイクロメートルであることにあります。この現象をシミュレートするために、まずMaterialise Mimicsを使用して、マイクロCT画像から実際の灰粒子の形状をセグメント化し抽出しました。次に、COMSOL Multiphysicsで、ミー散乱を計算するための生体電磁気モデルを設定しました。このソフトウェアは、誘電体球に入射する平面波に対するマクスウェル方程式を解きます。結果は、これらの粒子が選択的フィルターとして機能することを示しています。すなわち、赤色光（長波長）を全方向に強く散乱させる一方で、青色光（短波長）はほとんど妨げられずに通過し、直接人間の目に届きます。
VGSTUDIO MAXにおける大気フィルターのボリューム可視化 🔬
この現象を印象的に伝えるために、COMSOLの遠方界データをVolume Graphics VGSTUDIO MAXに取り込みました。ここでは、粒子のボリュームをインポートし、散乱強度マップを重ね合わせます。3D可視化により、煙の雲を回転させ、太陽スペクトルの赤色成分がどのように吸収され方向転換されるか、一方で青色成分がどのように平行に保たれるかを観察できます。結果は、1950年の歴史的な出来事を説明するだけでなく、大気光学において光、物質、そしてサイズが重要であることを示す、インタラクティブな科学的インフォグラフィックです。
このシミュレーションはCOMSOLのマルチフィジックスモデルとVGSTUDIO MAXのボリューム可視化を組み合わせているため、アルバータ州の山火事からの灰粒子の光学パラメータは、最終的なレンダリングで太陽と月の青色の色合いを再現する上で極めて重要でした。
(追記：海洋をシミュレートするための流体物理学は海そのもののようなものです。予測不可能で、いつもRAMが不足します)