1950년 9월, 캐나다 앨버타의 파괴적인 산불 이후, 독특한 광학 현상이 북반구 전체의 태양과 달을 선명한 파란색으로 물들였습니다. 이는 천문학적 사건이 아니라, 특정 크기의 연기 입자와 햇빛 사이의 정밀한 물리적 상호작용이었습니다. 이 글에서는 VGSTUDIO MAX 및 COMSOL Multiphysics와 같은 도구를 사용한 현대 과학적 시각화가 이 드문 미 산란(Mie scattering) 현상을 어떻게 재현하고 이해할 수 있게 하는지 탐구합니다.
COMSOL Multiphysics에서의 입자 모델링 및 미 산란 🌌
푸른 달의 비밀은 0.5마이크로미터에 가까운 연기 입자의 정확한 직경에 있습니다. 이 현상을 시뮬레이션하기 위해 먼저 Materialise Mimics를 사용하여 마이크로 CT 스캔에서 실제 재 입자의 형상을 분할하고 추출했습니다. 그런 다음 COMSOL Multiphysics에서 미 산란을 계산하기 위해 생체 전자기 모델을 구성했습니다. 소프트웨어는 유전체 구에 입사하는 평면파에 대한 맥스웰 방정식을 풉니다. 결과는 이러한 입자가 선택적 필터 역할을 한다는 것을 보여줍니다. 즉, 빨간색 빛(긴 파장)을 모든 방향으로 강하게 산란시키는 반면, 파란색 빛(짧은 파장)은 거의 방해받지 않고 통과하여 직접 인간의 눈에 도달합니다.
VGSTUDIO MAX에서의 대기 필터 체적 시각화 🔬
이 현상을 인상적으로 전달하기 위해 COMSOL의 원거리장 데이터를 Volume Graphics VGSTUDIO MAX로 가져왔습니다. 여기서 입자 볼륨을 가져오고 산란 강도 맵을 중첩했습니다. 3D 시각화를 통해 연기 구름을 회전시키고 태양 스펙트럼의 빨간색 성분이 어떻게 흡수되고 방향이 바뀌는 반면 파란색 성분은 평행을 유지하는지 관찰할 수 있습니다. 그 결과는 1950년의 역사적 사건을 설명할 뿐만 아니라 광학, 물질, 그리고 크기가 대기 광학에서 얼마나 중요한지 보여주는 대화형 과학 인포그래픽입니다.
시뮬레이션이 COMSOL의 다물리 모델과 VGSTUDIO MAX의 체적 시각화를 결합하기 때문에, 앨버타 산불 재 입자의 광학적 매개변수는 최종 렌더링에서 태양과 달의 파란색 색조를 재현하는 데 결정적이었습니다.
(추신: 바다를 시뮬레이션하기 위한 유체 물리학은 바다 자체와 같습니다. 예측 불가능하고 항상 RAM이 부족합니다)