В сентябре 1950 года, после разрушительных лесных пожаров в Альберте, Канада, уникальное оптическое явление окрасило Солнце и Луну в ярко-голубой цвет по всему Северному полушарию. Это было не астрономическое событие, а точное физическое взаимодействие между солнечным светом и частицами дыма определенного размера. В этой статье исследуется, как современная научная визуализация с использованием таких инструментов, как VGSTUDIO MAX и COMSOL Multiphysics, позволяет воссоздать и понять это редкое явление рассеяния Ми.
Моделирование частиц и рассеяние Ми в COMSOL Multiphysics 🌌
Секрет Голубой Луны кроется в точном диаметре частиц дыма, близком к 0,5 микрометра. Чтобы смоделировать это явление, мы сначала использовали Materialise Mimics для сегментации и извлечения геометрии реальных частиц пепла из микротомографических снимков. Затем в COMSOL Multiphysics мы настроили модель биоэлектромагнетизма для расчета рассеяния Ми. Программа решает уравнения Максвелла для плоской волны, падающей на диэлектрическую сферу. Результаты показывают, что эти частицы действуют как селективный фильтр: они сильно рассеивают красный свет (длинные волны) во всех направлениях, в то время как синий свет (короткая волна) проходит почти беспрепятственно, попадая прямо в глаз человека.
Объемная визуализация атмосферного фильтра в VGSTUDIO MAX 🔬
Чтобы эффектно передать это явление, мы перенесли данные дальнего поля из COMSOL в Volume Graphics VGSTUDIO MAX. Здесь мы импортировали объем частиц и наложили карты интенсивности рассеяния. 3D-визуализация позволяет вращать облако дыма и наблюдать, как красная составляющая солнечного спектра поглощается и перенаправляется, в то время как синяя остается коллимированной. Результатом является интерактивная научная инфографика, которая не только объясняет историческое событие 1950 года, но и демонстрирует, как свет, материя и размер имеют значение в атмосферной оптике.
Поскольку симуляция объединяет мультифизические модели COMSOL с объемной визуализацией VGSTUDIO MAX, оптические параметры частиц пепла от пожаров в Альберте были критически важны для воспроизведения голубого оттенка солнца и луны в финальном рендере.
(P.S.: физика жидкостей для моделирования океана подобна морю: непредсказуема и у вас всегда заканчивается оперативная память)