Монография посвящена разработке точных и приближенных численно-аналитических методов моделирования скалярных и векторных полей излучения в средах большой оптической толщины, в том числе в полубесконечных плоских средах при многократном неизотропном рассеянии. Большое внимание уделено аналитическому исследованию асимптотических режимов и угловой структуры внутренних полей диффузного излучения в таких средах. Вводятся новые понятия теории многократного неизотропного рассеяния света - фотометрические и поляриметрические инварианты поля излучения, для определения которых получены точные линейные сингулярные интегральные уравнения. Рассматриваются прямые и обратные задачи теории переноса излучения, связанные с восстановлением полного набора оптических параметров исследуемых сред на основе спектральных измерений их коэффициентов отражения в видимой области спектра X=0.400-0.800 мкм. Изложенные методы и полученные результаты применяются для численного имитационного моделирования скалярных и векторных полей излучения в земной и планетных облачных атмосферах в интересах решения задач прикладной спектроскопии и атмосферной оптики. Для специалистов в области теории переноса излучения, физики планетных атмосфер, астрофизики и оптики природных сред, студентов и аспирантов геофизических и астрофизических специальностей.

В учебном пособии излагается теория рассеяния оптических волн отдельными частицами и основные закономерности рассеяния, которые следуют из результатов физических и численных экспериментов. Рассматриваются теория однократного и многократного рассеяния оптических волн системой частиц и основные закономерности переноса излучения. Приводятся сведения об основных свойствах атмосферного аэрозоля, его источниках и процессах, обуславливающих изменение микрофизических характеристик. Обобщаются результаты по таким современным разделам оптики дисперсных сред, как оптика спеклов, электрооптических эффекты при аэрозольном рассеянии, учет рассеянного аэрозолем солнечного излучения при аэрокосмических наблюдениях. Учебное пособие предназначено для студентов и аспирантов физических факультетов, заинтересованных в глубоком понимании оптических и электрических явлений в атмосфере.

В связи с задачами дистанционного зондирования атмосферы, оптической локации и связи, радиационного просветления облаков и туманов проведено подробное теоретическое исследование распределения энергии в однородных и неоднородных, поглощающих и непоглощающих частицах в зависимости от размеров, внутренней структуры и оптических свойств вещества частиц, длины волны и поляризации падающего излучения. Влияние неоднородной структуры внутренних оптических полей в частицах на закономерности взаимодействия излучения с веществом в дисперсном состоянии продемонстрировано на примере нагрева, испарения и разрушения капель водного аэрозоля при распространении в нем инфракрасного излучения высокой интенсивности. Рассмотрено влияние неоднородности внутреннего поля на порог возникновения в каплях нелинейных эффектов типа гиперзвуковых колебаний, диэлектрического пробоя, вынужденного рассеяния Мандельштама-Бриллюэна и др. Книга рассчитана на научных и инженерно-технических работников, аспирантов и студентов вузов, специализирующихся по оптике атмосферы и нелинейной оптике аэрозолей.