Grundsätzlich beschreibt die Theorie des Strahlungstransports die
makroskopische Wechselwirkung von elektromagnetischer Strahlung und
Materie. Aufgabe ist es die Bilanz der Verluste und Gewinne durch
Streuung, Emission und Absorption von Strahlung durch die Materie
aufzustellen. Für den UV-VIS Spektralbereich spielt die Emission
bis auf wenige Ausnahmen, wie z.B. Dayglow, keine Rolle, daher lassen
sich Energiegewinn- und Verlust für diese Arbeit wie folgt
spezifizieren: Der Energiegewinn entlang einer ausgewählten
Blickrichtung innerhalb eines beliebigen Volumens kann nur durch
Streuung entstehen. Der Energieverlust kann sowohl durch
Absorption, also Umwandlung der Strahlungsenergie in eine andere Form,
als auch durch Streuung geschehen. Letztere stellt den Verlust durch
eine Richtungsänderung der Strahlung vom Beobachter weg dar. Die
Strahlungsenergie für
ein infinitesimales Wellenlängenintervall
, eine Fläche,
da, einen Raumwinkel
und ein Zeitintervall dt hängt
mit der sogenannten Radianz I (Strahlungsdichte) wie folgt zusammen:
Im folgenden erfolgt die Herleitung der STG unter Berücksichtigung von Rotations RAMAN Streuung (RRS) in der Erdatmosphäre. Grundsätzlich liegt der Modifikation der STG die Aufspaltung der RAYLEIGH gestreuten Lichtenergie in eine spektral verschobene- und eine unverschobene Energiekomponente gemäß der Beschreibung in Abschnitt 3.2 zugrunde. Die spektroskopisch (mikroskopisch) relevanten Annahmen sind in Kapitel 3 dargestellt. Allgemein gehaltene Informationen zur Dispersion der RAYLEIGH Streuung mit einem Ausblick auf den Strahlungstransport sind in Young (1982) zu finden.
In Abschnitt 4.1 wird zunächst die durch RAYLEIGH Streuung geschwächte, in Abschnitt 4.2 die eingebrachte Energie diskutiert. Hiernach wird in Abschnitt 4.3 die Energiebilanz unter Berücksichtigung aller drei Streuprozesse, d.h. RAYLEIGH,- MIE- und RRS, sowie der Absorption aufgestellt. Die so aufgestellte STG erfordert einen speziellen Lösungsansatz, der in Abschnitt 5 erörtert wird. Auf Eigenschaften der MIE Streuung kann im Rahmen dieser Arbeit nicht eingegangen werden. Für diesen Themenkreis sei der Leser z.B. auf die Dissertation von Kurosu (1997) verwiesen.