速度相关 Voigt 与 Rautian 轮廓的计算问题
计算物理
2023-01-24 v2 天体物理仪器与方法
摘要
为精确逐线建模分子截面，必须考虑若干“超越 Voigt”的物理过程。对于速度相关 Voigt 与 Rautian 轮廓（SDV、SDR）以及 Hartmann-Tran 轮廓，需计算两个复误差函数（本质上是 Voigt 函数）之差 ，其中函数自变量 由两个平方根的和与差给出。描述 的这两项可能极大，而其差的默认实现会导致巨大的相消误差。首先我们证明，通过对 进行简单重构可避免这些问题。此外我们表明，一个在整个复平面有效的复误差函数单一有理逼近（例如 Humlicek, 1979 或 Weideman, 1994）能够以四位有效数字或更好的精度计算 SDV 与 SDR。我们的基准测试表明，SDV 与 SDR 函数的计算速度约比 Voigt 函数慢 2.2 倍，但在分子截面评估中，此时滞不会显著延长整体程序执行时间，因为速度相关参数仅对一小部分强线可用。
引用
@article{arxiv.2010.09804,
title = {Computational Aspects of Speed-Dependent Voigt and Rautian Profiles},
author = {Franz Schreier and Philipp Hochstaffl},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.09804},
year = {2023}
}
备注
12 pages, 7 figures, 4 tables; Article published in J. Quant. Spectros. & Rad. Transfer (missing title in original arxiv submission from October 2020 added)