19. Закон ослабления радиации.

Проходя через земную атмосферу, поток солнечных лучей по пути частично рассеивается и частично поглощается и до Земли доходит ослабленным. Чем ближе опускается Солнце к горизонту, тем больше ослабляются его лучи. Чем длиннее путь лучей, тем больше энергии они будут терять на этом пути.

Ослабление солнечных лучей в атмосфере происходит за счет двух процессов: поглощения и рассеяния. Поглощенная солнечная радиация переходит в другие виды энергии, в основном в тепловую, т. е. расходуется на нагревание воздуха. Поглощение солнечной радиации газами атмосферы носит избирательный, или селективный, характер, т. е. поглощаются определенные длины или участки длин волн. Главными поглотителями солнечной радиации являются озон, водяной пар и углекислый газ. Основное поглощение происходит в УФ- и ИК-областях солнечного спектра. В видимой части спектра поглощение играет малую роль в сравнении с рассеянием. Именно за счет рассеяния происходит главное ослабление световых солнечных лучей. При рассеянии световых лучей в атмосфере и возникают многообразные световые явления, объяснение которых является предметом данной книги.

Рассеяние световых лучей также сильно зависит от длины волны. Поэтому, проходя через атмосферу, лучи разных длин волн ослабляются по-разному. Закон ослабления, выведенный еще в XVIII в. французским физиком Пьером Бугером, записывается для так называемого монохроматического пучка лучей, т. е. пучка лучей определенной длины волны λ:

где S _λ — плотность потока (или интенсивность) пучка монохроматических лучей длины волны λ, дошедших до поверхности Земли; S_0λ — плотность потока (или интенсивность) этого пучка на внешней границе атмосферы; m — масса или число масс атмосферы; τ_λ — оптическая толщина атмосферы.

Для всего потока солнечных лучей (его называют также интегральным потоком) формула (1.3) приобретает вид:

где P^m— коэффициент прозрачности (сколько лучей доходит до земной поверхности), осредненный для интегрального потока; S₀— солнечная постоянная.

20. Изменения радиации.

Приход суммарной радиации уменьшается с увеличением интенсивности потока ГКЛ в 11-летнем цикле солнечной активности, при этом отклонения годовых сумм радиации от векового хода могут составлять до ±6 — 8%.

Эффекты галактических космических лучей в вариациях прихода суммарной радиации наиболее четко выражены на станциях с преобладающей облачностью верхнего яруса (Верхоянск, Оленек).

Наряду с вариациями ГКЛ на поступление солнечной радиации в высокоширотной области могут влиять высыпания авроральных электронов, частично компенсирующие эффекты вариаций ГКЛ.

Обнаруженные изменения прихода суммарной радиации свидетельствуют об изменениях состояния облачности, обусловленных вариациями космических лучей с энергиями выше ~ 0,1 ГэВ.

21. Значения законов излучения.

Закон Стефена-Больцмана.

Энергия излучаемой радиации растёт пропорционально 4й степени абсолютной температуры излучателя.

I= σδT⁴

Для Солнца – δ – 0,95; σ – 5,7*10^-8 [(Вт/м²)К⁴].

Закон Планка.

Распределение энергии в спектре радиации зависит от температуры излучателя.

Закон Вина.

Максимум излучаемой энергии обратнопропорционален Т_абс. излучателя.