17. Собственное излучение Земли – инфратепловое, радиотепловое. Инверсия.

Известно, что Земля как планета в целом не только поглощает энергию, но и излучает ее. В соответствии с температу­рой Земли, которая в среднем составляет 17 °С, максимум энер­гии земного излучения приходится на инфракрасные лучи с дли­нами волн около 10—12 мкм. Излучение, которое отражает Земля можно разделить на инфратепловое и радиотепловое.

Инфратепловое излучение. При рассмотрении теплового излучения важны представления об идеальном излучателе, за который принимается аб­солютно черное тело. Среди объектов с одинаковой температурой собственное излучение идеального излучателя будет наиболее иненсивным. Поэтому если принять коэффициент излучения абсо­лютно черного тела при определенной длине волны равным еди­нице, то у остальных объектов он будет меньше. Своеоб­разный характер спектральной излучательной способности у неко­торых объектов открывает возможность их идентификации.

Зависимость интенсивности инфракрасного излучения от температуры объектов лежит в основе дистанционных методов ее определения (тепловая съем­ка). Однако по зарегистрирован­ному тепловому излучению оп­ределяется так называемая ра­диационная температура, кото­рая обычно ниже физической, поскольку она зависит еще и от излучательной способности объ­екта, и от ослабления излуче­ния в атмосфере. Но даже в слу­чае регистрации не абсолютных температур, а только темпера­турных (радиационных) контра­стов, возможно эффективное выделение объектов и определение их характеристик. По темпера­турным контрастам удается выделять вулканы, течения в океане, обнаруживать зоны подземных пожаров, контролировать состоя­ние энергетических и ирригационных систем и т. д. У многих объек­тов утром и вечером наблюдается явление инверсии температур­ных контрастов. Например, поверхностные воды ночью теплее, а днем холоднее окружающей суши; в дневные часы хвойная расти­тельность холоднее лиственной, а в ночные — наоборот. Большое влияние на температурные контрасты оказывает влажность по­верхности в связи с ее охлаждением при испарении. Так, в утрен­ние часы хорошо выделяются холодные увлажненные участки местности.

Радиотепловое излучение. Нагретые объек­ты излучают энергию и в радиодиапазоне, хотя радиотепловое излучение по интенсивности значительно уступает тепловому из­лучению в инфракрасном диапазоне. Радиотепловое излучение, как и инфратепловое, формируется поверхностным излучательным слоем, так называемым скин-слоем, толщина которого тем больше, чем длиннее волна излучения. Интенсивность радиотеплового излучения характеризуется так называемой радиояркостной температурой — произведением абсолютной температуры и коэффициента излучения. Величина коэффициента излучения в радиодиапазоне значительно варьирует в зависимости от элект­рических свойств (а значит, от влажности и солености), кристал­лической структуры и характера поверхности объекта. Наиболь­шее его значение имеет растительность (0,9), затем следуют по­чвы (0,8), водные поверхности (0,3) и, наконец, металлические предметы. Таким образом, различия в радиояркостной температу­ре земных объектов определяются в основном их излучательной способностью, а не физической температурой. Так, наибольшую радиояркостную температуру летом имеет растительный покров (300 °К) и значительно меньшую — водные поверхности (100 °К). Однако самые «холодные» в радиодиапазоне — металлические предметы.

Растительный покров в радиодиапазо­не обладает наиболее высокими излучательными свойствами, которые прибли­жаются к свойствам идеального излучате­ля — абсолютно черного тела. Его радиояркостная температура увеличивается про­порционально высоте и густоте растений. Радиотепловое излучение почвенно-расти­тельного покрова различных природных зон (тайга, тундра, степь, пустыня) заметно различается.