Инфракрасная область спектра (ик)

В ИК области спектра расположено огромное число линий и полос поглощения различных колебательно-вращательных и вращательных полос атмосферных составляющих (см. рис. 3).

Наиболее сильное поглощение водяного пара ( ) наблюдается в районе 6 мкм и в области вращательной полосы (20 – 150 мкм), хотя вращательные линии "начинаются", скорее, "кончаются" в микроволновой области спектра ( ) и расположены также в "окне прозрачности" (области малого поглощения) . Указанные полосы поглощения водяного пара играют важную роль в радиационном теплообмене, измерения в этих полосах используются для дистанционного (наземного и спутникового) определения содержания паров в атмосфере.

Молекула имеет в ИК области спектра две интенсивные полосы поглощения – 4.3 и 15 мкм. Длинноволновая полоса поглощения играет важную роль в радиационном режиме стратосферы и более высоких слоёв атмосферы. Измерения уходящего излучения в обеих полосах используются для определения профиля температуры атмосферы (для термического зондирования атмосферы) из космоса.

Полосы поглощения озона находятся вблизи 4.8, 9.6 и 15 мкм. Наиболее важна из них полоса поглощения 9.6 мкм. Она играет заметную роль в радиационном теплообмене в стратосфере (располагаясь в центре окна прозрачности 8 – 12 мкм, и тем самым частично ослабляя остывание атмосферы) и мезосфере. Она используется и для дистанционного определения вертикальных профилей и общего содержания .

Важные полосы поглощения метана и закиси азота расположены вблизи 7.6, 3.3 и 7.8 мкм. Хотя их вклад в радиационный теплообмен невелик, измерения уходящего излучения в них можно использовать для определения общего содержания этих газов. Достаточно интенсивная полоса находится вблизи 4.7 мкм и уже использовалась для спутникового картирования общего содержания в глобальном масштабе. Полосы поглощения фреонов, важных парниковых и озоноразрушающих газов, расположены в окне прозрачности 8 – 12 мкм.

Кроме полос поглощения различных газов в ИК области спектра, следует указать на спектральные интервалы, где атмосферное поглощение относительно невелико. Эти интервалы принято называть "окнами прозрачности" атмосферы. К роме уже упоминавшегося очень важного окна прозрачности 8 – 12 мкм, имеются окна прозрачности вблизи 4.0 мкм и в ближнем ИК (БИК) диапазоне спектра (часто как окно прозрачности рассматривают также всю видимую область спектра). Измерения уходящего излучения в этих окнах прозрачности используются для дистанционного наземного и спутникового изучения поверхности Земли и облаков. Окно прозрачности 8 – 12 мкм играет важную роль в радиационном теплообмене. Примерно в этом спектральном диапазоне расположен максимум теплового излучения при температурах атмосферы, реализующихся на нашей планете. Именно окно прозрачности в существенной степени ответственно за выхолаживание земной поверхности и атмосферы за счет из излучения в мировое пространство. Наличие полос поглощения , , и фреонов в окне прозрачности 8 – 12 мкм и увеличение их содержания в земной атмосфере за счет антропогенных факторов приводят к дополнительному "парниковому" эффекту и изменению климата Земли: появление дополнительного атмосферного поглощения уменьшает лучистое выхолаживание атмосферы и поверхности.

Упомянем также о полосах поглощения , и в БИК области спектра. Эти полосы достаточно слабые, но они поглощают приходящее на поверхность Земли солнечное излучение и потому также играют важную роль в радиационной энергетике атмосферы и поверхности. Как на иллюстрацию этого сошлемся на рис. 3