Оптические свойства воздуха и атмосферы
Показатель преломления воздуха на длине волны
589,3 мкм - n = 1,000 292
Коэффициент поглощения слоя атмосферы толщиной 1 км
при исключительно ясной погоде 0,05:
в сильном тумане 0,4.
УФ излучение поглощается тонкими слоями воздуха при длинах волн короче 200 нм
Количество воды, выпадающей в виде осадков 5.1017 кг/год
Общее содержание воды в атмосфере (капли воды и кристаллы льда 5%) 0,125. 1017 кг
Годовая величина испарения воды 4,72.105 км3
Полосы поглощения водяного пара (центры полос), ,мкм: 0,72; 0,82; 0,93; 1,13; 1,38; 1,86; 2,01; 2,05; 2,68; 3,2 – 4,0; 4,0 – 4,9.
Радиус когерентности солнечного света на = 0,5 мкм – 0,05 мм
Освещенность, создаваемая звездой 1-ой величины на поверхности Земли – 10-6 лк
Показатель преломления атмосферы в оптическом диапазоне.
n – 1 = 77,6 ·(1 + 7,52· 10-3 -2 ) · (Р/Т) · 10-6
Р давление в миллибарах; Т кельвины; в мкм; Δn ~ 3· 10-4 на уровне моря, λ (вакуум.) – в мкм n s = 1,0002726.
Показатель преломления воздуха при давлении 105 Па и температуре 288 К
-
Λ. нм
n
λ. нм
n
200
1,0003240
540
1,0002780
210
1,0003175
580
1,0002772
220
1,0003121
600
1,0002769
230
1,0003077
650
1,0002763
240
1,0003041
700
1,0002757
250
1,0003012
750
1,0002753
260
1,0002987
800
1,0002750
270
1,0002965
850
1,0002743
280
1,0002946
900
1,0002745
290
1,0002930
1000
1,0002741
300
1,0002915
1400
1,0002734
350
1,0002860
1600
1,0002732
380
1,0002839
2000
1,0002730
400
1,0002827
2500
1,0002729
420
1,0002817
3000
1,0002728
460
1,0002802
5000
1,0002727
500
1,0002789
10 000 - 50000
1,0002726
Индекс рефракции атмосферы N = (n - 1).106
N
=
рв – давление воздуха в миллибарах, рп – давление водяного пара в миллибарах, Т – температура в Кельвинах.
Т(z) = 288 – 0,0065 z (Т – в Кельвинах, высота z – в километрах); рп = 10 - 0,0035z мбар, z – в метрах.
В оптическом диапазоне второе слагаемое индекса рефракции связанное с давлением водяного пара пропадает.
У земли N = 325, т.е. n = 1,000325, на высоте 10 км - N = 110.
Показатель преломления воздуха в зависимости от температуры
-
Т, К
(n - 1)/104
Т, К
(n - 1)/104
290
2,744
296
2,688
291
2,734
297
2,679
292
2,725
298
2,670
293
2,716
299
2,661
294
2,706
300
2,652
295
2,697
В радиодиапазоне (на частотах ниже 15 -25 ГГц (нет поглощения))
n = 1,00026 - 1,00046 n(h) = n0 - h
В стандартной атмосфере = 7, 85.10-8 м-1
Коэффициент может быть и отрицательной величиной, т.е. n(h) возрастает за счет высокой влажности в осенних и весенних туманах в приземном слое в утренние часы.
Критической рефракции, когда лучи распространяются параллельно Земли, соответствует кр = 31, 4.10-8 м-1. В приземном слое может иногда образовываться тропосферный волновод (между Землей и областью высокого градиента).