2 Поясните механизм молекулярного рассеянья эми.
Если принять простейшую модель молекулы в виде электрически заряженной сферы радиуса a, гораздо меньшего длины волны излучения λ,то она будет поляризована:
α=4πε0 a3,
Соответствующее сечение рассеяния будет равно:
Эта грубая модель описывает рэлеевское рассеяние индивидуальными молекулами. Мы можем следующим образом оценить, в какой области электромагнитного спектра это рассеяние существенно.
Молярная концентрация (т. е. число молей на единицу объема) для молекул атмосферы, проинтегрированная по всей ее толще, равна
,
где р0— давление на уровне моря, Mm— молярная масса молекулы, g — ускорение силы тяжести. Следовательно, оптическая толщина атмосферы для молекулярного рэлеевского рассеяния составляет
где
NA—
число Авогадро. Полагая, что этот вид
рассеяния имеет существенную величину
при
1,и
подставляя в последнюю формулу значения
p0=
105Па,
Mm=
0,029 кг, a = 10-10м,
NA=
6∙1023,
g = 10 м/с2,
— найдем, что
должна
быть меньше 0,25 мкм. Это значит, что
рэлеевское молекулярное рассеяние
существенно в основном в ультрафиолетовой
области электромагнитного спектра,
хотя оно проявляется и в видимом
диапазоне.
Существуют еще и другие механизмы молекулярного рассеяния. Например, на частотах, близких к линиям поглощения, сечение рассеяния оказывается гораздо большим. Это явление носит название «резонансное поглощение». Эффект молекулярной флюоресценции также может приводить к увеличению сечения рассеяния.
3. Поясните механизмы регистрации облачности в tir и vir диапазонах.
Регистрация облачности необходима в случаях наблюдения за поверхностью Земли. Регистрируемые с помощью TIRизображений облака удаляются в VIRизображениях. Это чаще всего делается автоматически — система наблюдения за поверхностью Земли использует комбинацию изображений для получения достоверных сведений.
Яркостная температура облака приблизительно равна температуре вершины облака и, следовательно, температуре атмосферы на уровне вершины облака. Вершина облака обычно холоднее других слоев, поэтому обладает более высоким коэффициентом отражения. Таким образом, самый простой алгоритм регистрации облаков заключается в выявлении светлых пикселей на VIRизображениях и холодных пикселей на TIRизображениях. С помощью изображений в тепловом инфракрасном диапазоне можно получить более детальную информацию об облаках.
4. Особенности кругового дз по надиру.
Как уже упоминалось, зондирование по вертикали имеет относительно низкое разрешение. Значительно большее разрешение достигается при круговом зондировании, когда датчик снимает показания в направлении по касательной к поверхности Земли. Круговое зондирование применяется при измерении поглощения и излучения.
На рис представлена схема кругового зондирования при измерении поглощения. Датчик располагается в таком положении относительно источника излучения (Солнца), когда линия обзора находится от поверхности Земли на небольшой высоте h0. Можно измерить расстояние х вдоль линии обзора от датчика до этой точки и определить зависимость высоты линии обзора над поверхностью Земли от x: h(x). Допустим, датчик расположен вне атмосферы, тогда оптическая плотность, пересекаемая лучом, будет определяться как:
Таким образом, функция взвешивания в этом случае пропорциональна (h – h0) -1/2для h > h0и равна нулю при h < h0. Графики на рис. 6 24 иллюстрируют эту функцию.
БИЛЕТ 7