9.4. Поглощение радиации в атмосфере

23% прямой радиации поглощается атмосферой. Азот поглощает самые короткие волны в ультрафиолетовой части спектра, но энергия этой радиации ничтожна. Несколько больше, но тоже очень мало поглощает солнечную радиацию в видимой и ультрафиолетовой части кислород.

Более сильным поглотителем является озон. Он как и О₂поглощает радиацию в видимой и ультрафиолетовой частях. В целом О₃поглощает 3% прямой радиации. И несмотря на то, что озона очень мало, он очень сильно поглощает ультрафиолет – все излучения в верхних слоях атмосферы.

Углекислый газ – сильный поглотитель в инфракрасной части излучения. Но из-за того, что его мало поглощающие им прямой солнечной радиации невелико.

Основным поглотителем прямой солнечной радиации является водяной пар в троп-ре (в видимой и инфракрасной областях).

Поглощают прямую солнечную радиацию облака и аэрозоли. На водяной пар и аэрозоли приходится 15% поглощения, 5% поглощают облака.

9.5. Рассеяние солнечной радиации

Около 26% энергии общего потока солнечной радиации превращается в атмосфере в рассеянную радиацию. Рассеяние – это преобразование прямой радиации, распространяющейся в виде параллельных лучей в определенном направлении, в радиацию идущую от частиц воздуха по всем направлениям. Рассеяние связано с оптически неоднородной средой, какой является атмосфера.

Законы рассеивания различны в зависимости от соотношения длины волны и размеров рассеивающих частиц. Например, в чистой атмосфере рассеивание на молекулах, размеры которых меньше чем длина волны света, происходит по закону Рэлея. Согласно ему рассеяние обратно пропорционально 4 степени длины волны. Поэтому в атмосфере при равных условиях более длинные лучи красного цвета рассеиваются в 14 раз меньше, чем фиолетовые. Именно поэтому цвет неба – голубой (с высотой, по мере уменьшения плотности воздуха, цвет неба становится темнее и переходит в густо-синий и фиолетовый, а на Н=300км – черный. Чем больше в воздухе крупных примесей, тем белесее цвет неба, т.к. на крупных частицах происходит не рассеяние, а отражение обычного белесовато-видимого света).

Солнечный свет от диска Солнца, проходя через атмосферу, вследствие рассеивания меняет свой цвет. Когда Солнце высоко и рассеяние минимальное (а больше всего рассеваются сине-голубые короткие лучи), то цвет диска белесый, однако по мере продвижения его к горизонту путь луча увеличивается, поэтому увеличивается рассеяние и отражение аэрозолями и цвет становится желто-красным.

Когда солнце еще не показалось над горизонтом (утром) мы уже видим небо светлым, т.к. верхний слой атмосферы освещаются солнцем, и поглощают рассеянный свет. Такая же картина наблюдается и вечером после захода солнца. Эти явления называются утренние и вечерние сумерки.

9.6. Видимость

Дальность видимости зависит главным образом от оптических свойств атмосферы (мутности). Метеорологической деятельностью видимости называется то максимальное расстояние (L), на которой при данной прозрачности атмосферы абсолютно черный объект больших размеров (больше 20) становится невидимым:

L=S_м= - ℓ_nε/λ, - т.к. ε = 0,02, тоS_м = 3,91/λ, где λ – коэффициент ослабления