атм / 03_СолнОптика
.pdf
Основы учения об атмосфере 3
Солнечное излучение
Перечислить основные законы излучения. Указать тот из них, который позволяет вычислить полный поток радиации от солнца.
Как получается значение солнечной постоянной
В чем причина географической зональности (распределения прямой солнечной радиации по земному шару)
Слово «климат» произошло от греческого «наклон». Чего наклон определяет различие климатов Земли?
Какие процессы приводят к ослаблению солнечной и земной радиации в атмосфере. Почему днем ясное небо имеет голубой цвет, а на закате – красный.
Почему облака белые, а небо голубое?
Как образуются радуги, венцы, гало и миражи?
Как влияет альбедо на радиационный баланс и какие факторы влияют на альбедо? 
Найти в списке формул определение коротковолновой части радиационного баланса и перечислить его составляющие? 
Каждый может проделать опыт для доказательства существования теплового излучения
¬Тепловое излучение -- это электромагнитное 
излучение, которое возникает вследствие
теплового движения молекул и атомов.
¬Карл Шееле (1742-1786)– седьмой сын торговца пивом, аптекарь и химик- самоучка, первым получил хлор, перманганат калия, глицерин и синильную кислоту, доказал сложный состав воздуха. Избран членом Королевской академии Швеции в 33 года.
¬Изучая процессы выделения тепла реакций,
ввел понятие «тепловые лучи» 
¬Уильям Гершель (1738- 1832), музыкант, позже математик и астроном.
¬Изготовил крупнейший телескоп и открыл Уран
¬Впервые заметил, что за красным краем полученного с помощью призмы спектра Солнца есть невидимое излучение, вызывающее нагрев термометра.
¬Это излучение стали позднее называть тепловым или
инфракрасным. |
Опыт В. Гершеля (1800 г.) в результате которого |
|
|
|
было открыто тепловое излучение. |
Джеймс Кларк Максвелл
¬Профессор Кембриджского университета.
¬Серия статей, опубликованных Максвеллом в середине
Х1Х столетия, ознаменовала собой начало большой и сложной работы по созданию математической теории электромагнитных явлений
¬Эйнштейн преклонялся перед
Максвеллом и считал открытие электромагнитной природы света
одним из наиболее выдающи хся событий современной физики
¬В молодости ученый серьезно занимался небесной механикой; Объяснил природу колец Сатурна.
¬Внес заметный вклад в развитие кинетической теории газов
¬Умер в возрасте 48 лет в 1879 г
¬Был малозаметен при жизни; его уравнения были написаны языком, 
непонятным для современников. 
¬Но это еще не все. Техника цветной фотографии и цветного телевидения основана на теории смешивания трех цветов, разработанной
Максвеллом, и сейчас служит основой различных технических приложений.
¬В частности, Фарадей, будучи гением эксперимента, но несведущим в
математике, никогда не придавал 
значения работам Максвелла. 
..
¬Людвиг Эдуард Больцман
(1844-1906 )
¬Доказал ЭМ природу теплового излучения,
¬впервые применив законы электродинамики Максвела
¬и законы термодинамики к процессам излучения
¬и в 1884 г. теоретически обосновав закон теплового излучения
¬(при этом он не знал, что существует экспериментальное
доказательство
атомистики –броуновское движение, 1828 г) 
Электромагнитное излучение – это
процесс образования свободного электромагнитного поля
¬Источником электромагнитных волн может быть любой колебательный контур или проводник, по которому течет переменный
ток.
¬ Переменная напряженность E электрического поля порождает переменное магнитное поле с напряженностью H , которое в свою
очередь порождает переменное электрическое поле.
¬ Это значит, что ЭМ волны могут распространяться даже без всякой
среды, то есть в пустоте..
Свойства ЭМВ
¬скорость волны (С) – скорость движения отдельных ложбин или гребней (для ЭМВ С = 3·108 м/с),
¬длина волны (λ) – расстояние между соседними гребнями или ложбинами (для ЭМВ меняется от 1·10-9 м до 1·106 м),
¬период (Т) – время прохождения двух соседних гребней (ложбин) через фиксированную точку наблюдения (для ЭМВ Т = λ/С зависит только от длины волны),
¬частота ν – число гребней (ложбин), проходящих через фиксированную точку за единицу времени (для ЭМВ ν = 1 / Т = С/λ).
Ввиду постоянства С, частота и длина волны для ЭМВ
взаимозаменяемы. 
Тепловое излучение как ЭМ волны
¬Глаз чувствует ЭМВ с частотами от ν=430 до 750 Тгц – это и есть свет (1Тгц=1012 Гц)
¬Волны с длиной λ=с//ν= 3108[[м/с]]/4,31014[1/c]≈0,7мкм – красный цвет
¬Волны с длиной λ=с//ν= 3108[[м/с]]/7,51014[1/C] ≈ 0,4 мкм – фиолетовый цвет
¬Волны таких длин генерируются в виде фотонов только при квантовых переходах электронов внутри атомов, характерных для
теплового излучения