Ослабление света атмосферой
При обнаружении объекта существенное значение имеет ослабление света атмосферой. Луч света, проходя через атмосферу, частично рассеивается молекулами воздуха. Ослабление света атмосферой, вызываемое молекулярным рассеянием, незначительно. Оно составляет ~ 1,3% на 1км. Основной вклад в рассеяние света вносят мелкие частицы, находящиеся в нижних слоях атмосферы. В воздухе находятся пары воды, капли воды различных размеров, кристаллы льда и частицы пыли. Значительное скопление капелек воды в атмосфере образует дымку, туман и облака. Мельчайшие капли воды, а также частицы мелкой пыли имеют настолько малый вес, что находятся в атмосфере во взвешенном состоянии, не опускаясь на землю. Диаметр таких частиц составляет примерно 0,01–10 мкм. Более крупные капли воды и пыли диаметром 10 –100 мкм оседают на землю, но весьма медленно и восходящими потоками воздуха часто вновь поднимаются вверх. Диаметр капель моросящего дождя составляет 100–500 мкм, а крупного дождя — 0,5—5 мм. Капли дождя и кристаллы льда почти полностью рассеивают, а частицы пыли отчасти рассеивают и отчасти поглощают падающий на них свет.
Рассеиванием называется изменение прямолинейного направления лучей, обусловленное преломлением их в небольших частицах, находящихся в атмосфере.
Световой
поток, проходя атмосферу, ослабляется
в результате рассеивания
и поглощения.
Для
практических расчетов удобно пользоваться
коэффициентом пропускания
.
Коэффициент пропускания атмосферы для
оптически
однородного слоя, толщина которого
равна единице длины, носит название
удельной
прозрачности атмосферы
.
За единицу длины при хорошей видимости
обычно принимают километр, а при плохой
видимости (тумане) – метр.
Зная
удельную прозрачность атмосферы
и толщину слоя атмосферы
(км),
можно определить общий коэффициент
пропускания:
.
(1)
Для
ряда теоретических и практических
расчетов удобно вместо удельной
прозрачности
атмосферы пользоваться десятичным
показателем ослабления
или
натуральным
показателем ослабления
.
Десятичный показатель ослабления
представляет
собой десятичный логарифм удельной
прозрачности атмосферы со знаком
минус:
(2)
Аналогично
определяется и натуральный показатель
ослабления: 
(3)
откуда
.
(4)
Используя закон Бугера, можно написать:
.
(5)
Большое
значение имеет определение ослабления
атмосферой светового потока
разной длины волны –
.
Из литературы известно,
что пропускание атмосферой светового
потока определенной длины волны
зависит от количества и размеров капель
воды в единице объема воздуха.
Если размеры этих частиц меньше длины волны световых лучей (380–760 нм), то в атмосфере происходит более интенсивное рассеивание света с короткими длинами волн, а свет с более длинными волнами например, инфракрасного диапазона, лучше проходит через атмосферу. В совершенно прозрачной атмосфере спектральный десятичный показатель ослабления обратно пропорционален четвертой степени длины волны:
(6)
где С – постоянная величина.
При слабой дымке и хорошей видимости можно принять
(7)
В этом случае атмосфера пропускает длинноволновые лучи лучше, чем коротковолновые. Однако в тумане, в котором превалируют капельки воды размерами больше длины волны видимого диапазона спектра, световой поток рассеивается селективно.
Можно считать, что при сильной дымке и тумане спектральный десятичный показатель ослабления обратно пропорционален длине волны:
(8)
Несколько лучшее пропускание сквозь атмосферу длинноволнового участка видимого спектра имеет место при дымке, но не при тумане.