Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Ослабление света атмосферой.doc
Скачиваний:
52
Добавлен:
23.03.2016
Размер:
136.19 Кб
Скачать

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.