Радиационный режим в атмосфере
Излучение в атмосфере Реферат Радиационный режим в атмосфере Составлен: Карбышевым С.Ф. Введение Большинство происходящих в атмосфере явлений, изучаемых оптиками и
метеорологами, развиваются за счет лучистой энергии, т.е. энергии,
доставляемой Земле солнечной радиацией. Мощность этой энергии примерно
может быть оценена в 18*1023 эрг/с. Энергетический спектр солнечной
радиации на границе атмосферы близок к спектру абсолютно черного тела с
температурой порядка 60000К (рис.1.[1]). До того, как солнечное излучение достигнет поверхности, оно проделает
длинный путь через
земную атмосферу, где будет не только рассеяно и ослаблено, но и изменено
по спектральному
[pic] Рис.1. Распределение энергии в спектре солнечной радиации на границе атмосферы: 1- по данным 1903-1910 гг., 2 - 1920-1922 гг., 3 - 1917 г., 4 - абсолютно черное тело при температуре 57130К. составу. В результате дошедшая до места наблюдения (земной поверхности) в
виде параллельных лучей от Солнца так называемая прямая солнечная радиация
будет как количественно, так и качественно отлична от солнечной радиации за
пределами атмосферы [1]. Солнечная (коротковолновая) радиация преобразуется, проходя через
атмосферу, в следующие виды радиации: рассеянную (ввиду наличия в атмосфере
различных ионов и молекул газов, частиц пыли происходит рассеяние прямой
солнечной энергии во все стороны; часть рассеянной энергии доходит до
поверхности Земли), отраженную (часть попавшей в атмосферу и на земную
поверхность энергии отражается обратно), поглощенную (происходит
диссоциация и ионизация молекул верхних слоях атмосферы, нагрев воздуха и
самой земной поверхности, тех предметов, которые на ней находятся). Спектр Солнца Как видно из рис.1., энергетический спектр излучения близок к спектру
абсолютно черного тела при температуре T(60000К, но не совпадает с ним,
т.к. яркость солнечного диска планомерно уменьшается от его центра к краям.
Наилучшей формой представления распределения энергии в солнечном спектре
является формула В.Г. Кастрова: l0,(*((=0,021*(-23*exp(-0,0327*(-4)*(([1] (1). Формулы, описывающей распределение энергии Солнца на поверхности Земли
пока не существует, т.к. в нее должно входить слишком много флуктуирующих
параметров (плотность и высотное распределение газов, альбедо отражающих
поверхностей, температура и т.п.). Ослабление потоков лучистой энергии в атмосфере Солнечное излучение, проходя через атмосферу, ослабляется благодаря
эффектам рассеяния и поглощения. Для потоков лучистой энергии атмосфера в
видимой части спектра является мутной средой, т.е. рассеивающей, а в
ультрафиолетовой и инфракрасной - поглощающей и рассеивающей. Световой
поток поглощается в атмосфере, причем количество энергии, дошедшей до
поверхности Земли, можно найти из закона Бугера (закон ослабления света): I=I0*exp(-[pic])[3] (2),
где I0 - интенсивность падающего излучения (на границе атмосферы), Z0(750
(плоско-параллельная модель атмосферы), H - путь, пройденный светом до
земной поверхности, k(h)- коэффициент поглощения (ослабления) светового
потока, зависящий от высотного распределения плотности, состава атмосферы,
физических и химических свойств газов, частиц, находящихся в атмосфере
(рис.2.[1]). Рассмотрим избирательное поглощение лучистой энергии в атмосфере. Любое
вещество имеет свои полосы поглощения (рис.3.[1]). Из газов, входящих
всегда в состав атмосферы, существенным для нас селективным поглощением
обладают лишь O2, O3, CO2 и водяной пар H2O. Кислород вызывает интенсивное
поглощение света
В далекой ультрафиолетовой области для длин волн (
|
