Диффузное излучение неба

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Спектр диффузного излучения голубого неба. В спектре видны фраунгоферовы спектральные линии солнечного излучения и полосы поглощения воды.

Диффу́зное излуче́ние не́ба — солнечное излучение, достигающее земной поверхности после того, как оно было рассеяно на молекулах или твёрдых частицах в атмосфере. Из всего излучения Солнца, рассеивающегося в атмосфере, около двух третей в конечном счёте достигает Земли как диффузное излучение (если Солнце находится высоко над горизонтом, рассеивается не менее 25 % падающего излучения).

Основные механизмы рассеяния света в атмосфере (рассеяние Рэлея, рассеяние Ми) являются упругими, то есть при этом происходит смена направления излучения, без изменения длины волны.

Почему небо синее?[править | править вики-текст]

Небо выглядит синим по той причине, что воздух рассеивает свет с короткой длиной волны сильнее длинноволнового излучения света. Интенсивность рассеяния Релея, обусловленного флуктуациями количества молекул газов воздуха в объемах, соизмеримых с длинами волн света, пропорционально 1/λ4, λ - длина волны, т. е. фиолетовый участок видимого спектра рассеивается в приблизительно 16 раз интенсивнее красного. Так как излучение синего цвета имеет более короткую длину волны, в конце видимого спектра, он больше рассеивается в атмосфере, чем красный. Благодаря этому, участок неба вне направления на Солнца, имеет голубой цвет (но не фиолетовый, так как солнечный спектр неравномерный и интенсивность фиолетового цвета в нём меньше, а также вследствие меньшей чувствительности глаза к фиолетовому цвету и большей к синему, который раздражает не только чувствительные к синему цвету колбочки в сетчатке, но и чувствительные к красным и зеленым лучам) — результат рассеяния солнечного излучения.

Во время заката и рассвета свет проходит по касательной к земной поверхности, так что путь, проходимый светом в атмосфере, становится намного больше, чем днём. Из-за этого большая часть синего и даже зелёного света рассеивается из прямого солнечного света, поэтому прямой свет солнца, а также освещаемые им облака и небо вблизи горизонта окрашиваются в красные тона.

Вероятно, при другом составе атмосферы, например на других планетах, цвет неба, в том числе и при закате светила, может быть другим. Например, цвет неба на Марсе.

Рассеяние и поглощение — главные причины ослабления интенсивности света в атмосфере. Рассеяние меняется как функция от отношения диаметра рассеивающей частицы к длине волны света. Когда это отношение меньше 1/10, возникает рэлеевское рассеяние, при котором коэффициент рассеяния пропорционален 1/λ4. При бо́льших значениях отношения размера рассеивающих частиц к длине волны закон рассеивания изменяется согласно Уравнению Гюстава Ми; когда же это отношение больше 10, с достаточной для практики точностью применимы законы геометрической оптики.

Под облачным небом[править | править вики-текст]

При пасмурной погоде большая часть прямого солнечного света до земли не доходит. То же, что доходит, преломляют водяные капли, взвешенные в воздухе. Капель много, и каждая имеет свою форму и, следовательно, искажает по-своему. То есть облака рассеивают свет от неба, и в результате до земли доходит белый свет. Если облака имеют большие размеры, то часть света поглощается, и получается серый цвет неба.

Излучение при рассеянии не очень меняется по спектральному составу: капли в облаках крупнее длины волны, поэтому весь видимый спектр (от красного до фиолетового) рассеивается примерно одинаково. По интенсивности излучение меняется (оценочно) от 1/6 интенсивности прямого солнечного света для относительно тонких облаков до 1/1000 для наиболее толстых грозовых облаков.

Реперные точки[править | править вики-текст]

На небесной сфере существуют четыре точки излучение из которых неполяризовано.

  • Точка Араго (А), названная в честь открывателя, это точка, которая в воздухе без дымки и тумана расположена на 20° выше противосолнечной точки, а в туманном воздухе расположена выше. Поэтому по её положению определяют степень затуманенности атмосферы.
  • Точка Бабинье (Ba), открыта Бабинье в 1840 г., расположена на 15°—20° выше солнца, но её трудно наблюдать из-за близости солнечного диска.
  • Точка Брюстера (Br), открыта Брюстером в 1840 г., расположена на 15°—20° ниже солнца, но её трудно наблюдать из-за близости солнечного диска.
  • Четвёртая точка (IV), открыта при наблюдении с высотных самолётов. Располагается на 20° ниже противосолнечной точки.

Фотографии[править | править вики-текст]

См. также[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]