6.1: Прелюдія до атмосферного випромінювання

Last updated
Save as PDF

Page ID: 37927

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Важливим поняттям при вивченні атмосферного випромінювання є те, що всі об'єкти випромінюють і поглинають випромінювання. Для ідеального випромінювача випромінювання, що випромінюється об'єктом, зване опроміненням, визначається функцією Планка, яка залежить тільки від температури і довжини хвилі. Чим вище температура, тим більше випромінювання, що випромінюється на всіх довжині хвиль, і тим коротша довжина хвилі пікової енергії. Сонце випромінює у видимому, тоді як Земля та її атмосфера випромінюють в інфрачервоному діапазоні. Жоден об'єкт не є дійсно ідеальним випромінювачем на кожній довжині хвилі; безроздільна кількість випромінювальної здатності вимірює, наскільки хороший або поганий випромінювач. На кожній довжині хвилі хороший випромінювач - хороший поглинач.

Наскільки добре об'єкт поглинає на різних довжині хвиль випромінювання, зване його поглинальною здатністю, залежить від його хімічного складу і правил квантової механіки. Як результат, деяке поглинання сильне, а деякі слабкі; деякі знаходяться в гострих лініях, а деякі - в широких рисах у спектрі довжин хвиль; деякі знаходяться в УФ, особливо через O ₂ і O ₃, мало видно, і багато поглинання, включаючи широкі смуги і гострі лінії, відбувається в інфрачервоний, зокрема H ₂ O, CO ₂ та O ₃.

Випромінювання, яке не поглинається газом, рідиною або твердою речовиною, або передається, або розсіюється. Кількість пропущеного випромінювання залежить від перерізів поглинання і розсіювання газу, рідини або твердих компонентів речовини, так що чим більше поперечний переріз і відстань через матерію, тим менше випромінювання проходить через речовину. Розпад проданого світла з відстанню через матерію є експоненціальним, як описано Законом Пива.

Поверхня Землі і атмосферні гази можуть випромінювати і поглинати випромінювання на однакових довжині хвиль. Більшість викидів Землі знаходяться на інфрачервоних довжині хвиль, будь то випромінювання з поверхні, хмар або атмосферних газів.

Розсіювання атмосферного випромінювання доповнює поглинання і ще складніше відстежити через атмосферу, ніж поглинання. Довжина хвилі випромінювання та розмір, форма та склад розсіює частинки разом визначають ефективність розсіювання та схему розсіювання. Багато неба, які ми пам'ятаємо найкраще, пов'язані з розсіюванням і поглинанням сонячного світла.