Источники и приемники излучения - Ишанин Г.Г.
ISBN 5-7325-0164-9
Скачать (прямая ссылка):
Земная поверхность. Наземные образования (ландшафт) — весьма распространенный фон, на котором наблюдаются исследуе-
ЕЛ(А), Вт/см2мкм
Рис. 1.30. Расчетные значения спектральной энергетической освещенности, создаваемой наиболее яркими звездами в верхних слоях атмосферы:
I — Кентавром; 2 — Сириусом; 3 — Вегой; 4 — Альтаиром; 5 — Альдебараком
39
мые объекты. Излучение ландшафта зависит от его излучательных и отражательных свойств.
В непосредственной близости от Земли и на небольших высотах альбедо определяется характером поверхности, облачности и заметно изменяется по спектру. Температура большинства земных покровов — это функция температуры окружающего воздуха, а значения интегральных коэффициентов излучения земных покровов лежат в пределах 0,85—0,97. На практике характер собственного излучения земных покровов считают диффузным и принимают, что земная поверхность излучает как серое тело с коэффициентом излучения 0,35 в видимой области и 0,9 в ИК-области. Для длин волн больше 4 мкм излучение многих естественных покровов (почвы, растительности) принимают равным излучению черного тела при той же температуре.
Отраженное излучение земного покрова определяется излучением Солнца в диапазоне длин волн, меньших 3—4 мкм, отраженное излучение превышает собственное. Альбедо большинства земных покрытий 0.15—0.20 и лишь в диапазоне 0,7—1,0 мкм доходит до 0,7—0,8.
Небо, облака. Излучение неба складывается из свечения атмосферных и внеатмосферных источников. Для участка спектра с длинами волн менее 4 мкм основным источником свечения дневного неба является рассеянное солнечное излучение. Если предположить, что излучение Солнца равномерно рассеивается по направлению к Земле, т. е. небо имеет одинаковую яркость, то иногда принимают, что эта яркость составляет около 10'5 от яркости Солнца и равна ЗхЮ2 Вт/м-2- мкм-1- ср-1 в максимуме спектра излучения (X = 0,5 мкм) и 1 Вт/м-а-мкм-1-ср-1 при X — 4 мкм.
Цветовая температура дневного неба оценивается (12—18) X X 103 К и в очень большой степени зависит от положения Солнца на небе и высоты места наблюдения над уровнем моря. Например, максимальная монохроматическая яркость может изменяться в соотношении 300 : 1 при X = 0,5 мкм. Участки неба, противоположные Солнцу, гораздо ярче участков, лежащих под углом 90° к направлению на него.
Рассеянный свет ясного неба создает на земной поверхности освещенность, составляющую 20—30% от освещенности прямой солнечной засветки.
Ночью, когда рассеянного солнечного света нет, излучение неба определяется собственным излучением паров и газов, составляющих атмосферу. Максимум излучения при наблюдении с Земли находится в области около 10,5 мкм, а спектр его аналогичен спектру излучения черного тела при температуре атмосферы (для участков неба, близких к горизонту). При переходе к зениту яркость неба уменьшается более чем вдвое. Энергетическая яркость неба в видимой части спектра оценивается в среднем как (5,5-^-8,5)- Ю-7 Вт/м-2- ср-1 (в световых величинах 10~4 кд/м“2). Для верхних слоев атмосферы значительный вклад в излучение
40
ночного неба вносит излучение гидроксильных групп ОН. Это излучение имеет полосовой спектр. Так, в полосе 2,8—3,4 мкм его монохроматическая энергетическая яркость составляет 7 X X 10'* Вт/м-2 - ср-1- мкм-1.
Помимо излучения атмосферы свечение ночного неба обусловлено и рассеянным светом звезд, зодиакальным светом, галактическим свечением, которые в сумме равны иногда такому же свечению, как и от атмосферы. В ясную ночь звезды создают на Земле освещенность около 2- 10-* лк.
Общая яркость ночного неба в области зенита может составить примерно 3,3-10-4 кд/м”2. Следует отметить, что распределение яркости по ночному небу весьма неоднородно.
Излучение облачного неба состоит из отраженного и рассеянного солнечного и собственного теплового излучения. Первое преобладает в области длин волн до 3 мкм. Альбедо облаков при их наблюдении с высот свыше 30 км в диапазоне 0,3—2,3 мкм в среднем равен 0,007, но максимальные его значения могут достигать 0,45—0,78. Собственное излучение достаточно мощных облаков можно рассчитать как излучение черного тела с температурой примерно 200—220 К. Следует иметь в виду, что как отраженное, так и собственное излучение облаков, селективно ослабляется слоем атмосферы, расположенной между облаком и ОЭП.
Редко встречающиеся серебристые облака могут иметь достаточно большую яркость, достигающую порой 1—3 кд/м-2 (при наблюдении с Земли).
Полярные сияния. Наиболее мощные полярные сияния возникают на высотах около 100 км над земной поверхностью и наблюдаются в основном в приполярных областях. Они не отличаются стабильностью своих пространственных, спектральных и временных характеристик. Яркость полярных сияний может достигать 0,2 кд/м"2. Спектр у них линейчатый и лишь на участке 0,65— 0,95 мкм сплошной, с резко выделяющейся линией на 0,92 мкм, имеющей яркость около 6• 10-4 Вт/м'2-ср-1. Излучение в УФ-области и видимой имеет яркость от 3*10-7 до 1,1 • 10“* Вт/м-2 X Хер-1. В ИК-диапазоне излучение полос полярного сияния меньше излучения ночного неба или практически равно ему.
