Источники и приемники излучения - Ишанин Г.Г.
ISBN 5-7325-0164-9
Скачать (прямая ссылка):
В настоящее время разработаны и используются ряд расчетных Методов определения пропускания атмосферы, базирующихся на •кспериментально полученных материалах. Каждый из этих методов разрабатывали с теми или иными допущениями. Естественно, что метод расчета для решения поставленной задачи надо выбирать Исходя из условия справедливости этого допущения в каждом Конкретном случае.
Для расчета пропускания трасс большой протяженности, расположенных в нижних и средних слоях атмосферы, разработан Метод Эльдер а-—С т р о н г а, который базируется на том, что пропускание атмосферы определяется в районе окон прозрачности. Кроме того, принимается, что вариации коэффициента Поглощения определяются только параметрами воды, что поз во-
57
Таблица 23 ляет использовать только один
изменяющийся параметр ш — толщину слоя осажденной воды.
На основании экспериментальных данных авторы метода предложили следующую формулу для определения пропускания (%) в конечном спектральном интервале:
тдя = U — h lg со, (2.12)
где t0 и kx — коэффициенты, зависящие от спектрального интервала; со — водность, мм.
Значения коэффициентов берут из табл. 2.5 в соответствии с выбранным спектральным интервалом. Область применения метода от 0,7 до 5,9 мкм по спектральному интервалу и по дальности начиная с 2 км.
При использовании метода Эльдера—Стронга, как правило, решается задача отыскания эффективной яркости источника для данного приемника излучения с учетом пропускания атмосферы и оптической системы. Поэтому исходными данными для расчета должны быть: спектральная плотность энергетической светимости источника Мех, необходимые параметры трассы для определения ее водности со (см. § 2.2), спектральный коэффициент пропускания оптической системы т0>ь и относительная спектральная чувствительность S\ используемого приемника излучения.
Расчет начинают с определения водности трассы по соотношениям, приведенным в § 2.2, с учетом ее протяженности LT, средней относительной влажности f и температуры воздуха Тъ. Зная водность трассы со, по формуле (2.12), используя коэффициенты k и te из табл. 2.5, определяют пропускание атмосферы в спектральных интервалах тдм.
Затем рассчитывают эффективную светимость источника в спектральных интервалах с учетом спектральной плотности его светимости МеХ, неравномерности пропускания оптической системы тоХ и относительной спектральной чувствительности SJ. используемого приемника излучения
Хк
Ме = Тдх; | Mexr0xS)i dX,
где Я,н и А,к — начало и конец соответствующего спектрального интервала.
Эффективную светимость источника находят как сумму его эффективных' светимостей в спектральных интервалах. Расчет
Расчетные коэффициенты пропускания атмосферы по методу Эльдера—Стронга
Номер интерва- ла Спектральный интервал, мкм к, ^0
I 0,7—0,92 15,1 106,3
и 0,92—1,1 16,5 106,3
ш 1,1—1,4 17,1 96,3
IV 1,4—1,9 13,1 81,0
V 1,9—2,7 13,1 72,5
VI 2,7—4,3 12,5 72,3
VII 4,3—5,9 21,2 51,2
58
удобно производить с регистрацией промежуточных результатов В форме таблицы.
Заканчивают расчет учетом ослабления светимости источника из-за рассеивания атмосферы в соответствии с эмпирической формулой Эльдера —Стронга
М; = тр t Mt ш = 0,998ш ? М, лх*.
<=1
где со — водность трассы, мм Н20.
Для трасс небольшой протяженности более целесообразно использовать метод расчета пропускания атмосферы Говарда, Берга и Вильямса. По этому методу коэффициенты пропускания вычисляют отдельно для окон пропускания и для полос поглощения. При этом в окнах учитывают только рассеяние, а в полосах — только поглощение.
В соответствии с отмеченными в начале параграфа особенностями поглощения в спектральных интервалах при большой концентрации поглотителя поглощение увеличивается пропорционально логарифму его количества, а при малых концентрациях — пропорционально квадратному корню количества поглотителя.
В соответствии с этим авторы метода предложили для нахождения произведения среднего значения поглощения в полосе на ее ширину (см-1) использовать следующие выражения:
vk t в
&BAvf = J avdv = cW/2 {Р + P»fu\ (2.13)
VHi
ЬЦ = j av dv = cb rWl/2 (P + Py. r)*“ (2.14)
VH<
^ Для воды и углекислого газа в случае «слабой» (малопоглощающей) Полосы. Для полос, отличающихся большим поглощением, — «сильных» полос — соотношения уже другие:
VKt
blv( =“ j av dv =• с? + D* lg со -)- к? lg (P -f Рл): (2.15)
VH i
VH i
ЬЦ = J flvdv- clr + Dlr lg W -f x4v- rlg(P-f Py. r), (2.16)
VHI
где со — водность трассы, мм H*0; W — толщина слоя СО*, цтм-см; с, х и D —табличные коэффициенты, характеризующие Отдельные полосы поглотителя; Р — атмосферное давление, мм рт. ст.; Рь, Ру, г — парциальное давление поглощающих примесей; jVii, v„ — границы спектрального интервала полосы поглощения
> волновых числах, см"*.
Парциальное давление паров воды и углекислого газа для арктических областей н даже средних широт мало по сравнению с атмосферным давлением. Поэтому влияние Рв и Р,. г в формулах (2.13)—(2.16) ие выходит из пределов погрешности определения табличных коэффициентов.
В тропических условиях, особенно в период муссонов, когда атмосферное давление падает, а относительная влажность стремится к 100%, влияние парциального давления паров воды может дать заметную поправку
