Расчет видимости звезд и далеких огней - Забелина И.А.
Скачать (прямая ссылка):
В условиях космического полета появляются еще составляющие, связанные с его особенностями: большими скоростями ПКК, его газо-пылевым окружением, наблюдением через иллюминатор и т. д.
Засветки Солнцем, Землей, Луной
Наличие сильных боковых засветок Солнцем, а также засветки Землей и Луной могут привести к возникновению на зрачке глаза оператора, наблюдающего как невооруженным глазом, так и через оптический прибор, фона, яркость которого недопустима по величине при наблюдении звезд или далеких огней.
Изменение освещенности прямыми лучами Солнца на плоскости, нормальной к этим лучам, в зависимости от зенитного расстояния выражается формулой
Ес = ЕхРтМ, (73)
62
известной под названием формулы Буге. В этой формуле р —-коэффициент прозрачности земной атмосферы, представляющей собой прозрачность всей толщи воздуха для луча, идущего от светила в зените; т (г) — воздушная масса, выражающая оптическую длину пути луча в атмосфере для светила, находящегося на зенитном расстоянии г. Значения т (г) для различных зенитных расстояний даны в табл. 12.
На плоскости, перпендикулярной к его лучам, Солнце, имеющее угловой размер диска 32 угл. мин, создает освещенность, равную приблизительно 135 ООО лк. Средняя яркость поверхности солнечного диска на границе земной атмосферы около 200 ООО сб [3, 43].
Фон в приборе от боковой засветки Солнцем оценивается обычно расчетным путем. Яркость оптической детали при засветке Солнцем под углом ф к ее нормали равна
5 = ^сСОвфГф/я. (74)
Яркость фона, рассчитанная по этой формуле, при засветке оптической детали с коэффициентом яркости гф = 0,005 Солнцем под углом ф = 20° равна примерно 200 кд/м2. На таком фоне невооруженным глазом можно наблюдать только Венеру, имею-
т т
щую звездную величину тн = (—4, 3)ч-(—3, 0), и в некоторых
т
случаях Марс, звездная величина которого изменяется от —2, 8
т
до 4-1, 6 [2].
Рассеянный свет неба [25, 45, 66 ] создает определенную яркость небосвода, различную для различных длин волн и зависящую от высоты азимута Солнца, от метеоусловий и т. д. В зависимости от расстояния рассматриваемого участка небосвода до Солнца и высоты этого участка над горизонтом яркость безоблачного неба колеблется в пределах от десятых стильба до 1—2 сб.
ГТо экспериментальным данным В. И. Кушпиля, максимальная энергетическая яркость небосвода в зените для длины волны Я = 555 нм составляет Бшах = 9,55-10"3 Вт/см2-ср. нм, что соответствует полосе пропускания применившейся измерительной аппаратуры АК = 0,03 нм примерно 0,1—0,2 сб. По тем же данным, в зависимости от азимута точки наблюдения по отношению к Солнцу для той же длины волны и фиксированных высот точки наблюдения и Солнца на небосводе спектральная энергетическая яркость меняется не более, чем в 40 раз. Для примера можно привести распределение энергетической яркости по небосводу для длины волны К = 555 нм, представленное в виде карты изофот (рис. 23), которая была получена для Алма-Аты 20 сентября 1964 г. (Гмоск = 12 ч 25 мин). При построении карты энергетическая яркость в зените В — 1,35-10~3 Вт • м~4 • ср-1 • мкм-1 принята равной 1. Цифры у кривых соответствуют отношению B/Bz.
63
Рассеянный свет ясного неба создает на горизонтальной плоскости освещенность, которая составляет 20—30% освещенности, определяемой прямым светом Солнца. А при пасмурной погоде, если небо сплошь затянуто облаками, горизонтальная освещенность составляет в средних широтах величину 10—20 • 103 лк 125].
Солнечный свет, рассеянный от поверхности Земли, имеющей альбедо 0,4 (в зависимости от времени года альбедо меняется от
0,52 до 0,32 [5, 13, 43]), создает различную яркость ландшафта,
меняющуюся в зависимости от целого ряда причин. В работе [621 приводится, например, графическая зависимость (рис. 24) изменения яркости горизонтальной поверхности, отражающей по закону Ламберта, в течение суток на широте 55° в разные месяцы в пасмурную погоду при коэффициенте отражения поверхности, принятом равным 0,15. Линии, параллельные оси абсцисс и обозначенные символами Вопт и Вс, означают соответственно оптимальную для видимости яркость ландшафта (не ниже 100 кд/м2) и яркость ландшафта в светлый период суток (не ниже 10 кд/м2). Из рис. 24 может быть определена часть суток в разные месяцы, наиболее удобная для наблюдений.
Для оценки яркости ландшафта в табл. 14 даны значения коэффициентов отражения солнечного света от некоторых возможных объектов наблюдения, взятые из работ 15, 13, 40, 62, 76 ].
Таким образом, яркость нормальной к солнечным лучам поверхности ландшафта может меняться от 0,13 до 2,8 сб, если считать, что прозрачность атмосферы 0,8, а поверхность отражает по закону Ламберта.
В момент захода или восхода Солнца освещенность горизонтальной плоскости меняется очень быстро и при разной облачности имеет значения 50—600 лк [5].
Полная Луна в зените, видимая почти под таким же углом, как и Солнце (ашх — 33'32"; amln — 29'20") создает на поверхности Земли, перпендикулярной к направлению падающих лучей, освещенность, близкую к 0,25 лк, тогда как половина лунного диска — только 0,03 лк. При этом средняя яркость полной Луны составляет 0,251 сб, а ее альбедо равно 0,07 [2, 43 ]. Освещенность на поверхности Земли от полной Луны при облачности средней плотности 0,05 — 0,1 лк [25].
