Large Binocular Telescope  
Большой бинокулярный телескоп онлайн смотреть  
Большой бинокулярный телескоп
О телескопе
Зеркала
Инструменты
LBTB
Интерферометр
История телескопов
Полезные ресурсы
К сведению

Фотографии
Видео
LBT on-line
Марсоход curiosity (кьюриосити)
Фотографии
Панорама
Солнечная система
Венера
Земля
Куаоар
Луна
Марс
Меркурий
Нептун
Плутон
Сатурн
Солнце
Уран
Юпитер

Астрономия Солнца
Взаимодействие планет
Озоновый слой
Атмосфера
Cодержание озона
Фотохимия озона
Фотохимические процессы
Малые газы
Озоновая дыра
Эволюция озона
Ядерный удар
Охрана озоносферы
Метеорология
Атмосфера
Солнечная радиация
Температурный режим почвы
Температурный режим воздуха
Водяной пар в атмосфере
Испарение
Конденсация водяного пара
Осадки, снежный покров
Погода
А это Челябинск
Метеорит Чебаркуль
Фото отчет
Видео отчет

Потоки излучения Солнца

Атмосфера в целом и стратосфера в особенности представляют собой своеобразный химический реактор, содержащий смесь большого числа химических соединений в газообразном, жидком и твердом состояниях. Между этими соединениями природного и антропогенного происхождения постоянно протекают многочисленные реакции, приводящие к разрушению одних и к образованию других веществ.

Основным источником энергии для реакций, протекающих в атмосфере, является излучение Солнца в широком диапазоне длин волн — от 100 нм (далекий ультрафиолет) до 1,5—2 мкм (ближняя инфракрасная область). Роль других источников энергии, таких, как космические лучи и ионизирующие излучения радиоактивных элементов, находящихся в горных породах и в атмосфере, по сравнению с излучением Солнца пренебрежимо мала. Однако в особых случаях, таких, как ядерные взрывы в атмосфере или вспышки на Солнце, сопровождающиеся мощными потоками заряженных частиц — протонов,— процессы, стимулированные ионизирующими излучениями, могут стать преобладающими в верхней атмосфере, однако эти явления обычно редки и кратковременны.

Наряду с инициированием фотохимических процессов излучение Солнца и тепловое излучение поверхности Земли нагревают атмосферу. Неравномерное нагревание атмосферы — тропики теплее полярных областей, а летнее полушарие теплее зимнего — приводит к циркуляции атмосферы.

Спектральная плотность потока излучения F в атмосфере на любом уровне складывается из прямого потока излучения Солнца, ослабленного поглощением и рассеянием в вышележащих слоях атмосферы, и излучения, рассеянного нижележащей атмосферой, подстилающей поверхностью и облачностью. Приходящее на верхнюю границу земной атмосферы внеатмосферное излучение Солнца формируется в основном его поверхностным слоем, называемым фотосферой. Эффективная температура фотосферы близка к 6000 К. Иногда в фотосфере появляются солнечные пятна — относительно темные области размером до 50 тыс. км с температурой около 3000 К и связанные с ними более яркие образования — факелы. Солнечные пятна обычно группируются, образуя активные области, интенсивность которых изменяется с периодом около 11 лет. Солнечные пятна и факелы влияют на интенсивность излучения в коротковолновой области спектра, но практически не влияют на общую энергию, выделяемую Солнцем.

Фотосфера Солнца излучает как черное тело, спектральная плотность потока излучения которого описывается законом Планка:
Среднее расстояние Земли от Солнца составляет 149,6 млн. км, а радиус фотосферы Солнца — 700 тыс. км, поэтому поток излучения Солнца, доходящий до орбиты Земли, составляет 2,164Ю5 от потока, испускаемого фотосферой. Поскольку орбита Земли слегка вытянута, то на минимальном расстоянии (в январе) поток излучения на 3,3 % больше среднего, а на максимальном расстоянии (в июле) — на 3,3 % меньше.

В верхней фотосфере Солнца и расположенных над ней хромосфере и короне в результате поглощения и переизлучения в первоначальном спектре, близком к спектру черного тела, появляются относительно темные линии, называемые фраунгоферовыми линиями, и относительно яркие — эмиссионные линии. Наиболее интенсивна линия излучения водорода — Лайманальфа (121,6 нм).

Измерение спектральной плотности потока солнечного излучения за пределами атмосферы, особенно в ультрафиолетовой области спектра, является очень трудной задачей. Для ее решения необходимо либо выносить приборы за пределы земной атмосферы на ракетах и спутниках, либо проводить измерения на аэростатах и высотных самолетах и вносить затем поправки на поглощение в вышележащей атмосфере. Дополнительные трудности накладывают 27суточная и Илетняя изменчивость потока солнечного излучения. Измерения на ракетах позволяют получать только мгновенные значения, а точность длительных измерений на спутниках и космических кораблях ограничена постепенным изменением во времени (дрейфом) характеристик измерительных приборов. В результате точность измерения спектральной плотности солнечного излучения за пределами атмосферы в диапазоне длин волн 135—200 нм составляет 20—30 %, в диапазоне 200— 240 нм—10—20%, в диапазоне 240—330 нм — 4—10 %, в диапазоне 330—400 нм — около 4%, а для излучения с длиной волны более 400 нм погрешность не превышает 2—3 %.

Проникновение в атмосферу солнечного излучения, определяющего фотохимические процессы (175—800 нм), зависит от поглощения в атмосфере и от рассеяния в атмосфере и на подстилающей поверхности. Спектральная плотность потока излучения на уровне г может быть определена как сумма ослабленного прямого солнечного излучения Солнца и рассеянного излучения. Основными поглощающими газами для ультрафиолетового и видимого излучений в атмосфере являются молекулярный кислород и озон. Поглощение ультрафиолетового излучения диоксидом азота (N02) и сернистым газом {S02) невелико из-за их малого содержания в атмосфере и практически не влияет на интенсивность излучения, однако оно может приводить к заметным ошибкам при оптических измерениях содержания в атмосфере других газов, например озона.

В области длин волн 175—203 нм определяющую роль в поглощении излучения играют полосы Шумана—Рунге, состоящие из большого числа вращательных линий. В отсутствии теплового движения молекул и их столкновений с другими молекулами естественная ширина вращательных линий очень мала, но в реальной атмосфере происходит уширение линий. В тропосфере и нижней стратосфере на ширину линий и соответственно на сечение поглощения определяющее влияние оказывают столкновения молекул (лоренцево уширение), а в верхней стратосфере и мезо сфере — тепловое движение (доплеровское уширение).

Для расчета поглощения излучения мелекулярным кислородом в системе полос Шумана—Рунге необходимо использовать данные о длинах волн и силе осцилляторов тысяч поглощающих линий, ширине и форме (контуре) каждой линии с учетом доплеровского и лоренцева уширения. Такие расчеты чрезвычайно громоздки, и для них обычно используют либо аппроксимацию эффективного поглощения функциями различного вида, либо представление поглощения (пропускания) в табличном виде для отдельных интервалов волновых чисел или длин волн. Влияние температуры и давления воздуха, определяющих частоту столкновения молекул, учитывается через введение параметра N — числа молекул кислорода в столбе воздуха вдоль луча света. В неявном виде этот параметр содержит данные о вертикальном распределении температуры и давления, соответствующем той или иной стандартной или справочной атмосфере.

Поскольку многие малые газовые составляющие, такие, как закись и оксид азота и фторхлоруглероды, сильно поглощают излучение в области 175—200 нм, то проникновение излучения в области полос Шумана—Рунге может привести к их более быстрой фотодиссоциации. Повидимому, использование осредненных на интервалах 1,5—2 нм сечений поглощения молекулярного кислорода в полосах Шумана—Рунге может приводить к трудно прогнозируемым и плохо оцениваемым ошибкам при расчете скоростей фотодиссоциации ряда малых газовых составляющих.

Кроме полос Шумана—Рунге молекулярный кислород поглощает ультрафиолетовое излучение Солнца в континууме Герц берга (185—242 нм). Хотя сечения поглощения кислорода в этой области малы и не превышают 10~23 см2, однако вследствие высокой концентрации молекул кислорода поглощение в стратосфере излучения в континууме Герцберга является определяющим, а последующая фотодиссоциация возбужденных молекул — основной источник атомов кислорода в атмосфере Земли ниже 60 км.

Fatal error: Call to a member function return_links() on a non-object in /home/httpd/vhosts/lbt.su/httpdocs/index.php(386) : eval()'d code on line 214