Составители:
Рубрика:
35
т. д. − не являются равновесными. Например, хемилюминесценция сопровождается
химическими изменениями среды. Процесс такого непрерывного излучения будет
продолжаться до тех пор, пока может протекать химическая реакция, и среда все более и
более удаляется от первоначального состояния.
Решение уравнения переноса (2.4.14) следует признать формальным, поскольку мы
еще не выяснили физический смысл коэффициента излучения
ε
. Собственное излучение
атмосферы может быть обусловлено различными физическими причинами (напомним, что
мы предполагаем, как и раньше, что в среде отсутствуют процессы рассеяния). Оно, как
показано выше, бывает
тепловое (равновесное) и неравновесное. Прежде чем перейти к
рассмотрению теплового излучения напомним некоторые важные определения.
Термодинамическим равновесием называют такое состояние среды, при котором
температура вещества везде постоянна, отсутствуют движения его масс, и оно
перемешано таким образом, что в нем не может возникнуть диффузия или какое-либо
иное движение вещества [37, 38]. Строго говоря, термодинамическое равновесие
осуществляется в замкнутой полости, стенки которой нагреты до некоторой постоянной
температуры
Т. Стенки полости будут излучать и поглощать электромагнитное излучение.
Состояние термодинамического равновесия характеризуется тем, что каждый процесс
уравновешивается противоположным процессом. Отсюда, в частности, следует, что
интенсивность излучения в такой полости (при термодинамическом равновесии) не
зависит ни от места, ни от направления. Если бы это было не так, то совершался бы
переход
энергии из одного места в другое в некоторых направлениях. Кроме того,
термодинамические рассуждения показывают, что плотность излучения в такой полости
зависит только от частоты (длины волны) и температуры, но не зависит от природы
излучателей − стенок этой полости и вещества, содержащегося в ней. Такое излучение
называют
равновесным или тепловым. Если представить, что в рассматриваемой полости
имеется небольшое отверстие, то его можно рассматривать как отверстие в абсолютно
черном теле, т.к. внешнее излучение, падающее на это отверстие, практически полностью
поглотится в этом теле и не будет выходить из него. Таким образом, равновесное
излучение следует рассматривать как излучение
абсолютно черного тела (АЧТ).
Квантовая теория дает следующее выражение для интенсивности абсолютно черного
излучения (формула Планка):
1exp
12
),(),(
2
3
−
==
Tk
h
c
h
TBTI
B
eq
ν
ν
νν
. (2.5.1)
где
T
− температура,
B
k − постоянная Больцмана. Интенсивность равновесного
излучения не зависит от направления, т.е. равновесное излучение является изотропным.
Выражение для интенсивности абсолютно черного излучения можно записать и в
следующем виде (если использовать длины волн):
()
1)/(exp
),(),(
2
5
1
2
−
==
Tc
c
TB
c
TB
λλπ
ν
ν
λ
. (2.5.2)
Здесь
c
1
= 2
π
hc
2
,
c
2
= hc / k
B
так называемые
первая и вторая радиационные постоянные. Оба вида функции Планка
приведены на рис. 2.3. Отметим, что на рисунке представлены три шкалы абсцисс: для
разных температур излучения (6000 K − излучение Солнца, 250 К − излучение земной
атмосферы), а также для функции
B(
λ
, T). Приведенная кривая B(
λ
, T) иллюстрирует
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 33
- 34
- 35
- 36
- 37
- …
- следующая ›
- последняя »
