Составители:
Рубрика:
37
отличии атмосфер от идеализированной замкнутой полости, которую мы использовали
для получения законов равновесного излучения. Как следствие, поля излучения в
атмосферах планет сильно отличаются от поля излучения при термодинамическом
равновесии. Несмотря на это, понятие термодинамического равновесия в локальном
смысле применимо к атмосферам планет. Указанное предположение называется
предположением
о локальном термодинамическом равновесии (ЛТР) в атмосферах
планет, и оно позволяет существенно упростить рассмотрение вопроса о переносе
собственного излучения атмосферы. Его можно с успехом применять к ограниченным
объемам атмосферы в нижних, относительно плотных, слоях атмосфер планет.
Обоснование этого важного предположения было сделано астрофизиками применительно
к фотосферам звезд. Приведем их рассуждения [32, 33] для атмосфер планет.
Условия в
элементарном объеме атмосферы также, вообще говоря, далеки от
условий термодинамического равновесия. Это обусловлено неизотропностью падающего
на него излучения, например, солнечного. Однако, излучение, поглощаемое
элементарным объемом, в сильной степени им «перерабатывается». Как известно из
термодинамики, такая переработка идет в направлении установления термодинамического
равновесия. Поэтому можно предположить, что в каждом объеме атмосферы коэффициент
излучения связан с коэффициентом поглощения таким же соотношением, как и при
термодинамическом равновесии с некоторой температурой
Т, характерной для данного
места.
Рассмотрим излучение при термодинамическом равновесии (в изолированной
полости). Применим к этому случаю уравнение переноса (2.4.1). Так как в этом случае
dI/ds = 0, а I = ),( TB
λ
, то
),(
TB
λ
α
ε
=
(2.5.8)
Если принять, что коэффициент ослабления для рассматриваемого случая есть
коэффициент поглощения
α = k, то формула (2.5.8) выражает закон Кирхгофа − при
термодинамическом равновесии отношение коэффициента излучения к коэффициенту
поглощения равно интенсивности излучения, являющейся универсальной функцией от
частоты и температуры (функции Планка). Если выполняется закон Кирхгофа, то можно
записать решение (2.4.14), т.е. интенсивность теплового излучения в виде:
zdzdzkzTBzk
zdzkIzI
z
z
z
z
′
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
′′′′
−
′′
+
+
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
′′
−=
∫∫
∫
′
)(secexp))(()(sec
)(secexp)(
0
0
0,
ννν
ννν
θθ
θ
(2.5.9)
Таким образом, интенсивность теплового излучения можно вычислить, если заданы
температура и коэффициент поглощения как функции высоты в атмосфере.
2.6. Уравнение переноса солнечного излучения
Рассмотрим случай рассеяния излучения в атмосферах планет при пренебрежении
собственным излучением. Такие задачи возникают при расчетах полей солнечного
излучения в УФ, видимом и БИК диапазонах спектра. Казалось бы, в отсутствии
собственного излучения атмосферы коэффициент излучения должен быть равным нулю.
Однако, это не так, поскольку теперь в среде присутствует поле рассеянного солнечного
излучения. Поэтому на элементе пути
dl будет происходить увеличение интенсивности за
счет дополнительного рассеяния излучения, приходящего в объем среды с различных
направлений и рассеивающегося в направлении исходного падающего излучения
I
0
.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 35
- 36
- 37
- 38
- 39
- …
- следующая ›
- последняя »
