Составители:
Рубрика:
50
3.3. Спектры поглощения атмосферных газов
Поглощение атмосферными составляющими можно характеризовать с помощью
спектральной зависимости коэффициентов молекулярного поглощения. Для атмосферных
приложений более наглядно использовать такие характеристики молекулярного
поглощения как функции пропускания (или функции поглощения). Примеры таких
функций были приведены на рис. 3.3 при значительном спектральном усреднении. В
данном разделе мы рассмотрим монохроматические функции, наиболее наглядно
характеризующие сложный спектральный
характер молекулярного поглощения.
В рассматриваемом случае, когда речь идет о молекулярном поглощении в
атмосфере, удобно рассматривать монохроматические величины как функции частоты
ν
,
а также явно ввести в формулы характеристики поглощающего газа, например плотность
ρ
. Запишем формально введенный в разделе 3 объемный коэффициент поглощения в
виде
ρνκ
ρ
ρ
νν
)()()( == kk . Коэффициент
ρ
ν
ν
κ
/)()( k
=
есть массовый коэффициент
поглощения. Тогда выражение для функции пропускания (2.4.10) перепишется в виде
])(),(sec[exp)(
2
1
∫
−=
z
z
dzzzP
ρνκθν
. На рис. 3.6 изображен пример рассчитанных
монохроматических функций пропускания водяного пара (как функций волнового числа)
в атмосфере под зенитном углом в 30°.
На рис. 3.6 четко видны
минимумы в значениях P(
ν
),
соответствующие различным
линиям поглощения водяного пара.
Из рисунка видна очень сильная
зависимость P(
ν
) от волнового
числа − излучение сильно
поглощается вблизи центров линий
и слабо − между ними. Такой
спектральный характер
молекулярного поглощения,
обусловленный сильной
изменчивостью коэффициентов
молекулярного поглощения,
является причиной использования
термина селективное поглощение (то есть избирательное). Спектральное поведение
коэффициентов поглощения и функций пропускания атмосферы при фотодиссоциации и
фотоионизации молекул заметно отличается
от примера, приведенного на рис. 3.6. Оно
характеризуются относительно слабой зависимостью коэффициентов поглощения от
частоты и носят название неселективного (континуального) поглощения. Такой же тип
спектральной зависимости наблюдается также при наличии очень большого числа
перекрывающихся (накладывающихся друг на друга) спектральных линий поглощения.
Это явление характерно, например, для электронных полос поглощения различных
атмосферных газов
в ультрафиолетовой и видимой областях спектра, где присутствует
огромное количество спектральных линий поглощения, обусловленных наличием у
молекул колебательно-вращательных подуровней. В этом случае в первом приближении
для достаточно узких спектральных интервалов можно пренебречь спектральной
зависимостью коэффициентов поглощения в УФ и видимой областях спектра. Такой же
тип спектральной зависимости коэффициентов поглощения
имеет так называемое
молекулярное индуцированное поглощение различных газов (см. далее) а также
аэрозольное поглощение.
Рис. 3.6. Расчетный спектр P(
ν
) функции пропускания
H
2
O в районе 14.9 мкм. Высота наблюдения z = 10 км,
зенитный угол наблюдения
θ
= 30°.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 48
- 49
- 50
- 51
- 52
- …
- следующая ›
- последняя »
