Составители:
Рубрика:
71
Для сечения молекулярного рассеяния получается выражение
4
25
3
~
128
λ
απ
=
s
C . (4.1.6)
Воспользуемся далее известным из электростатики выражением для поляризуемости
α
~
однородного диэлектрика в однородном поле
N
n
N
ππ
ε
α
4
1
4
1
~
2
−
=
−
=
, (4.1.7)
где
ε
= n
2
– диэлектрическая проницаемость, связанная с показателем преломления газа n,
а
N – число молекул газа в единице объема, т.е. его счетная концентрация. Окончательно
получаем для сечения молекулярного рассеяния
42
223
3
)1(8
λ
π
N
n
C
s
−
=
. (4.1.8)
Полагая, что все молекулы взаимодействуют с излучением независимо, получаем
для
объемного коэффициента молекулярного рассеяния
σ
= N C
s
формулу:
4
223
3
)1(8
λ
π
σ
N
n −
=
. (4.1.9)
Соотношения (4.1.8) и (4.1.9) имеют обманчивый вид, поскольку концентрация
частиц
N стоит в них в знаменателе, то есть, казалось бы, чем меньше концентрация N,
тем сильнее должно быть молекулярное рассеяние, что, очевидно, противоречит физике
процесса. Заметим, однако, что поляризуемость
α
~
в исходной формуле (4.1.6) есть
характеристика молекулы вещества, то есть она не зависит от концентрации. Зависимость
же от
N проявляется для показателя преломления газа, поскольку согласно (4.1.7) (n
2
– 1)
пропорционален
N. Поэтому, в полном соответствии с (4.1.6) и физическим смыслом,
сечение молекулярного рассеяния (4.1.8) не зависит от концентрации частиц, а объемный
коэффициент молекулярного рассеяния (4.1.9) прямо пропорционален концентрации.
Согласно (4.1.9)
объемный коэффициент молекулярного рассеяния обратно
пропорционален четвертой степени длины волны света
. Это утверждение носит название
закон Релея. Согласно закону Релея голубые и синие лучи света (примерно 0.45 мкм)
рассеиваются в воздухе значительно (почти в 4 раза) сильнее, чем оранжевые и красные
лучи (0.64 мкм). Этим и объясняется голубой цвет безоблачного неба, определяемый
рассеянным солнечным излучением, где преобладают голубые и синие лучи; красный цвет
зари, а также красный цвет заходящих Солнца
и Луны: при больших зенитных углах
ослабление в атмосфере становится значительным, и поэтому в спектре прямого и
рассеянного излучения «остаются» в основном красные и оранжевые лучи.
Для количественной характеристики релеевского рассеяния и ослабления приведем
табл. 4.1, где даны объемные коэффициенты рассеяния
σ
при давлении p = 1 атм и
T = 15°C и оптические толщины (по вертикали) ),0(
∞
τ
всей земной атмосферы.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 69
- 70
- 71
- 72
- 73
- …
- следующая ›
- последняя »
