Составители:
Рубрика:
81
разными f (r) и КПП), мы всегда можем вычислять оптические характеристики для
каждого сорта отдельно, а потом пользоваться правилами сложения (2.3.6), (2.3.7), (2.6.2).
Влияние аэрозольных частиц на перенос излучения наиболее значимо в видимой
области спектра, где почти нет полос поглощения атмосферных газов, и решающими
механизмами трансформации солнечного излучения в атмосфере являются молекулярное
рассеяние и
аэрозольное ослабление. В видимой области КПП основных аэрозольных
веществ меняются по спектру мало, и их можно считать константами. Рассмотрим
аппроксимацию функции распределения аэрозольных частиц по размерам распределением
Юнге
b
rCrf
−
=)(, где b – параметр распределения, C – постоянный коэффициент,
конкретное значение которого нас не интересует. Тогда выражение для коэффициента
аэрозольного ослабления (4.3.2) примет вид:
drrQrCN
e
b
∫
∞
−
=
0
2
πα
.
Согласно теории Ми, Q
e
зависит от
λ
π
r2
, где
λ
– длина волны света. Введем в интеграл
подстановку
λ
π
r
x
2
= , тогда
π
λ
2
x
r = ,
dxdr
π
λ
2
= и
dxQx
CN
e
bb
b
π
λ
λ
π
π
α
22
2
0
2
2
−
∞
−
−
∫
=
,
откуда
β
λα
−
= A , (4.3.5)
где A – не зависящая от
λ
константа, а показатель степени
β
связан с параметром
распределения Юнге как
β
= b − 3 (часто распределение Юнге записывают в виде
b
rCrf
′
−−
=
1
)(, тогда, соответственно, 2
−
′
=
b
β
).
Формула (4.3.5) называется формулой Ангстрема [40]. Согласно ей аэрозольное
ослабление обратно пропорционально некоторой степени длины волны света. Этим оно
похоже на молекулярное рассеяние, для которого
β
= 4. Как мы выяснили в предыдущем
пункте, такой же показатель пропорциональности имеет сечение ослабления для малых
(релеевских) частиц, следовательно, согласно (4.3.1), и объемный коэффициент
ослабления таких частиц. Поскольку случай релеевских частиц предельный, для
атмосферного аэрозоля
β
≤ 4. Из связи
β
с распределением Юнге следует, что чем меньше
параметр b, то есть чем больше в воздухе крупных частиц, тем меньше показатель степени
β
. Таким образом, присутствие крупных частиц делает спектральную зависимость
аэрозольного ослабления менее выраженной, вплоть до ее отсутствия (
β
= 0 при b = 3).
В видимой области спектра аэрозольное поглощение много меньше аэрозольного
рассеяния (мнимые части КПП почти всех аэрозольных частиц близки к нулю). Поэтому
все сказанное выше о зависимости
β
от размеров частиц относится и к аэрозольному
рассеянию. Таким образом, в отличие от молекулярного рассеяния, аэрозольное рассеяние
уменьшается с длиной волны более слабо, а для крупных частиц вообще практически не
меняется, и свет разных длин волн рассеивается аэрозолем примерно одинаково. Этим
объясняется нейтральный цвет аэрозольных образований: облака, туманы, скопления
пыли,
дым выглядят белыми, серыми, черными; в то время как голубой цвет неба связан,
как мы выяснили в разделе 4.1, с
β
= 4 для молекулярного рассеяния.
Вспомним, что при выводе формулы Ангстрема (4.3.5) мы сделали два допущения:
независимость КПП от длины волны и соответствие функции распределения формуле
Юнге. Эти допущения накладывают весьма серьезные ограничения на практическое
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 79
- 80
- 81
- 82
- 83
- …
- следующая ›
- последняя »
