Составители:
Рубрика:
88
откуда
....sinsinsin
333222111
=
=
=
θ
θ
θ
rnrnrn
Таким образом, в любой точке траектории луча выполняется соотношение
constrrn
=
θ
sin)( , (4.5.3)
где r – расстояние до центра Земли, n (r) – показатель преломления воздуха,
θ
– зенитный
угол луча света. Уравнение (4.5.3) и есть уравнение траектории луча света в атмосфере
или уравнение рефракции. Константа в (4.5.3), очевидно, равна
00
sin
θ
⋅r , где r
0
–
расстояние от центра Земли до верхней границы атмосферы (где
1≡n
),
θ
0
– угол
падения луча на верхнюю границу.
Астрономическая рефракция приводит к тому, что все внеземные источники света –
Солнце, планеты, звезды – кажутся приподнятыми над горизонтом на некоторый угол.
Важной характеристикой является угол астрономической рефракции
β
– угол между
истинным S и видимым S' направлениями на источник света. Максимальные углы
астрономической рефракции достигаются в моменты восхода и захода светил и при
небольших отрицательных высотных углах. При средних атмосферных условиях они
достигают значений 35', но при низких температурах и высоком давлении у земной
поверхности изменения показателя преломления воздуха могут
стать значительными и
углы рефракции увеличиваются до 2–3-х градусов. За счет этого явления происходит
увеличение продолжительности дня (светлого времени суток). В высоких широтах это
увеличение может достигать часов и дней. Так, на полюсе продолжительность полярных
дней (когда Солнце не заходит за горизонт) больше на 14 суток, чем продолжительность
полярной ночи.
Лучи света от наземных предметов также распространяются по криволинейным
траекториям. Углом земной рефракции называется угол между направлениями на видимое
и действительное положение предмета. Значения этого угла зависят от расстояния до
наблюдаемого предмета и термической стратификации приземного слоя воздуха. В
зависимости от характера вертикального градиента температуры (и, следовательно,
плотности воздуха), которым, согласно
(4.1.12), определяется градиент показателя
преломления, в приземном слое атмосферы может происходить поднятие и расширение
или опускание и сужение видимого горизонта. Следствием этого эффекта является
увеличение (при расширении) или уменьшение (при сужении) геометрической дальности
видимости предметов.
Разработка космических методов измерений параметров атмосферы сделала
актуальным рассмотрение явлений рефракции при наблюдении внеземных источников
через
атмосферу из космоса. Важным эффектом космической рефракции является
рефракционное удлинение элемента луча. При малых высотах распространения излучения
в атмосфере рефракционное удлинение может достигать 5−15 %, что необходимо
учитывать при решении различных атмосферных оптических задач. При наблюдениях
сквозь атмосферу диска Солнца или Луны изменение угла рефракции с высотой луча
приводит к рефракционной расходимости
– изменению угла между лучами, исходящими
от разных краев диска. Это изменение может быть весьма существенным при достаточном
удалении точки наблюдения (космического аппарата) от перигеев распространяющихся
через атмосферу лучей. При этом атмосфера может действовать как рассеивающая линза,
что приводит к видимому уменьшению яркости диска Солнца (Луны). Это явление
рефракционного ослабления. Возможны
и обратные ситуации рефракционного усиления,
когда атмосфера действует как собирающая линза, уменьшая угловые размеры Солнца
(Луны). Особенно сильны эти явления при наблюдениях через нижние слои атмосферы.
Там могут происходить разнообразные искажения изображений Солнца и Луны, включая
даже их "разрывы". При наблюдениях излучения точечных источников (звезд) через
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 86
- 87
- 88
- 89
- 90
- …
- следующая ›
- последняя »
