4. Взаимодействие на слънчевата радиация с атмосферата
4.1. Секцията за усвояване кръст, коефициент на поглъщане, законът Буге-Ламбер-Бира
В зависимост от дължината на вълната на електромагнитното лъчение може да се абсорбира напълно от слой на атмосферата, силно атенюиран към земната повърхност или удължи почти безпрепятствено. По-специално, слънчевата йонизиращо лъчение (късовълнова) се абсорбира напълно във външните слоеве на атмосферата, което води до образуване на йоносферата. Абсорбцията на частта по-дължина на вълната на ултравиолетовата радиация причинява деня до значително дисоциация на О2 и ниско атмосферно съставки, такива като вода, CO2 на височина над 100 км. Способността на някои компоненти на атмосферата да абсорбират радиация и напречно сечение абсорбция се характеризира с коефициент на поглъщане.
Да предположим, че вещество слой DX см, с плътност от радиация е инцидент E W / cm 2, перпендикулярна на повърхността на слоя. Очевидно е, че малка част от абсорбираната енергия де е пропорционална на първоначалния поток, дебелината на слоя (чрез пътеката пресича от абсорбираща среда радиация) и концентрацията на молекули абсорбиращи вещество п:
знак минус означава, че плътността на потока се намалява с преминаването през абсорбиращата слой. Както се вижда от по-горе израз, коефициентът на пропорционалност има размерите на площ и и се нарича абсорбция напречно сечение [1]. Произведението sndx нарича оптична дебелина на слоя:
Ако преизчисли DX на дебелина на слоя до нормални условия: DZ =, където NL = 2,687 ∙ октомври 19 cm -3 - Loschmidt брой [2] (броят на газови молекули в 1 cm 3 при нормални условия), ние получаваме DT = тесла. където а = SNL - коефициент на абсорбция [3] в см-1. - дебелина на абсорбиращата газ при нормални условия (когато концентрацията е равна на NL), предварително с дебелина в концентрация от п. Колкото по-голям напречен разрез S или коефициент на поглъщане на, по-активен газ поглъща радиация.
Какво се случва с слънчевата радиация в атмосферата по пътя?
1. радиация кратък от 200 пМ се абсорбира повече в горната част на атмосферата.
2. радиация кратък от 240 нм не прониква под 30 km поради абсорбирането на О2.
3. Излъчване 290nm-кратък не достига повърхността на земята се дължи на усвояване O3.
Освен това, слънчева радиация се абсорбира частично в отделни части на спектъра, като газовете О3. Н 2О, O2, CO2. абсорбционни ивици, които се появяват на инфрачервени граници.
Сега е лесно да се разбере защо вертикалния температурен профил в атмосферата има такава сложна разбира се. В много груба приблизителна, ситуацията е следната. Горна атмосфера абсорбира късовълнови слънчевата радиация и отоплителни води до Термосфера. височини мезосферата имат такова излъчване не достига, и вече радиация дължина на вълната свободно да преминава през него, без да причиняват отопление. Следователно, температурата в Mesospheric ниска. Повече намира под стратосферата в която озон присъства в значителни количества. Озонът напълно абсорбира ултравиолетовата радиация в вълновия обхват 240-280 пМ и по този начин "шапки" стратосферата. Всичко, което остава на слънчевия спектър (ултравиолетовата дълга дължина на вълната, видими и инфрачервени лъчи част), с малки загуби прониква през тропосферата и да достигне повърхността на земята [4].
В инфрачервената област от 8-11 микрона има така наречената "прозрачен прозорец", в който отсъства всякакви газове в атмосферата, значителна абсорбция на лъчението. Но ролята на "прозореца" за слънчевата радиация инцидент е пренебрежимо поради ниския относителен интензивността на слънчевата радиация в спектралния диапазон, съответстващ на прозореца. Съвсем различна ситуация възниква за топлинното излъчване на Земята, на максимум, който се намира съвсем близо до наречените "прозорците". Поради присъствието му, значителна част от топлинното излъчване на Земята свободно да избяга в космоса.
Още по-дълги вълни радио вълни слънчева радиация е в капан от йоносферата. Освен абсорбция в атмосферата, слънчевата светлина е разпръснат от атомите и молекулите на въздуха (Rayleigh разсейване) и аерозоли. От гледна точка на фотохимични процеси в атмосфера от първостепенно значение е радиация с дължина на вълната по-къси от 400 пМ.
Нека сега се върнем към описанието на усвояване. Така де = -Edt. Следователно, за окончателно дебелината на слоя, ние имаме:
- право Bouguer-Lambert-Beer (P. Bouguer - J.H. Lambert - А. Beer).