Шкала электромагнитного излучения

25. Земная атмосфера и солнечная радиация

Фотосфера является непосредственным источником солнечного непрерывного электромагнитного излучения, которое подобно излучению абсолютно черного тела при температуре 5800 К в соответствии с законом Планка. Солнечный спектр испещрен большим числом линий поглощения непрерывного излучения различными химическими элементами в солнечной атмосфере. Сильнейшие из них – это Н (3968 А⁰) и К (3934 А⁰), расположенные на фиолетовой границе видимого спектра, а также Н_ (6563 А⁰) – линия водорода.

Солнечное электромагнитное излучение характеризуется весьма протяженным спектром, приблизительно от 1 А⁰ (10^-10 м) до более чем 10 м, рис.8).

Глубина проникновения солнечного излучения в атмосферу зависит от состава атмосферы и от коэффициента поглощения излучения с данной длиной волны атмосферой. Глубины проникновения в атмосферу Земли солнечного волнового излучения в зависимости от длины его волны показаны на рис. 9. Поглощение излучения с длинами волн больше 210 нм обязано озону. Несмотря на то, что суммарное количество озона очень

незначительно (он составил бы слой вокруг земного шара толщиной всего 2 мм при атмосферном давлении на поверхности Земли), он уменьшает солнечное излучение с =250 нм в 10⁴⁰ раз. Поэтому спектр солнечного излучения при его измерении с поверхности Земли начинается с 290 нм. Молекулярный кислород поглощает солнечное излучение с длиной волн 100 – 200 нм и при этом диссоциирует.

Под действием солнечного ветра с отрицательным магнитным полем усиливается скорость восходящих потоков воздуха, поэтому при прогнозировании погоды необходимо выявлять области атмосферы, подвергающиеся интенсивному воздействию потоков солнечного ветра, и оценивать их влияние на процессы в атмосфере.

18.1. Тепловое излучение

Тела, нагретые до достаточно высоких температур, светятся. Свечение тел, обус­ловленное нагреванием, называется тепло­вым (температурным) излучением. Тепло­вое излучение совершается за счет энергии теплового движения атомов и молекул вещества и свойственно всем телам при температуре выше 0К. Тепло­вое излучение имеет сплошной спектр частот, положение максимума которого зависит от температуры. При высоких температурах излучаются короткие (види­мые и ультрафиолетовые) электромагнит­ные волны, при низких — преимущест­венно длинные (инфракрасные).

Тепловое излучение — практически един­ственный вид излучения, который мо­жет быть равновесным. Если в единицу времени тело больше излучает, чем поглощает, то температура тела начнет понижаться и наоборот. В ре­зультате будет ослабляться количество излучаемой телом энергии, пока, наконец, не установится равновесие. Все другие виды излучения неравновесны.

Количественной характеристикой тепло­вого излучения служит излучательность тела — мощность излучения с единицы площади поверхности тела в интервале частот единичной ширины:

где числитель — энергия электромагнитно­го излучения, испускаемого за единицу вре­мени (мощность излучения), с единицы площади поверхности тела в интервале частот от v до v + dv. Единица излучательности – (Дж/(м²с)).

Способность тел поглощать падающее на них излучение характеризуется поглощательной способностью:

показывающей, какая доля энергии, при­носимой за единицу времени на единицу площади поверхности тела падающими на нее электромагнитными волнами с частотами от v до v + dv, поглощается телом. Поглощательная способность — ве­личина безразмерная.