Программа наблюдений на метеорологических станциях

Более сильным поглотителем солнечной радиации является озон. Его содержание в воздухе, даже в стратосфере, очень мало; тем не менее он настолько сильно поглощает ультрафиолетовую радиацию, что из солнечной постоянной теряется несколько процентов тем не менее он настолько сильно поглощает ультрафиолетовую радиацию, что из солнечной постоянной теряется несколько процентов. В результате поглощения в верхних слоях атмосферы в солнечном спектре у земной поверхности не наблюдаются волны короче 0,29 мк.

Сильно поглощает радиацию в инфракрасной области спектра  углекислый газ; но его содержание в атмосфере ничтожно, и поэтому поглощение им в общем незначительно. Основным же поглотителем радиации в атмосфере является водяной пар, сосредоточивающийся в тропосфере и, особенно в нижней ее части. Из общего состава солнечной радиации водяной пар поглощает значительную долю в инфракрасной области спектра. Хорошо поглощают солнечную радиацию также атмосферные аэрозоли, т. е. облака и твердые частички, взвешенные в атмосфере.

В целом в атмосфере  поглощается 15—20% радиации, приходящей от Солнца к Земле. В каждом отдельном месте поглощение меняется с течением времени в зависимости как от переменного содержания в воздухе поглощающих субстанций, главным образом водяного пара, облаков и пыли, так и от высоты солнца над горизонтом, т. е. от толщины слоя воздуха, проходимого лучами на пути сквозь атмосферу.

Рассеяние солнечной радиации в атмосфере

Рассеянием называется частичное  преобразование радиации, имеющей определенное направление распространения (а  такой именно и является прямая солнечная радиация, распространяющаяся в виде параллельных лучей), в радиацию, идущую по всем направлениям.

Рассеяние происходит в оптически  неоднородной среде, т. е. в среде, где  показатель преломления меняется от точки к точке. Такой оптически  неоднородной средой является атмосферный воздух, содержащий мельчайшие частички жидких и твердых примесей — капельки, кристаллы, ядра конденсации, пылинки.

Но оптически неоднородной средой является и чистый, свободный  от примесей воздух, так как в  нем вследствие теплового движения молекул постоянно возникают сгущения и разрежения, колебания плотности. Таким образом, встречаясь с молекулами и посторонними частичками в атмосфере, солнечные лучи теряют прямолинейное направление распространения, рассеиваются.

Радиация распространяется от рассеивающих частичек таким образом, как если бы они сами были источниками радиации.

Закон Релея

Около 25% энергии общего потока солнечной радиации превращается в  атмосфере в рассеянную радиацию. Правда, значительная доля рассеянной радиации (2/3 ее) также приходит к земной поверхности. Но это будет уже особый вид радиации, существенно отличный от прямой радиации

По закону Релея, в чистом воздухе, где рассеяние производится только молекулами газов (размеры которых более чем в 10 раз меньше длин волн света), рассеяние обратно пропорционально четвертой степени длины волны рассеиваемых лучей:

где:

Iλ — интенсивность прямой радиации с длиной волны λ,

iλ — интенсивность рассеянной радиации с той же длиной волны,

а — коэффициент пропорциональности.

Поскольку длина крайних  волн красного света почти вдвое  больше длины крайних волн фиолетового  света, первые лучи рассеиваются молекулами воздуха в 14 раз меньше, чем вторые. Инфракрасные же лучи будут рассеиваться в совсем ничтожной степени. Поэтому в рассеянной радиации лучи коротковолновой части видимого спектра, т. е. фиолетовые и синие, будут преобладать по энергии над оранжевыми и красными, а также и над инфракрасными лучами.(чем больше длина волны, тем меньше рассеивание).

Используемая литература.

1. С. П. Хромов, М. А. Петросянц «Метеорология и климатология», издательство Московского университета, 2001 г.
2. В. Ф. Логинов «Глобальные и региональные изменения климата: причины и следствия», Минск, «ТетраСистем», 2008г.