Radiația difuză a cerului

Radiația difuză a cerului este radiația solară care ajunge la suprafața pământului după ce a fost împrăștiată de molecule sau particule solide din atmosferă . Din toată radiația solară care se împrăștie în atmosferă, aproximativ două treimi ajung în cele din urmă pe Pământ sub formă de radiație difuză (dacă Soarele este sus deasupra orizontului, cel puțin 25% din radiația incidentă este împrăștiată).

Principalele mecanisme de împrăștiere a luminii în atmosferă ( împrăștierea Rayleigh , împrăștierea Mie ) sunt elastice, adică atunci când se întâmplă acest lucru, direcția radiației se schimbă fără a modifica lungimea de undă.

De ce este cerul albastru?

Cerul arată albastru deoarece aerul împrăștie lumina cu lungime de undă scurtă mai mult decât lumina cu lungime de undă lungă. Intensitatea de împrăștiere Rayleigh din cauza fluctuațiilor numărului de molecule de gaz de aer în volume proporționale cu lungimile de undă ale luminii este proporțională cu , unde este lungimea de undă, adică partea violetă a spectrului vizibil este împrăștiată de aproximativ 16 ori mai intens decât roșu . Deoarece lumina albastră are o lungime de undă mai mică, la sfârșitul spectrului vizibil , se împrăștie mai mult în atmosferă decât roșu. Datorită acestui fapt, partea de cer în afara direcției Soarelui are o culoare albastră (dar nu violet, deoarece intensitatea radiației în spectrul solar este neuniformă, iar intensitatea în partea violetă a spectrului este mai mică în ea și De asemenea, datorită sensibilității mai mici a ochiului la violet și mai mult la albastru, care irită nu numai conurile sensibile la albastru din retină , ci și conurile sensibile la lumina roșie și verde). $1/\lambda ^{4)$ $\lambda$

În timpul apusului și zorilor , lumina directă a soarelui călătorește tangențial la suprafața pământului, astfel încât calea parcursă de lumină în atmosferă devine mult mai lungă decât în timpul zilei. Din acest motiv, cea mai mare parte a luminii albastre și chiar verde este împrăștiată în lateral de lumina directă a soarelui, astfel încât lumina directă a soarelui, precum și norii pe care îi luminează și cerul din apropierea orizontului sunt vopsite în tonuri roșii .

Cu o compoziție diferită a atmosferei, de exemplu, pe alte planete, culoarea cerului, inclusiv la apus, poate fi diferită. De exemplu, culoarea cerului de pe Marte este roz-roșcat [1] .

Imprăștirea și absorbția sunt principalele cauze ale atenuării intensității luminii din atmosferă. Difuzarea variază în funcție de raportul dintre diametrul particulei de împrăștiere și lungimea de undă a luminii. Când acest raport este mai mic de 1/10, are loc împrăștierea Rayleigh, în care coeficientul de împrăștiere este proporțional cu . La rapoarte mai mari dintre dimensiunea particulelor de împrăștiere și lungimea de undă, legea de împrăștiere se modifică conform ecuației Gustave Mi ; când acest raport este mai mare de 10, legile opticii geometrice sunt aplicabile cu suficientă precizie pentru practică . $1/\lambda ^{4)$

sub cer înnorat

Pe vreme înnorată, cea mai mare parte a razelor directe ale soarelui nu ajunge la sol. Ceea ce trece este refractat de picăturile de apă suspendate în aer. Sunt multe picături și fiecare are propria sa formă și, prin urmare, se refractă în felul său. Adică, norii împrăștie lumina din cer și, ca urmare, lumina albă ajunge pe pământ. Dacă norii sunt mari, atunci o parte din lumină este absorbită, iar culoarea cerului este gri.

Radiația în timpul împrăștierii nu se schimbă mult în compoziția spectrală: picăturile de apă din nori sunt mai mari decât lungimea de undă, astfel încât întregul spectru vizibil (de la roșu la violet) este împrăștiat aproximativ în mod egal. În intensitate, radiația variază (estimată) de la 1/6 din intensitatea luminii directe a soarelui pentru norii relativ subțiri până la 1/1000 pentru cei mai groși nori de tunete.

puncte fiduciare

Deoarece în împrăștierea Rayleigh lumina împrăștiată este complet sau parțial polarizată (în funcție de unghiul de împrăștiere), există patru puncte pe emisfera cerească, radiația de la care este nepolarizată .

Punctul Arago (A), numit după descoperitor , în absența ceții și a ceții este situat la 20 ° deasupra punctului antisolar, iar în aerul cețos este situat mai sus. Prin urmare, în funcție de poziția sa, se determină gradul de aburire a atmosferei.
Punctul Babinet (Ba), descoperit de Babinet în 1840, este situat la 15°–20° deasupra Soarelui, dar este greu de observat din cauza apropierii discului solar.
Punctul Brewster (Br), descoperit de Brewster în 1840, este situat la 15°–20° sub Soare, dar este greu de observat din cauza apropierii discului solar.
Al patrulea punct (IV), este deschis atunci când este observat de la aeronave de mare altitudine. Este situat la 20° sub punctul antisolar.

Fotografie

Cer albastru cu nori albi.
Apus de soare. Cerul roșu de lângă soare se estompează în albastru departe de el.
Cer înnorat. Culoarea albastră a cerului se risipește în ceață, dar nu complet. De aici și nuanța albăstruie
Cerul acoperit cu nori gri .
Apus de soare pe Marte .

Vezi si

Note

↑ Kathy Miles. Cerul marțian: observarea stelelor de pe planeta roșie (engleză) . Cerul Înstelat. Consultat la 24 octombrie 2012. Arhivat din original la 3 noiembrie 2012.