Вернуться к оглавлению

Вернуться к предыдущей главе

Перейти к следующей главе

3.  ПРОЗРАЧНОСТЬ  АТМОСФЕРЫ  В  ОПТИЧЕСКОМ  И  ИНФРАКРАСНОМ      ДИАПАЗОНАХ.

Основу астрофизических исследований в видимом и инфракрасном диапазонах спектра составляют фотометрические и спектрофотометрические наблюдения. Поэтому одной из важнейших характеристик астроклимата является прозрачность атмосферы. Вместе с атмосферным качеством изображений прозрачность определяет также проницающую способность астрономических наблюдений. В идеальном случае, когда прозрачность атмосферы стабильна и известна, достигается наивысшая точность сп.ф. наблюдений. Однако в реальной ситуации прозрачность всегда в тех или иных составляющих меняется со временем. Причем эти изменения в одном пункте значительно превышают изменение средних характеристик от пункта к пункту.          Вспомним основные составляющие атмосферного ослабления света. Атмосферное ослабление света можно представить как сумму: a(l)=A(l)+B(l)+C(l) , где A - характеризует поглощение в полосах озона, кислорода и водяного пара, B - релеевское рассеяние на молекулах воздуха, C - нейтральное ослабление света крупными аэрозолями, а D - селективное поглощение света мелкими аэрозолями. Рассмотрим несколько подробнее как ведет себя каждый из этих членов.          Основным поглощающим газом в оптическом диапазоне является озон. Общее содержание озона в атмосфере соответствует слою толщиной около 0.3см в нормальных условиях. На рисунке 1 приведен вертикальный профиль распределения озона. Содержание озона сильно меняется в зависимости от сезона и широты (максимум весной, минимум осенью, различие от 20% в средних широтах до 40% в полярных). Кроме того наблюдаются суточные и более короткопериодические вариации. Основные полосы озона сосредоточены в ультрафиолетовой части спектра (180-366нм, полосы Хартли и Хеггиса, практически полная непрозрачность). В видимом диапазоне спектра (440-750нм) присутствует слабая система полос Шаппюи. Рисунок 1          Кроме озона существенное влияние на прозрачность атмосферы оказывает водяной пар. Для воды характерно селективное поглощение в длинноволновой части спектра. Наиболее интенсивные полосы воды имеют длины волн: 810, 940, 1100, 1380, 1870, 2700, 3200 и 6200 нм. Величина поглощения в полосах воды определяется содержанием воды в атмосфере и сильно зависит от высоты, места, циркуляции атмосферы и температуры. Так на территории бывшего Советского Союза область наименьшего содержания влаги наблюдается в районах господства сибирского антициклона содержанием влаги 0.2 см. Над Закавказьем при этом наблюдается максимум (> 1 см). Пространственная неоднородность в зимнем распределении существенно растет от внутренних районов к западным границам, подверженным влиянию Атлантики. Дальний Восток, находясь под действием зимнего муссона, находится под влиянием холодных воздушных масс с низким влагосодержанием. Пространственное распределение летом совсем другое: максимальные значения (> 3 см) отмечаются только в Приморье и Закавказье.          Несколько цифр о содержании воды в атмосфере в известных астропунктах: Астропункт:  зима лето Paranal 2-3 мм 6 мм Calar Alto 5 мм 12 мм Майданак 4-5 мм 8-9 мм          Теперь рассмотрим кратко рассеяние на аэрозолях. Согласно теории Ми для частиц, размер которых превышает 0.03 длины волны света, рассеяние уменьшается при увеличении размеров частиц ~l-a, где "a" меняется от -4 (релеевское рассеяние) до 0 (рассеяние в тумане, оптика/ИК, крупные аэрозоли). Поэтому в зависимости от состава аэрозолей поглощение ведет себя по разному: Цирусы дают практически нейтральное ослабление. La Silla - нейтральное ослабление Новозеландская обсерватория - поглощение зависит от длины волны "а" растет с высотой (уменьшается число и размер частиц). Поглощение аэрозолями в атмосфере очень нестабильно и также меняется в зависимости от места. Так поглощение крупными аэрозолями может меняться как от ночи к ночи, так и в течение ночи на 0.2-0.4m. Аэрозольная составляющая - наиболее изменчивая составляющая поглощения, причем наблюдаются как сезонные так и кратковременные изменения.          Майданак: изменения экстинции по сезонам в U, B, V, R, I полосах U B V R I 0.14 0.11 0.08 0.07 0.05 Главные требования к пунктам: Стабильность слоя озона в УФ. Стабильность аэрозольной составляющей в видимом диапазоне. Стабильность содержания воды - ближний ИК.          Прозразчность измеряется с помощью стандартных фотометрических методов, в частности с помощью метода Бугера.

Вернуться к оглавлению

Вернуться к предыдущей главе

Перейти к следующей главе