Астронет > 4.6 Поглощение света атмосферным кислородом

Астронет: А. В. Миронов/ГАИШ Прецизионная фотометрия
http://variable-stars.ru/db/msg/1169494/node31.html

Прецизионная фотометрия

<< 4.5 Поглощение света водяным | Оглавление | 4.7 Полное ослабление света >>

4.6 Поглощение света атмосферным кислородом

Последним поглощающим агентом земной атмосферы, который мы здесь рассмотрим, является молекулярный кислород O ${}_2$ . Полосы кислорода расположены в красной части видимой области спектра. Положение основных полос показано на рис.4.11.

Рис. 4.11: Основные полосы поглощения молекулярного кислорода в облаcти фотометрических полос

$\begin{figure}\begin{center} \epsfxsize =0.8\textwidth\epsfbox{lfig4_11.eps}\end{center}\end{figure}$

В полосе около $\lambda=7600\AA$ ослабление в максимуме достигает почти звездной величины на одну атмосферную массу. Участок солнечного спектра в этой области показан на рис.4.12.

Рис.: Структура полосы поглощения кислорода у $\lambda7600\AA$

$\begin{figure}\begin{center} \epsfxsize =0.8\textwidth\epsfbox{lfig4_12.eps}\end{center}\end{figure}$

Видно, что отдельные линии полностью поглощают солнечное излучение, а величина поглощения в разных частях полосы может очень сильно меняться. Так же как в случае с эффектом Форбса, при резком изменении коэффициента поглощения в пределах полосы пропускания приемника зависимость от воздушной массы перестает (в звездных величинах) представляться линейной формулой.

Пусть в зените оптическая толща атмосферы, связанная с поглощением кислородом и зависящая от длины волны, есть $\tau_{O_2}(\lambda)$ . (Для кислорода в литературе обычно приводится именно оптическая толща, рассчитанная на одну атмосферную массу.) Тогда пропускание атмосферы в зените, обусловленное поглощением кислородом

$\begin{displaymath} p_{O_2}(\lambda) = e^{-\tau_{O_2}(\lambda)}. \end{displaymath}$

(4.23)

Однако, закон изменения пропускания с увеличением воздушной массы будет отличаться от такового для, например, релеевского рассеяния.

Пока линия поглощения у нас слабая, при увеличении количества поглощающего вещества ее эквивалентная ширина растет пропорционально этому количеству. Напомним, что зависимость эквивалентной ширины линии от количества частиц, участвующих в ее образовании, называется кривой роста. Обычно кривая роста состоит из трех основных участков. На первом участке, как мы уже видели, для слабых (ненасыщенных) линий эквивалентная ширина растет линейно с количеством вещества. На следующем участке, когда поглощение в максимуме линии становится равным практически 100%, кривая роста идет значительно более полого. Эквивалентная ширина на этом участке растет приблизительно как корень квадратный из логарифма количества поглощающего вещества. Наконец, на третьем участке, когда становится существенным поглощение в крыльях линии, картина вновь изменяется и эквивалентная ширина растет приблизительно пропорционально квадратному корню из числа поглощающих частиц. Это явление иногда называют законом квадратного корня. В видимой области спектра из всех теллурических линий наиболее насыщенными являются линии кислорода. Для направления луча зрения, отличного от зенита, формула (4.21) перепишется в следующем виде:

$\begin{displaymath} p_{O_2}(\lambda) = e^{-\tau_{O_2}(\lambda)\sqrt{M(z)}}. \end{displaymath}$

(4.24)

<< 4.5 Поглощение света водяным | Оглавление | 4.7 Полное ослабление света >>