Астронет > Экстинкция в атмосфере

Астронет: Е. А. Макарова, "Физика Космоса", 1986 Экстинкция в атмосфере
http://variable-stars.ru/db/msg/1189987

Экстинкция в атмосфере

- ослабление эл.-магн. излучения в земной (планетной) атмосфере. Э. обусловлена суммарным действием поглощения и расеяния излучения. Ослабление излучения с начальной интенсивностью $I_0(\lambda)$ определяется соотношением:
$I(\lambda)=I_0(\lambda)\;e^{-\tau_e(\lambda)}$
где $\tau_e(\lambda)$ - оптическая толща атмосферы для Э. Оптич. толща $\tau_e(\lambda)$ зависит также от зенитного расстояния светила z. Величина $M(z)=\tau_e(\lambda,z)/\tau_e(\lambda,0)$ наз. воздушной или атмосферной массой [ $\tau_e(\lambda,0)$ оптич. толща при z=0]. Для z<70^o $M(z)\approx\sec(z)$ и практически не зависит от $\lambda$ . Степень ослабления света земной атмосферой часто характеризуют коэффициентом прозрачности атмосферы $p(\lambda)$ , который определяется для светила в зените:
$p(\lambda)={I(\lambda,0)\over{I_0(\lambda)}}\;e^{-\tau_e(\lambda,0)}$ ,
или в звездных величинах:
m-m₀=-2,5 lg p .
Для любого др. зенитного расстояния
${I(\lambda,z)\over{I_0(\lambda)}}=p(\lambda)^{M(z)}$ .

Оптич. толща для Э. равна сумме $\tau_s(\lambda)+\tau_a(\lambda)$ оптич. толщ, обусловленных процессами рассеяния $\tau_s(\lambda)$ и процессами поглощения $\tau_a(\lambda)$ . Излучение поглощается в земной атмосфере гл. обр. в полосах поглощения молекул (см. Прозрачность земной атмосферы). Ослабление излучения из-за процессов рассеяния происходит непрерывно по спектру по закону $\sim\lambda{-\alpha}$ . Для рэлеевского рассеяния, возникающего на оптич. неоднородностях, сравнимых с размерами молекул и вызванных тепловыми движениями молекул (т.н. молекулярное рассеяние), $\alpha=4$ . Этим рассеянием объясняется голубой цвет неба.

Для аэрозольного рассеяния $\alpha$ лежит в пределах от 0 до 4, в зависимости от размера рассеивающих частиц: в среднем $\alpha=1,3$ . Белесоватость неба обусловлена аэрозольным рассеянием и зависит от размеров частиц и их индикатрисс рассеяния. Полная оптич. толща для процессов рассеяния $\tau_s(\lambda)=\tau_R(\lambda)+\tau_A(\lambda)$ , где $\tau_R(\lambda)$ и $\tau_A(\lambda)$ - оптич. толщи соответственно для рэлеевского и аэрозольного рассеяний.

Для данного места на Земле наименьшая возможная Э. - рэлеевская, она практически неизменна во времени, зависит только от высоты h места наблюдения над уровнем моря и явл. полезной характеристикой места наблюдения.

$\lambda$ , мкм 0,2 0,3 0,4 0,5 0,7 1,0 5,0 20,0

$\varkappa_R(\lambda)\cdot 10^{10}/м$ 954,2 152,5 45,4 18,1 4,605 1,902 1,729 $\cdot 10^{-3}$ 5,571 $\cdot 10^{-6}$

Оптич. толща $\tau_R$ , а следовательно и коэфф. прозрачности земной атмосферы для рэлеевского рассеяния, рассчитывается по ф-ле: $\tau_R(\lambda)=\varkappa_R(\lambda) H(h)$ , где H(h)- высота однородной атмосферы, $\varkappa_R(\lambda)$ - показатель ослабления для рэлеевского рассеяния. В табл. приведены значения $\varkappa_R(\lambda)$ для нек-рых длин волн.

Чем ближе наблюдаемый ход прозрачности с длиной волны (вне полос поглощения земной атмосферы) к рэлеевскому, тем более чиста атмосфера и тем меньше изменения ее прозрачности во времени.

Лит.:
Мартынов Д.Я., Курс практической астрофизики, 3 изд., 1977; Макарова Е.А., Харитонов А.В., Распределение энергии в спектре Солнца и солнечноая постоянная, М., 1972; Handbook of geophysics and space environments, ed. by S. Valley, N.Y. - [a.o.], 1995.

(Е.А. Макарова)

Е. А. Макарова, "Физика Космоса", 1986
Глоссарий Astronet.ru

$\lambda$ , мкм	0,2	0,3	0,4	0,5	0,7	1,0	5,0	20,0
$\varkappa_R(\lambda)\cdot 10^{10}/м$	954,2	152,5	45,4	18,1	4,605	1,902	1,729 $\cdot 10^{-3}$	5,571 $\cdot 10^{-6}$