Rambler's Top100 Service
Поиск   
 
Обратите внимание!   Посетите Сервер по Физике Обратите внимание!
 
  Наука >> Физика >> Общая физика >> Оптика | Курсы лекций
 Написать комментарий  Добавить новое сообщение
<< 4.4 Поглощение атмосферным озоном | Оглавление | 4.6 Поглощение света атмосферным >>

4.5 Поглощение света водяным паром

Не будем путать рассеяние света на капельках воды с истинным поглощением его молекулами водяного пара, т.е. газа, одной из составляющих земной атмосферы.

В синей и визуальной областях спектра практически нет линий или полос поглощения водяного пара. Газообразная вода поглощает в красной и инфракрасной частях спектра. Количество водяного пара в атмосфере часто измеряется количеством осажденной воды, т.е. высотой слоя воды wмм или см), которая образовалась бы при полной конденсации водяного пара из атмосферного столба с площадью основания 1 см${}^2$ . Одному сантиметру осажденной воды соответствует количество водяного пара, имеющего высоту однородной атмосферы 1245 см. Количество осажденной воды на уровне моря в зависимости от метеорологических и географических условий меняется от 0.65 до 17.5 см. При подъеме в атмосфере плотность водяного пара убывает быстрее, чем плотность воздуха. Поэтому, если мы ведем наблюдения, скажем, с высоты около 3000 м над уровнем моря, где атмосферное давление при хорошей погоде составляет примерно 550 мм рт.ст. (напомним, что 1 миллиметр ртутного столба иногда называют 1 торричелли), то на этой высоте атмосферное давление падает на $(760-550)/760\approx27\%$, а парциальное давление водяных паров уменьшается в среднем в 3.6 раза.

Рис. 4.9: Основные полосы поглощения водяного пара в облаcти фотометрических полос $V$ и $R$
\begin{figure}\begin{center}
\epsfxsize =0.8\textwidth\epsfbox{lfig4_9.eps}\end{center}\end{figure}

На рис.4.9 показано положение основных полос поглощения водяного пара в области фотометрических полос $V$ и $R$. В этом спектральном диапазоне поглощение в максимумах полос водяного пара сравнительно невелико и составляет в звездных величинах $0{}^m\!\!\!.\,05$- $0{}^m\!\!\!.\,06$ при количестве осажденной воды около 3 мм. Заметим, что это очень характерное количество осажденной воды для высокогорных обсерваторий. Понятно, что при изменении количества водяного пара в атмосфере вы, используя неправильное количество осажденной воды, получите ошибку в величине выноса. На рис.4.10 показан годовой ход количества осажденной воды в Заилийском Алатау (по данным Е.Ф.Ризова) на высоте 2.8 км над уровнем моря, что соответствует расположению обсерватории ГАИШ.

Рис. 4.10: Годовой ход количества осажденной воды в Тянь-Шаньской высокогорной астрономической обсерватории (высота 2760 м над уровнем моря)
\begin{figure}\begin{center}
\epsfxsize =0.8\textwidth\epsfbox{lfig4_10.eps}\end{center}\end{figure}

Данные выведены на основе обработки сведений, полученных из измерений при запусках высотных шаров-зондов. Видно, что летом, когда теплые ветры из долины Алма-Аты ``надувают'' в горы водяной пар, когда идет интенсивное таяние ледников и испарение воды, количество осажденной воды приближается к 1 см. В зимние месяцы в северном Тянь-Шане очень сухо и в воздухе всего около 1 мм осажденной воды. Такие условия являются идеальными для измерений в красной и инфракрасной областях спектра, где именно поглощение водяным паром играет главную роль. В полосах $V$ и $R$ при таких значениях $w$ влиянием воды иногда можно просто пренебречь. Зависимость поглощения водяным паром от длины волны чаще всего задается в форме таблицы, где приводится оптическая толща $\tau_{H_2O}(\lambda)$, отнесенная к слою осажденной воды толщиной $w =
1$ см. Для слабых полос оптическая толща пропорциональна количеству осажденной воды и пропускание земной атмосферы в зените, связанное с наличием поглощения водяным паром, выразится формулой
\begin{displaymath}
p_{H_2O}(\lambda) = e^{-\tau_{H_2O}(\lambda)\,w}.
\end{displaymath} (4.21)

или в звездных величинах:
\begin{displaymath}
\Delta m_{H_2O}(\lambda) = -1.086\,\tau_{H_2O}(\lambda)\,w.
\end{displaymath} (4.22)



<< 4.4 Поглощение атмосферным озоном | Оглавление | 4.6 Поглощение света атмосферным >>


Написать комментарий
 Copyright © 2000-2015, РОО "Мир Науки и Культуры". ISSN 1684-9876 Rambler's Top100 Яндекс цитирования