Курс «Физика и химия атмосферы» Тема: Оптика и спектроскопия атмосферы (ослабление радиации в атмосфере, поглощение, излучение, рассеяние) Лекция 4 КОМФ. - презентация

1 Курс «Физика и химия атмосферы» Тема: Оптика и спектроскопия атмосферы (ослабление радиации в атмосфере, поглощение, излучение, рассеяние) Лекция 4 КОМФ УрГУ

2 Общая схема среднегодового теплового баланса планеты. Приведенные величины потоков имеют размерность Вт/м 2

3 Вертикальный профиль температуры в атмосфере. Средние широты - лето

4 Стандартные модели вертикальных профилей температуры в атмосфере. Зима и лето различных широт

5 Вертикальный профиль давления в атмосфере. Средние широты - лето

6 Вертикальный профиль концентрации водяного пара в атмосфере. Средние широты - лето

7 Вертикальный профиль концентрации СО 2 в атмосфере. Средние широты - лето

8 Вертикальный профиль концентрации озона в атмосфере. Средние широты - лето

9 Вертикальный профиль концентрации N 2 O в атмосфере. Средние широты - лето

10 Вертикальный профиль концентрации CH 4 в атмосфере. Средние широты - лето

11 Стандартный спектр солнечного излучения. Гладкая кривая – его аппроксимация Планковской функцией излучения абсолютно черного тела с эффективной температурой около 5800K.

12 Излучение абсолютно черного тела. Формула Планка, ее асимптотики. - постоянная Стефана-Больцмана Формула Рэлея-Джинса Формула Вина

13 Ослабление излучения в атмосфере - оптическая толщина атмосферы - коэффициент ослабления - закон Бугера в дифференциальной форме - закон Бугера в интегральной форме

14 Рассеяние (однократное, многократное, Рэлеевское) - упругое рассеяние (без изменения длины волны) на частицах размером много меньше длины волны падающего света Степень поляризации Рассеянная волна линейно поляризована вдоль направления, перпендикулярного плоскости, проходящей через направления распространения падающей и рассеянной волн. При рассеянии на сферических частицах степень поляризации p для неполяризованного падающего света равна: - угол между падающей и рассеянной волной

15 Функция источника - функция источника, определяемая свойствами рассевающих компонент атмосферы Трехмерное уравнение переноса с учетом многократного рассеяния

16 Рамановское (комбинационное) рассеяние Комбинационное рассеяние света (эффект Рамана) неупругое рассеяние оптического излучения на молекулах вещества (твёрдого, жидкого или газообразного), сопровождающееся заметным изменением его частоты. В отличие от рэлеевского рассеяния, в случае комбинационного рассеяния света в спектре рассеянного излучения появляются спектральные линии, которых нет в спектре первичного (возбуждающего) света. Число и расположение появившихся линий определяется молекулярным строением вещества. E v =0,j E v=1,j h h E v=0,j + h = E v=1,j + h * - закон сохранения энергии j - j = 0, +-2 – закон сохранения момента количества движения

17 Поглощение E v=0, j E v=1, j h h = E v=1, j - E v=0, j - закон сохранения энергии j - j = +-1 – закон сохранения момента количества движения