Источники и приёмники Излучения, страница 9

е. усредненным для всего диска нашей планеты, и принимает значение 0,39. Цветовую температуру излучения Земли, освещенной Солнцем, принимают равной 7725 К. Собственное излучение Земли сравнимо по значению с отражен' ным солнечным излучением на длинах волн больше 3 — 4 мкм. На зу ЕА Й ), Втащем "мнм длине волны 5 мкм эти две состав- 1 ляющие становятся равными. Спектр собственного излучения Земли в ок- В нах прозрачности атмосферы зависит В В от температуры и типа излучающей поверхности. Принимают, что это из- (В и лучение соответствует излучению черного тела с температурой 300 К. Излучение атмосферы в тех спект- (В В ральных областях, где она поглощает Й)0,7ЙЕ1 7 Е )В 7ВВВЛ,мкм излучение, аппроксимируется кривой Рис.

1.29. Расчетные значения излучения черного тела при 200 К. спентральиой зиергетичесхой Интегральная плотность излучеосвещенности, создаваемой Лу- ния системы е я— ной н планетами в верхних слоях космос равна примерно 2 х 10' Вт/м '. «абсгаеппаа аэлучаппс: Г „, . ЛУНа. СРЕДНИЙ УГЛОВОЙ РаЗМЕР аас пэлучаппа: а — Луны; б — даВЗЕМВЯ ЛУНОЙ На ЗЕМНОЙ ПОВЕРХ" Юпитера; 7 — Вепсрм (прп аапбаламам удалспла); а — Марса НОСТИ В ЗЗВИСИМОСТИ ОТ ЕЕ ПОЛожв(прп прсчпаосгоаапа) иия, сезона наблюдения И других факторов, сильно меняется. Форма Луны характеризуется фазовым углом. Фазовый угол для полной Луны равен нулю, а для новой — 180'.

Фазовый угол 90' соответствует первой или последней четверти Луны. С изменением фазы Луны создаваемая ею освещенность земной поверхности изменяется от 4,1 х 10 ' лк (через *7 дней до н после Л полнолуния, при фазовом угле ~85') до 37,7 х10 ' лк (в пол о- полноатмо уние, при нулевом фазовом угле). На верхней границе зе мной сферы полная Луна создает освещенность приблизительно 0,5 лк. Эффективная температура отраженного Луной солнечного света равна 5900 К, а коэффициент отраи(ения от лунной поверхности равен в среднем 0,07 и меняется по ее поверхности от 0.054 до 0,176.

Эффективная температура поверхности, Луны изменяет о 4 т 00 К на освещенной стороне до !20 К иа неосвещенной, т. е, ся максимумы собственного излучения Луны приходятся на волн 7 и 24 мкм. * на длины П ХО, И ланеты. Основная доля собственного излучения планет р- д) тся на ИК-Область. Параметры отраженного солнечного излучения зависят от положения терми (атора планеты, ее альбедо и характера атмосферы. Основная доли отраженного излучения планет приходится на видимую и ближнюю ИК-Область — до 2 мкм.

Положение максимума спектра излучения меняется для различных участков диска планеты в зависимости от язменения температуры этих участков. Так, при изменении температуры поверхности Марса от экватора к полюсу от 280 до 205 К максимум излучения смещается с 10 до 14 мкм. ~.'оответ(твенно изменяется энергетическая яркость поверхно- сти планеты. На рис.

1.29 приведены расчетные Е„ьь),Вп(смамлм значения спектральной плотности г у Г ' Г энергетяческой светимости, создавае- Гйч'— мой Луной и планетами в верхних слоях атмосферы Земли. Звезды я созвездия. При решении многих практических задач, связанных с ооиентацией и навигзцией, )В в качестве астрономических ориентиров используют звезды и созвездия. (О Из всех звезд невооруженным глазом видимы около 5000, К их Рис 1,ЗО.

Расчетные значения сгехтр ~чьггой зпгргетн ~сохой числу ОТНОСИТСЯ ВСЕ а~езды, у Кото ОгнсщгППОСтн, СОЧдаааСМОй Панрых звездная величина л(: 6. В уст- б лес яр и звездами в вгрхройствах автоматической пеленгации иих слоях атмосферы: яркость звезд опенива)от (()отозлек- ' — к' саар ": у — сарау с а — Вегой; С вЂ” Алг.сааром; )в ТРИЧЕСКОЙ ЗВЕЗЛНОЙ ВЕЛИЧИНОЙ.

КО- Альпсбарапом торая несколько отличается от визуальной величины из-за различия спектральных характеристик приемника излучения и глаза. Цветовую характеристику звезд оценивают, распределяя их иа несколько спектральных классов, каждый из которых по виду спектра излучения соответствует излучению черного тела с определенной температурой. Спектральные классы обозначены буквами латинского алфавита: класс Π— самые горячие звезды голубого цвета, занимают УФ-область непрерывного спектра до класса М, к которому относя(ся звезды красного цвета. Каждый класс делится дополнительно на десять подклассов, Параметры ряда навигационных звезд приведены на рис.

1.30. Истинный угловой размер звезд (с Земли) составляет (! —:2) х х10 ' рад (0,02 —;0,05). Однако вследствие различных турбулентных процессов В атмосфере видимый размер звезд составляет 1 — 10". Излучение звезд, доходящее до земной поверхности, характеризуется двумя явлениями. Первое — мерцание звезд — дифракциониое явление, возникающее в верхних слоях атмосферы. Оио заключается либо в изменении яркости (ззобрзжеиия звезды, не сопровождающемся перемещение ( либо из)ленением ее видимых размеров. Отклонения яркости звезды могут достигать 35сйа, частота мерцаний доходит до 1000 Гц в зени.ге и до 5 — 10 Гп при наблюдении около горизонта. Второе явление — дрожангм — зто видимые угловые колебания изображения звездь Относительно среднего положения, вызываемые завихрениями воздуха в нижних слоях атмосферы.

Амплитуда угловых колебаний может доходить до 20 — 30, а частота — до 100 Гц. Земная поверхность. Наземные образования (ландшафт)— весьма распространенный фон, на котором наблюдаются исследуе- 39 мые объекты. Излучение ландшафта зависит от его нзлучательиых и отражательных свойств. В непосредственной близости от Земли и на небольших высотах альбедо определяется характером поверхности, облачности и заметно изменяется по спектру. Температура большинства земных покровов — это функция температуры окружающего воздуха, а значения интегральных коэффициентов излучения земных покровов лежат в пределах 0,85 — 0,97.

На практике характер собственного излучения земных покровов считают диффузным и принимают, что земная поверхность излучает как серое тело с коэффициентом излучения 0,35 в видимой области и 0,9 в ИК- области. Для длин волн больше 4 мкм излучение многих естественных покровов (почвы, растительности) принимают равным излучению черного тела прн той же температуре. Отраженное излучение земного покрова определяется излучением Солнца в диапазоне длин волн, меньших 3 — 4 мкм, отраженное излучение превышает собственное.

Альбедо большинства земных покрытий 0,15 — 0.20 и лишь в диапазоне 0,7 — !,0 мкм доходит до 0,7 — 0,8. Небо, облака. Излучение неба складывается из свечения атмосферных и виеатмосферных источников. Для участка спектра с длинами волн менее 4 мкм основным источником свечения дневного неба является рассеянное солнечное излучение. Если предположить, что излучение Солнца равномерно рассеивается по направлению к Земле, т. е. небо имеет одинаковую яркость, то иногда принимают, что эта яркость составляет около 10 "от яркости Солнца и равна 3х10' Вт/и ' мкм-' ср ' в максимуме спектра излучения (Х = 0,5 мкм) и 1 Вт/м ' мкм 'ср ' при Х = 4 мкм. Цветовая температура дневного неба оценивается (12 —:18) х х!0' К и в очень большой степени зависит от положения Солнца на небе и высоты места наблюдения над уровнем моря. Например, максимальная монохроматическая яркость может изменяться в соотношении 300: 1 при Х = 0,5 мкм.

Участки неба, противоположные Солнцу, гораздо ярче участков, лежащих под углом 90' к направлению на него. Рассеянный свет ясного неба создает на земной поверхности освешенность, составляющую 20 — 30% от освешенности прямой солнечной засветки. Ночью, когда рассеянного солнечного света нет, излучение неба определяется собственным излучением паров и газов, составляющих атмосферу. Максимум излучения при наблюдении с Земли находится в области около 10,5 мкм, а спектр его аналогичен спектру излучения черного тела при теьшературе атмосферы (для участков неба, близких к горизонту). При переходе к зениту яркость неба уменьшается более чем вдвое.

Энергетическая яркость неба в видимой части спектра оценивается в среднем как (5,5 —:8,5) 10 " Вт/и ' ср ' (в световых величинах 10 ' кд/и '). Для верхних слоев атмосферы значительный вклад в язлучение 40 ночного неба вносит излучение гндрокгильных групп ОН. Это излучение имеет полосовой спектр. Так, в полосе 2,8 — 3,4 мкм его монохроматическая энергетическая яркость составляет 7 х х!О ' Вт/м ' ср ' мкм '. Помимо излучения атмосферы свечение ночного неба обусловлено и рассеянным светом звезд, зодиакальным светом, галактическим свечением, которые в сумме равны иногда такому же свечению, как и от атмосферы.

В ясную ночь звезды создают на Земле освещенность около 2 10 ' лк. Общая яркость ночного неба в области зенита может составить примерно 3,3 10 ' кд/м '. Следует отметить, что распределение яркости по ночному небу весьма неоднородно. Излучение облачного неба состоит из отраженного и рассеянного солнечного и собственного теплового излучения. Первое преобладает в области длин волн до 3 мкм. Альбедо облаков при их наблюдении с высот свыше 30 км в диапазоне 0,3 — 2,3 мкм в среднем равен 0,007, но максимальные его значения могут достигать 0,45 — 0,78.

Собственное излучение достаточно мощных облаков можно рассчитать как излучение черного тела с температурой примерно 200 — 220 К. Следует иметь в виду, что как отраженное, так и собственное излучение облаков, селектнвно ослабляется слоем атмосферы, расположенной между облаком и ОЭП. Редко встречающиеся серебристые облака могут иметь достаточно большую яркость, достигающую порой 1 — 3 кд/м ' (при наблюдении с Земли).