МОНУ

НАЦІОНАЛЬНИЙ АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Практичне заняття №2

З основ лазерної техніки та голографії

РОЗРАХУНОК КОЕФІЦІЄНТА ПРОЗОРОСТІ АТМОСФЕРИ.

Виконали:

Перевірив:

Белінський В.М.

Київ 2009

Мета: Отримання практичних навичок з розрахунку прозорості атмосфери

та оцінки її впливу на сонячне випромінювання.

Завдання: Ділянка аероландшафту освітлюється прямим промінням Сонця.

Розрахувати:

-спектральний коефіцієнт прозорості атмосфери;

-спектральну густину енергетичної освітленості аероландшафту,

-енергетичну освітленість аероландшафту,

-амплітуду електричного і магнітного поля, створюваного сонячним опроміненням на поверхні аероландшафта, вважаючи, що електромагнітна хвиля плоска.

-освітленість, світимість і яскравість аероландшафта.

Вихідні дані:

1. крива спектральної густини енергетичної освітленості створюється сонцем поза атмосферою E_{aλ ( додаток 1).}

2. коефіцієнт яскравості аероладшафта R=0.15+0.02N, де N - порядковий номер згідно журналу;

3. температура повітря в приземному шарі t=30.

4. відносна вологість повітря f=(65+N)%, де порядковий номер студента по журналу обліку практичних занять;

5. крива відносної спектральної світлової ефективності V_λ ( додаток 2).

Методика виконання розрахунків

1) Спектральна щільність енергетичної освітленості аероландшафту визначається спектральною щільністю енергетичної освітленості Е_еλ, яка створюється випромінюванням Сонця поза атмосферою, і спектральним коефіцієнтом пропускання атмосфери τ(λ).

(1.1)

Спектральний коефіцієнт пропускання атмосфери τ(λ) залежить від спектральних коефіцієнтів пропускання, спричинених розсіюванням і поглинанням випромінювання:

(1.2)

Спекральний коефіцієнт рівний:

, (1.3)

де і – коефіцієнти пропускання атмосфери, спричинені молекулярним та аерозольним розсіюванням випромінювання,

– оптична товща атмосфери.

Спектральні коефіцієнти і залежать від показників молекулярного розсіювання і аерозольного розсіювання :

; (1.4)

; (1.5)

, (1.6)

де - товщина шару атмосфери, що розсіює випромінювання; і – оптичні товщі атмосфери, обумовлені молекулярним і аерозольним розсіюванням.

Оптичну товщу атмосфери розрахуємо за формулою:

, (1.7)

де і — молекулярна і аерозольна товща атмосфери для довжини хвилі мкм. Враховуючи, що:

, (1.8)

отримаємо:

. (1.9)

Значення беремо з графіка :

Рис.1

рівна:

, (1.10)

Підставимо отримане значення в вираз (1.3): і побудуємо криву : .

Спектральний коефіцієнт пропускання атмосфери визначається добутком і :

(1.11)

Коефіцієнт пропускання залежить від товщі шару парів води (таблиця додатку 3). Товща шару парів води на 1 км висоти визначається за формулою: , (1.12)

де - кількість осадженого водяного пару в приземному шарі ( на рівні моря) на 1 км шляху, мм/км; Н – висота (товща атмосфери).

Кількість осадженого водяного пару біля поверхні Землі визначається за допомогою номограми (рис.2) при t=30⁰ і відносній вологості: .

Рис.2 Залежність кількості осадженої водяної пари щодо відносної вологості і температури в приземному шарі.

Інтегруючи вираз (1.12) по l, отримаємо кількість осаджених пари води W в атмосферній товщі H:

. (1.13)

Після підстановки отриманого значення в таблицю додатку 3 визначимо .

Спектральний коефіцієнт пропускання визначається за допомогою таблиці додатку 4, підставивши в неї значення ефективної довжини шляху:

. (1.14)

Спектральний коефіцієнт пропускання атмосфери за рахунок поглинання визначається добутком і :

(1.15)

Потім, з урахуванням виразу (1.2): визначаємо спектральний коефіцієнт пропускання атмосфери і побудуємо його графік..

Спектральна щільність енергетичної освітленості аероландшафта розраховується за формулою :

(1.16)

По результатах розрахунку побудуємо графік спектральної щільності енергетичної освітленості аероландшафта

2) Світимість аероландшафту визначається виразом:

. (2.1)

3) Амплітуда електричного поля:

, (3.1)

де - електрична проникність у вакуумі, Ф/м, м/с.

4) Амплітуда магнітного поля:

, (4.1)

де - магнітна проникність у вакуумі,

Гн/м.

5) Поверхня аероландшафту відбиває сонячний потік випромінювання. З урахуванням коефіцієнта яскравості ландшафту r її світимість буде рівна:

.

6) Яскравість: