Astronet > 4.4 Pogloshenie atmosfernym ozonom

po tekstam po klyuchevym slovam v glossarii po saitam perevod po katalogu

Precizionnaya fotometriya

<< 4.3 Rasseyanie na aerozolyah | Oglavlenie | 4.5 Pogloshenie sveta vodyanym >>

4.4 Pogloshenie sveta atmosfernym ozonom

Pogloshenie ozonom yavlyaetsya istinnym poglosheniem, pri kotorom foton, pogloshennyi atomom, izmenyaet energeticheskoe sostoyanie etogo atoma. Vposledstvii vozbuzhdennyi atom mozhet vnov' ispustit' foton, no eto mozhet proizoiti v drugom napravlenii i drugoi chasti spektra. Linii i polosy istinnogo poglosheniya v zemnoi atmosfere nazyvayutsya telluricheskimi.

V ozonometrii prinyato pol'zovat'sya ne eksponencial'nymi, a desyatichnymi koefficientami. Pust' -- desyatichnyi ob'emnyi koefficient poglosheniya ozonom. Razmernost' etogo koefficienta -- sm ${}^{-1}$ . Pust', dalee, $\mu$ -- tolshina odnorodnogo sloya ozona (v sm) po napravleniyu lucha zreniya. Togda opticheskaya tolsha atmosfery dlya ozonnogo poglosheniya budet ravna

(4.18)

i formula Bugera dlya ozonnogo poglosheniya zapishetsya v vide

(4.19)

Propuskanie zemnoi atmosfery v zenite, svyazannoe s poglosheniem ozonom, vyrazitsya formuloi

(4.20)

Tolshina sloya ozona v santimetrah, esli ego privesti k standartnym temperature i davleniyu, t.e. vysota odnorodnoi atmosfery ozona, odna iz naibolee upotrebitel'nyh velichin dlya vyrazheniya obshego kolichestva ozona s atmosfere. Obychno eta tolshina sostavlyaet okolo 0.3 sm. Kolichestvo ozona v atmosfere ves'ma nepostoyanno. Ozon obrazuetsya pri troinom stolknovenii molekuly kisloroda O ${}_2$ s atomarnym kislorodom O pri nalichii eshe tret'ei (lyuboi) molekuly. Atomarnyi kislorod voznikaet pri dissociacii molekuly O ${}_2$ pod vozdeistviem ul'trafioletovogo izlucheniya Solnca. To zhe samoe ul'trafioletovoe solnechnoe izluchenie sil'no pogloshaetsya ozonom, i pri etom tak zhe kak i pri nekotoryh stolknoveniyah molekul vozduha, mozhet proizoiti razrushenie molekuly ozona. Eti voprosy rassmatrivaet teoriya fotohimicheskogo ravnovesiya ozona. Slozhnye processy obrazovaniya i razrusheniya ozona vedut k dvum sledstviyam. Vo-pervyh, kolichestvo ozona mozhet zametno izmenyat'sya, i, vo-vtoryh, naibolee blagopriyatnye usloviya dlya ego vozniknoveniya realizuyutsya na vysotah okolo 20-25 km nad urovnem morya. Idealiziruya kartinu, mozhno skazat', chto ves' ozon v atmosfere raspredelen tonkim sharovym sloem na vysote primerno 21 km. Na ris.4.6 pokazano raspredelenie kolichestva ozona s vysotoi.

Ris. 4.6: Raspredelenie kolichestva atmosfernogo ozona s vysotoi nad urovnem morya

$\begin{figure}\begin{center} \epsfxsize =0.8\textwidth\epsfbox{lfig4_6.eps}\end{center}\end{figure}$

Maloe kolichestvo ozona v atmosfere obladaet zamechatel'nymi opticheskimi svoistvami. Pri pogloshenii energii molekuloi gaza proishodyat perehody elektronov s odnogo energeticheskogo urovnya na drugoi, a takzhe izmeneniya ee kolebatel'noi i vrashatel'noi energii. Eti processy -- kvantovannye i vedut k obrazovaniyu linii poglosheniya, prichem malye izmeneniya kolebatel'noi energii i eshe men'shie -- vrashatel'noi, sozdayut tonkuyu strukturu polos poglosheniya. Izbytochnoe elektronnoe vozbuzhdenie privodit k ionizacii molekul, a izbytochnoe vozbuzhdenie kolebatel'nyh urovnei -- k ih dissociacii. Ionizaciya i dissociaciya -- processy ne kvantovannye; oni proishodyat s poglosheniem shirokogo diapazona dlin voln (kontinuuma). Eti processy formiruyut polosy poglosheniya ozona.

Glavnaya polosa poglosheniya ozona -- polosa Gartli. Maksimal'noe pogloshenie dostigaetsya v nei u dliny volny $\lambda 2552\AA$ . Zdes' dlya tolshiny sloya ozona 0.3 sm oslablenie sostavlyaet 10 ${}^{40}$ raz. Ono ubyvaet v korotkovolnovuyu storonu do 10 ${}^{5.6}$ pri $\lambda2020\AA$ i v dlinnovolnovuyu storonu do 10 ${}^{6.3}$ pri $\lambda2972\AA$ . Eta polosa polnost'yu pogloshaet vse izluchenie, kotoroe mogli by zaregistrirovat' fotokatody v oblasti chuvstvitel'nosti ot 2500 $\AA$ do 3000 $\AA$ . Pri $\lambda>3000\AA$ k polose Gartli primykaet oblast' polos Hyugginsa. Koefficienty v oblasti etih polos pokazany na ris.4.7 v zavisimosti ot dliny volny.

Ris. 4.7: Polosy Hyugginsa poglosheniya ozonom

$\begin{figure}\begin{center} \epsfxsize =0.8\textwidth\epsfbox{lfig4_7.eps}\end{center}\end{figure}$

V oblasti polos Hyugginsa raspolagayutsya kryl'ya ul'trafioletovyh polos propuskaniya nashih fotometricheskih sistem. Nepostoyanstvo kolichestva ozona v atmosfere vedet k nepravil'nomu uchetu poglosheniya. Pri razlichnyh usloviyah kolichestvo ozona v atmosfere mozhet menyat'sya primerno v 2 raza, tak chto vysota odnorodnoi atmosfery ozona mozhet sostavlyat' to 0.2, to 0.4 sm. Sushestvuet sistematicheskoe izmenenie kolichestva atmosfernogo ozona s shirotoi. Kolichestvo ozona otnositel'no veliko v severnyh polyarnyh shirotah, dalee ubyvaet k yugu, sravnitel'no malo v oblasti mezhdu 35 ${}^{\circ}$ s.sh. i 35 ${}^{\circ}$ yu.sh., zatem narastaet, i vtorichnyi maksimum prihoditsya na 50 ${}^{\circ}$ - 60 ${}^{\circ}$ yu.sh. Nad Antarktidoi namechaetsya novyi ``proval''. Kolichestvo ozona izmenyaetsya s sezonom. V srednih shirotah severnogo polushariya maksimum (0.43 sm) nastupaet v seredine marta, a minimum (0.27 sm) v oktyabre. Voobshe, maksimal'noe znachenie soderzhaniya ozona, zaregistrirovannoe na zemnom share, sostavlyaet 0.76 sm (eto rekordnoe znachenie zaregistrirovano na ostrove Kergelen 20 oktyabrya 1967 g.), a minimal'noe znachenie (v ``ozonnyh dyrah'') ravno 0.09 sm. Dlya nablyudatelya naibolee opasen tot fakt, chto soderzhanie ozona mozhet menyat'sya bolee ili menee sluchainym obrazom v techenie sutok i amplituda etih izmenenii sravnima s amplitudoi shirotnyh i sezonnyh variacii. Mezhdusutochnye izmeneniya soderzhaniya ozona mogut byt' ochen' veliki. Tak, na ozonometricheskoi stancii na ostrove Kergelen v 1968 godu byli polucheny sleduyushie dannye: 22 marta - 0.583 sm; 23 marta - 0.749 sm; 25 marta - 0.283 sm.

Krome ul'trafioletovoi oblasti ozon pogloshaet eshe v slabyh, no ochen' shirokih polosah Shappyui v vizual'noi oblasti spektra. Pokazateli poglosheniya dlya etih polos pokazany na ris.4.8

Ris. 4.8: Polosy Shappyui poglosheniya ozonom

$\begin{figure}\begin{center} \epsfxsize =0.8\textwidth\epsfbox{lfig4_8.eps}\end{center}\end{figure}$

Polosy prostirayutsya pochti na vsyu vizual'nuyu oblast' ot $\lambda4500\AA$ do $\lambda7500\AA$ . Maksimum poglosheniya prihoditsya na na oblast' $\lambda=5700$ - $6000\AA$ i sostavlyaet v zvezdnyh velichinah okolo $0{}^m\!\!\!.\,04$ . Kak raz v etoi oblasti raspolagaetsya polosa

nashih fotometricheskih sistem. Sil'nye ul'trafioletovye polosy poglosheniya ozonom zatragivayut lish' korotkovolnovoe krylo polos

ili

nashego fotometra. Krivaya reakcii v etom meste ubyvaet do nulya. Poetomu, vliyanie ozonnogo poglosheniya ne slishkom veliko: procenty, a ne desyatki raz. Slabye polosy Shappyui prihodyatsya na ves'ma shirokuyu oblast' maksimal'noi chuvstvitel'nosti polosy

i nesmotrya na ih slabost' vliyayut na oshibki izmerenii vsego v 2-4 raza men'she, chem polosy Hyugginsa. Nesmotrya na nalichie detalei tonkoi struktury polos poglosheniya ozonom v obshem hod poglosheniya s dlinoi volny dostatochno plavnyi i vliyanie effekta Forbsa prenebrezhimo malo.

<< 4.3 Rasseyanie na aerozolyah | Oglavlenie | 4.5 Pogloshenie sveta vodyanym >>

Publikacii s klyuchevymi slovami: Fotometricheskaya sistema - zvezdnaya velichina - fotometriya - spektrofotometriya - atmosfernoe pogloshenie Publikacii so slovami: Fotometricheskaya sistema - zvezdnaya velichina - fotometriya - spektrofotometriya - atmosfernoe pogloshenie
Sm. takzhe: Zvezdnye velichiny Zahodyashaya ten' Zemli Spektral'noe i fotometricheskoe issledovanie linzovidnoi galaktiki s obolochkami NGC 474 Laboratoriya issledovaniya zvezdnogo magnetizma SAO RAN Laboratoriya spektroskopii zvezd SAO RAN Laboratoriya spektroskopii i fotometrii vnegalakticheskih ob'ektov SAO RAN Pokazatel' cveta Vse publikacii na tu zhe temu >>

Obsudit' etu publikaciyu

Versiya dlya pechati

Astrometriya - Astronomicheskie instrumenty - Astronomicheskoe obrazovanie - Astrofizika - Istoriya astronomii - Kosmonavtika, issledovanie kosmosa - Lyubitel'skaya astronomiya - Planety i Solnechnaya sistema - Solnce