Prozrachnost' zemnoi atmosfery

Neprozrachnost' atmosfery dlya vseh dr. dlin voln opredelyaetsya poglosheniem i rasseyaniem izlucheniya na molekulah i atomah, a takzhe otrazheniem radiovoln ot elektronov ionosfery.

V UF-oblasti spektra, t.e. v sluchae voln koroche 3000 , izluchenie pogloshaetsya v osnovnom sloem ozona (O₃), raspolozhennogo na vysotah 20-60 km s maksimumom koncentracii na vysote ok. 27 km ( molekul/sm³, chto sootvetstvuet otnositel'noi koncentracii ). Kolichestvo ozona na luche zreniya sostavlyaet primerno molekul/sm². Pogloshenie ozonom dominiruet vplot' do 1800 . V intervale dlin ^voln ot 1800 i primerno do 1000 pogloshenie opredelyaetsya processami ionizacii i dissociacii molekul kisloroda, soderzhanie k-rogo vsledstvie diffuzionnogo razdeleniya i dissociacii umen'shaetsya s vysotoi i stanovitsya ischezayushe malym na vysotah sv. 150 km. V oblasti dlin voln koroche 1000 pogloshenie svyazano s processami ionizacii molekulyarnogo azota i atomarnogo kisloroda, odnako umen'shenie ih koncentracii s vysotoi privodit k tomu, chto atmosfera vyshe 150 km delaetsya polnost'yu prozrachnoi na vseh dlinah voln UF-diapazona. Na b'ol'shih vysotah pogloshenie mozhet byt' zametno lish' v otdel'nyh spektr. liniyah, napr. v linii atomarnogo vodoroda i dr. liniyah obil'nyh elementov zemnoi atmosfery. V otdel'nyh oblastyah UF-diapazona nebol'shuyu rol' igraet pogloshenie vodyanym parom, odnako vyshe 15-20 km ego prakticheski net.

Ris. 1. Vysota, do kotoroi pronikaet izluchenie dannoi dliny volny v diapazone ot dlinnyh radiovoln i do gamma- izlucheniya. Privedeny krivye vysot, do kotoryh dohodit 50, 10 i 1% padayushego izlucheniya.

V rentg. i gamma-diapazone pogloshenie zavisit ot kolichestva veshestva (g/sm²), raspolozhennogo vyshe dannogo urovnya atmosfery i, nachinaya s 30-40 km, atmosfera Zemli stanovitsya prakticheski prozrachnoi dlya fotonov s energiei, prevyshayushei 20 keV (t.e. dlya dlin voln koroche 0,5 ). Do poverhnosti Zemli pervichnye kosmich. luchi, rentgenovskoe i gamma-izluchenie ne pronikayut.

V blizhnem IK-diapazone dlin voln (koroche 5,5 mkm) imeetsya nesk. okon prozrachnosti i zavisimost' propuskaniya atmosfery ot dliny volny imeet ves'ma slozhnyi vid. V bolee dlinnovolnovom diapazone raspolozheno lish' dva okna prozrachnosti s centrami na 10 i 20 mkm. Pogloshenie v etoi oblasti spektra opredelyaetsya molekulami SO₂ i N₂O. Pervoe, dlinnovolnovoe, okno prozrachnosti prostiraetsya ot 8 do 13,5 mkm. V dlinnovolnovoi chasti etogo intervala raspolozheny kryl'ya polosy poglosheniya molekuly SO₂ s centrom ok. 15 mkm. V polose 8-13 mkm prozrachnost' dostigaet 50-80%. V oblasti dlin voln 9,3-10 mkm raspolozhena slabaya polosa poglosheniya ozona. Vtoroe okno prozrachnosti s centrom primerno na 20 mkm prostiraetsya ot 16 i do 26 mkm. Pogloshenie v nem opredelyaetsya parami vody i SO₂.

V oblasti submillimetrovyh dlin voln ($\lambda > $100 mkm) pogloshenie opredelyaetsya molekulami N₂O, SO₂ i O₂. T.k. soderzhanie N₂O rezko umen'shaetsya s vysotoi, chto svyazano s padeniem temp-ry v troposfere, IK-oblast' spektra v znachit. stepeni dostupna nablyudeniyam s aerostatov i vysotnyh samoletov. V etoi oblasti spektra krome poglosheniya izlucheniya atmosferoi sushestvenno i sobstvennoe izluchenie atmosfery, chto osobenno vazhno pri issledovaniyah fonovogo izlucheniya Vselennoi.

Ris. 2. Oslablenie zemnoi atmosferoi padayushego izlucheniya (polnoe propuskanie sootvetstvuet 1): a) v oblasti dlin voln koroche 30 mkm dlya urovnya morya i dlya vysoty 4200 m nad urovnem morya; b) submillimetrovoi oblasti spektra ot 300 mkm i do 1 mm; v) dlya korotkovolnovogo radioizlucheniya v diapazone dlin voln ot 0,6 mm i do 10 sm (oslablenie vyrazheno v dB).

V vidimoi chasti spektra pri nablyudeniyah vblizi zenita s urovnya morya pogloshenie pri ideal'nom sostoyanii atmosfery ravno 0,21^m dlya vizual'noi chasti spektra (sistema V, sm. Astrofotometriya) i 0,34^m dlya sinei chasti spektra (sistema V). Pri nablyudeniyah svetil, nahodyashihsya nad gorizontom vyshe 10-20^o, pogloshenie proporcional'no secZ, gde Z - uglovoe rasstoyanie svetila ot zenita (zenitnoe rasstoyanie). Velichina secZ primerno proporcional'na vozdushnoi masse, t.e. kolichestvu veshestva atmosfery na luche zreniya. Pri nablyudeniyah s urovnya morya pogloshenie ves'ma sushestvenno zavisit ot zapylennosti atmosfery (sm. Astroklimat). S problemoi prozrachnosti atmosfery tesno svyazan vopros o drozhanii i kachestve izobrazheniya.

Neprozrachnost' atmosfery v dekametrovoi oblasti radiodiapazona opredelyaetsya otrazheniem radiovoln ot ionosfery, prostirayusheisya ot 90 km i do nesk. tysyach km ot poverhnosti Zemli (sm. Verhnyaya atmosfera Zemli).

V oblasti millimetrovyh dlin voln oslablenie padayushego izvne izlucheniya zavisit ot vlazhnosti atmosfery i opredelyaetsya polosami poglosheniya N₂O, a takzhe O₂. V otdel'nyh polosah pogloshenie dostigaet 100 decibel (dB). Na ris. 1 privedena vysota, do k-roi dohodit izluchenie dannoi dliny volny (nizhnyaya shkala) ili energii (verhnyaya shkala). Privedeny krivye dlya 50, 10 i 1% prohozhdeniya padayushego izlucheniya do ukazannoi vysoty (pravaya nelineinaya shkala). Levaya, ravnomernaya, shkala sootvetstvuet dole atmosfery (po masse), ostayusheisya vyshe dannogo urovnya, ukazannogo na pravoi shkale. Iz risunka vidno, chto pochti vsya IK-oblast' spektra, a takzhe oblast' zhestkogo rentg. i gamma-izlucheniya dostupna nablyudeniyam s apparaturoi, podnimaemoi na vysotnyh aerostatah i samoletah vyshe 20-30 km (ris. 2). Nablyudeniya zhe v UF-oblasti spektra i v rentg. diapazone mogut vestis' lish' pri pomoshi apparatury, vynesennoi za predely atmosfery na vysotnyh raketah ili ISZ (sm. Vneatmosfernaya astronomiya).

(V.G. Kurt)