big-archive.ru

Большой информационный архив

                       

Исследования в области атмосферной оптики в СССР

Возникшие сразу после Октябрьской революции крупные центры физических исследований (Физико-технический и Оптический институты, а позже Институт физики и биофизики АН СССР) оказали благоприятное влияние на развитие советской геофизики, в частности атмосферной оптики. Наряду с обсерваторскими методами исследования — систематическими наблюдениями и статистической их обработкой, начали, особенно в последнее время, внедряться современные физико-математические методы — лабораторный и полевой эксперимент и стала разрабатываться строгая теория явления.

Одновременно происходило изменение содержания и целей науки. Ранее основное внимание уделялось описанию и качественному объяснению таких ярких явлений, как изменения в цвете неба, миражи, радуги, гало, и исследованию возможности использования этих явлений как оптических признаков изменения погоды. Сейчас главная цель исследования — установить связь между термодинамическими и аэрозольными (определяемыми запыленностью) характеристиками слоев атмосферы и их оптическими свойствами — прозрачностью, характеристиками рассеяния, излучения и поляризации. Задача состоит как в исследовании процессов в элементе объема, так и в изучении поля излучения в целом. Большое значение при этом приобретают оптические процессы на земной поверхности. Исследования их составляют неотъемлемую часть общей проблемы. Говоря об атмосфере, мы имеем здесь в виду ее нижние слои вместе с возникающими в них гидрометеорными образованиями — облаками, туманами, осадками.

Ранее основными приемниками световой радиации были глаз и неселективное черное тело. В соответствии с этим и радиационные исследования в атмосфере делились на атмосферно-оптические (визуальные) и актинометрические (с черным приемником). В настоящее время разработано множество приемников радиации, охватывающих практически всю область оптической радиации — от ультрафиолетовой части спектра до микрорадиоволн, и сохранение деления в прежнем смысле на актинометрию и атмосферную оптику является неоправданным анахронизмом. Однако и сейчас следует считать правильным выделение актинометрии, имеющей своей целью разработку интегральных методов измерения солнечной и земной радиации и изучение распределения ее потоков по земному шару. Мы не будем здесь рассматривать актинометрические исследования, так же как и изучение оптических явлений в верхних слоях атмосферы (в слое озона и над ним), где главным процессом являются фотохимические реакции; их изучение относят к области аэрономии.

В современном понимании к атмосферной оптике относятся как исследования оптических свойств атмосферы и земной поверхности (прямые задачи), так и разработка оптических методов зондирования, т. е. определение характеристик атмосферы и земной поверхности по особенностям взаимодействия радиации с этими объектами (обратные задачи). С этой точки зрения атмосферная оптика составляет часть физической, поскольку общие результаты и методы физической оптики применимы и к атмосфере. Она тесно переплетается с другими разделами оптики: с оптикой коллоидных систем и аэрозолей, планетных атмосфер, моря, дисперсных систем в технике, с изучением радиационной теплопередачи и т. п.; поэтому важные результаты в области атмосферной оптики были получены при решении отдельных проблем физической химии, астрофизики, океанологии и техники. Рассмотрим конкретные направления советских исследований.

Изучение яркости и поляризации дневного неба, освещенности и оптических признаков погоды. В 1924 г. была опубликована монография П. И. Броунова, главная идея которой, по его словам, заключалась в том, чтобы положить начало изучению световых явлений атмосферы как признаков предстоящей погоды. В книге систематизированы наблюдения Г. И. Вильда, Б. И. Срезневского, П. И. Броунова, Г. А. Тихова и других авторов и установлен ряд эмпирических закономерностей. Это направление, однако, в дальнейшем не получило большого развития, так что книгу П. И. Броунова можно рассматривать не как начало, а скорее как завершение длительного периода попыток установить прямые связи между световыми явлениями неба и изменениями погоды. Несомненно, что такие связи существуют, однако успешный поиск их может быть осуществлен на основе детального изучения физики как погодных процессов, так и оптических явлений.

В 1918 г. Н. Н. Калитиным в Главной геофизической обсерватории (ГГО) вместе с широкой программой актинометрических наблюдений были начаты регулярные наблюдения над освещенностью горизонтальной поверхности прямым и рассеянным светом. Объем наблюдений быстро возрастал, так что в 1930 г. под руководством Н. Н. Калитина в ГГО был организован специальный Институт актинометрии и атмосферной оптики. В этом институте, который просуществовал до войны, велись систематические наблюдения над десятью различными радиационными характеристиками, в том числе над суммарной освещенностью, рассеянной освещенностью — общей и отдельно ультрафиолетовой (В. Г. Кастров, В. А. Березкин, М. В. Былов, А. И. Батыгина, Е. А. Полякова, С. И. Сивков, Ю. Д. Янишевский). На базе этих наблюдений в 1945 г. В. В. Шароновым были изданы фундаментальные таблицы, являющиеся единственным справочным изданием подобного типа как у нас, так и за рубежом.

При исследовании спектральной освещенности интересный факт был обнаружен Г. А. Тиховым: суточные ходы освещенности от прямого и рассеянного света (для безоблачного неба) противоположны, так что спектральный состав суммарной освещенности в течение дня практически не изменяется. Важные результаты при изучении степени поляризации света дневного неба были получены И. И. Тихановским (1927). Он построил теорию явления и объяснил наблюдаемое распределение поляризации влиянием многократного рассеяния света, произвел многочисленные наблюдения над поляризацией в ряде пунктов. Систематическое изучение связи между поляризацией неба и мутностью выполнил Г. Д. Стамов (1953, 1963).

В. Г. Кастровым в 1933 г. была разработана теория яркости безоблачного неба, уточненная в 1937 г. А, Н. Гордовым.

Много работ как теоретических, так и экспериментальных по яркости и поляризации дневного неба было выполнено В. Г. Фесенковым (1935), Е. В. Пясковской-Фесенковой и их учениками. Эти работы систематизированы в монографиях Е. В. Пясковской-Фесенковой (1957) и Г. Ш. Лившица (1965). Основной вывод первой заключается в том, что если исключить случаи высокой мутности, то большую часть наблюдений над яркостью неба можно интерпретировать при учете только рассеяния первого порядка, т. е. рассеяния прямого солнечного света. Это связано с тем, что для видимой радиации атмосфера, в общем, довольно прозрачна.

В книге приведены многочисленные сведения о распределении яркости неба, разработан метод определения индикатрисы (пространственной диаграммы распространения рассеянного света) всей атмосферы по наблюдению яркости неба, указан простой критерий устойчивости оптических свойств атмосферы и развит метод определения коэффициента прозрачности атмосферы по яркости ясного неба. Во второй монографии проанализировано влияние многократного рассеяния, поглощения и других факторов и оценена их роль.

Теория рассеяния света: рассеяние в аэрозоле, в том числе в облаках, туманах и осадках. В 1924 г. появилась работа В. В. Шулейкина, положившая начало точному исследованию рассеяния света на частицах примеси, взвешенных в атмосфере. Рассеяние света на примесях имеет основное значение не только в облаках, туманах, осадках, но и даже в так называемой «чистой» атмосфере. В этом легко убедиться, если сравнить дальность видимости в идеально чистой газовой атмосфере с реальной. При t = 0° С и р = 760 мм рт. ст. идеальная дальность видимости составляет 350 км, тогда как реальная дальность в среднем составляет около 20 км.

В 1951 г. проблема рассеяния света частицами была рассмотрена в монографии автора. В ней изучены резонансные особенности рассеяния на малых частицах, исследован постепенный переход от малых частиц к большим, развиты приближенные методы расчета для больших частиц, рассчитаны индикатриса и поляризация света предельно крупной каплей воды, устранены некоторые неточности в теории.

В связи с тем что реальные системы в атмосфере всегда полидисперсны, рядом авторов выполнены расчеты оптических характеристик таких систем с конкретными функциями распределения. Далее решена задача о рассеянии света двухслойными частицами, ведутся работы по составлению таблиц по точным формулам. В результате усилий советских и зарубежных ученых теория рассеяния света частицами за последние годы сильно подвинулась. Рассеяние света частицами изучалось также и экспериментально. Г. И. Покровский (1925—1930) измерял индикатрису и поляризацию света, рассеянного крупной каплей, А. А. Гершун (1936) исследовал рассеяние частицами, взвешенными в жидкости, Е. О. Федорова (1952) произвела тщательные измерения индикатрис рассеяния света крупными прозрачными частицами сферической и неправильной формы.

Мощным методом исследования рассеивающих свойств атмосферы явился метод прожекторного зондирования, который в СССР для указанной цели впервые был применен в 1945 г. И. А. Хвостиковым. В этих работах приняли участие А. Я. Дривинг, А. В. Миронов, В. М. Морозов, И. И. Романцов и др. Были получены фундаментальные результаты, касающиеся распределения аэрозольных слоев и их динамики.

Простая схема расчета отражения и прохождения через плоский слой рассеивающей среды была предложена в 1931 г. М. М. Гуревичем. Фундаментальный вклад в оптику мутных сред внесли труды В. А. Амбарцумяна (1941—1943). Основной проблемой являлся расчет структуры отраженного пучка, упавшего на слой мутной среды. Обычно с этой целью определялся световой режим на любых оптических уровнях внутри среды, после чего, суммируя пучки, доходящие до наблюдателя из разных слоев, находился весь выходящий свет. Идея Амбарцумяна состоит в том, что для расчета выходящего пучка на самом деле не нужно знать всех деталей светового поля внутри среды. Им были получены уравнения для непосредственного определения коэффициентов яркости отраженного пучка. При этом Амбарцумяном был предложен следующий «принцип инвариантности»: прибавление к среде бесконечной оптической толщины слоя конечной толщины не изменяет отражательных свойств среды. Этот принцип играет важную роль в современной теории рассеяния света, в частности он широко используется в известной монографии Чандрасекара (Индия). Ряд важных результатов в теории многократного рассеяния был получен в 1956 г. В. В. Соболевым. Им был разработан метод расчета свечения мутных сред при произвольном расположении источников излучения, решена задача для слоев конечной оптической толщины, исследована нестационарная задача. Перенос излучения в облаках, для которых характерна сильная анизотропия рассеяния, был исследован Л. М. Романовой (1962).

Характер и результат рассеяния света существенно зависят от его поляризации. Для описания состояния поляризации светового пучка удобно использовать параметры Стокса, установленные им в 1852 г., которые обладают свойством аддитивности для некогерентных (не интерферирующих) пучков.

Введение этих параметров в задачи атмосферной оптики было выполнено в 1946 г. Г. В. Розенбергом. Отметим, что без правильного учета поляризации света задача о многократном его рассеянии оказывается неправильно поставленной — некорректной. Розенберг с сотрудниками впервые измерил все компоненты матрицы рассеяния как для приземного воздуха, так и для слабых туманов.

Экспериментальную проверку основных выводов теории многократного рассеяния проще всего произвести в искусственных мутных средах (типа молока) в строго контролируемых условиях. Это было сделано В. А. Тимофеевой в 1953 г. Она подтвердила наличие двух режимов — пограничного, где еще присутствует прямой пучок, и глубинного. Это направление в последние годы было развито А. П. Ивановым, который в модельных экспериментах исследовал случаи, не поддающиеся теоретическому расчету.

Экспериментальные исследования рассеяния света в так называемой «чистой», незапыленной атмосфере были выполнены рядом авторов.

С. Ф. Родионов с сотрудниками изучал спектральное ослабление в видимой области. В 1942 г. им было показано, что это ослабление в соответствии с теоретическими расчетами имеет немонотонный характер, так что можно даже говорить о некоторой спектральной полосе с максимумом около 0,4 мк, обязанной примесям.

Индикатрисы рассеяния света в приземном слое в широком диапазоне климатических условий были изучены в 1960 г. О. Д. Бартеневой. Она подтвердила связь между формой индикатрисы и дальностью видимости. Наиболее тесная корреляция оказалась для угла рассеяния света в 45°. Этот вывод важен для правильного выбора конструкции нефелометра — прибора для измерения концентрации частиц в дисперсных системах.

Исследование прозрачности облаков на Эльбрусе было произведено в 1936 г. А. А. Лебедевым и В. И. Черняевым с сотрудниками. В ряде случаев при практически одинаковой водности и размере капель облаков они обнаружили различные спектральные зависимости. И. А. Хвостиков в 1942 г. в связи с этим высказал гипотезу о присутствии в облаках и туманах, наряду с обычными каплями радиусом 5 —10 мк, большего числа субмикроскопических частиц (радиусом около 0,1 мк). Эти мельчайшие частицы обычными методами не фиксируются, и изменение этого неконтролируемого компонента приводит к противоречиям в разных наблюдениях. Тщательные измерения спектральной прозрачности туманов в инфракрасной области в контролируемых условиях (в камере) были проведены Е. И. Бочаровым в 1955 г. Обзор современных сведений о прозрачности атмосферы для видимых и инфракрасных лучей сделан в монографии В. Е. Зуева (1966).

Прозрачность дождей для видимой радиации была изучена Е. А. Поляковой и К. С. Шифриным (1953), а прозрачность снегопадов — И. Л. Зельмановичем (1960). В этих же работах был предложен метод определения микроструктуры дождей и снегопадов по наблюдениям их прозрачности.

Видимость и отражательная способность естественных образований, В 1932 г. В. А. Фаас разработал специальную классификацию атмосферной дымки в связи с задачами аэрофотосъемки и наклонной видимости. Фундаментальное исследование по теории наклонной видимости было проведено Е. С. Кузнецовым, и результаты опубликованы в 1943 г. Большое количество факторов, которые необходимо учитывать при расчетах видимости, заставило его отказаться от попытки получить аналитическое решение уравнения переноса. Он рассмотрел метод последовательных приближений в численной форме, изучил сходимость последовательных приближений и рассчитал совместно с Б. В. Овчинским (1949) подробные таблицы яркости атмосферы для различных оптических толщин, разной высоты Солнца и величин альбедо. Обширное исследование как разнообразных факторов, влияющих на наклонную дальность видимости, так и теоретических основ ее расчета было проведено» В. А. Краттом в 1946 г.

Основные усилия в проблеме видимости были, однако, направлены на разработку методов и приборов для измерения дальности видимости. Были созданы приборы, основанные на принципе фотометрического гашения контраста изображения объекта и фона. Таковы были измеритель видимости И. И. Тихановского (1927), дымкомер В. В. Шаронова (1934), серия дымкомеров В. А. Фааса (1938—1941), прибор В. Ф. Пискуна (1939), приборы В. А. Гаврилова ДМ-7 (1948) и ИВ-ГГО (1953). Н. Э. Рытынем и М. М. Гуревичем были созданы также для измерения видимости нефелометры КОЛ-8 и КОЛ-10. На широкой сети гидрометеостанций распространена преимущественно визуальная методика наблюдения за видимостью. Усовершенствованный вариант ее был разработан Н. Г. Болдыревым и О. Д. Бартеневой в 1950 г. Для непрерывной регистрации видимости, например в аэропортах, В. И. Горышин в 1960 г. сконструировал регистратор прозрачности М-37. В 1963 г. Л. Д. Дашкевич предложил специальный поляризационный измеритель видимости М-53.

Н. Н. Сытинская исследовала связь между угловыми размерами объекта и порогом контрастной чувствительности глаза, а Н. Г. Болдырев указал несложную формулу для этой важной зависимости. О. Д. Бартенева и Н. Г. Болдырев разработали метод определения дальности и видимости реальных объектов.

Большой вклад в разработку проблемы видимости был внесен В. В. Шароновым. Он рассмотрел различные факторы, определяющие дальность видимости, и результаты этого исследования опубликовал в 1947 г. в монографии, сыгравшей большую роль в развитии соответствующих исследований.

В теоретическом плане вопросы негоризонтальной видимости разрабатывались И. Н. Мининым и К. С. Шифриным (1957), затем Е. М. Фейгельсон, М. С. Малкевичем и др. (1958, 1962). В этих работах было рассчитано влияние различных факторов, уменьшающих контраст предмета на фоне земли или неба. В работах Е. М. Фейгельсон, М. С. Малкевича и других был выполнен точный расчет рассеяния в атмосфере путем численного решения уравнения переноса. Экспериментальное исследование этих вопросов в 1961 г. провел Ю. И. Рабинович. На большом материале самолетных измерений он показал, что теория хорошо согласуется с наблюдениями. В работе автора и О. А. Авасте (1960) теория была распространена на инфракрасную область спектра (до 4 мк).

Исследование видимости предмета, освещенного прожекторным лучом, было выполнено под руководством Г. В. Розенберга. В монографии «Прожекторный луч в атмосфере», изданной в 1960 г., исследована структура прожекторного пучка и изложены теория видимости предмета, освещенного пучком, и прожекторный метод зондирования атмосферы, о котором упоминалось выше.

Наклонная дальность видимости сильно зависит от наземного контраста, т. е. от отражательных свойств природных образований. Методика фотографического исследования спектральной отражательной способности была подробно развита Е. Л. Криновым, который в 1947 г. опубликовал систематический каталог, содержащий 370 кривых. Каталог Кринова является наиболее полной научной сводкой. Исследования индикатрис отражения реальных поверхностей были выполнены в 1950 г. Н. С. Орловой. В работах Л. Б. Красильщикова (1957—1963) фотографическая методика была заменена более точной фотоэлектрической, и некоторые данные Кринова были исправлены. Измерения были также проделаны им в инфракрасной области до 2,5 мк. Для изучения спектральной отражательной способности с самолета В. В. Кольцовым (1959) был создан специальный спектровизор.

Наряду с измерениями отражательной способности, некоторые исследования были посвящены теоретическому расчету отражения от шероховатых поверхностей. В частности, Ю. А. Мулламаа, моделируя морскую поверхность набором плоских площадок, рассчитал «Атлас оптических характеристик взволнованной поверхности моря» (1964).

Перенос теплового излучения. Теплопередача в атмосфере в значительной степени осуществляется переносом теплового излучения. Это излучение лежит в области 3—50 мк. Для столь длинных волн эффект рассеяния в «чистой» атмосфере оказывается очень малым, поэтому им пренебрегают. Тем не менее расчет переноса тепловых волн оказывается трудным, так как спектр поглощающих газов (Н2О, СО2, О3) очень сложен. Дело затрудняется тем, что этот спектр изменяется с температурой и давлением и, следовательно, весьма изменчив в реальной атмосфере. Для расчета интегральных потоков, пронизывающих атмосферу, необходимо выполнить три интегрирования: по различным слоям атмосферы, направлениям и длинам волн. Впервые физический анализ проблемы в целом был выполнен А. В. Либединским (1939). С целью ускорения расчетов разработаны специальные номограммы, входом в которые является значение параметров, характеризующих состояние атмосферы, а выходом — искомые потоки излучения. В СССР первая такая номограмма была разработана в 40-х годах А. А. Дмитриевым.

Наибольшее распространение у нас получила номограмма Ф. Н. Шехтер (50-е годы), позволяющая определять как полные потоки излучения, так и излучение из ограниченного телесного угла. Наиболее полная номограмма построена К. Я. Кондратьевым и X. Ю. Нийлиск в 1962 г.

Подробные расчеты по переносу теплового излучения в атмосфере были выполнены К. Я. Кондратьевым (1949, 1950, 1956, 1966). В монографии, вышедшей в 1956 г., он рассмотрел широкий крут вопросов, посвященных проблеме радиационного теплообмена в атмосфере: методы измерения потоков радиации, данные о спектре поглощающих газов, приближенные методы расчетов, результаты расчетов и измерений радиационных потоков в атмосфере. Вместе с его монографией о лучистой энергии Солнца (1954) книга о лучистом теплообмене (1956) содержит обзор большого круга исследований в области актинометрии и атмосферной оптики и характеризует состояние исследований в те годы.

Расчеты распределения энергии по спектру и угловой (пространственной) структуры излучения Земли вместе с атмосферой были выполнены К. Я. Кондратьевым и К. Е. Якушевской в 1962 г., М. С. Малкевичем и Л. Н. Копровой в 1964 г. Результаты этих расчетов важны для оценки точности ориентировки искусственного спутника Земли (ИСЗ) по полю теплового излучения, а также точности определения потоков излучений по измерениям яркости с борта ИСЗ.

При рассмотрении переноса теплового излучения в облаках пренебрегать рассеянием уже нельзя. Особенности рассеяния и поглощения тепловой радиации облачными каплями были рассмотрены автором (1954). Оказалось, что полосы поглощения жидкой воды и полосы ослабления в облаке из-за дифракции не совпадают. Любопытно, что поперечник поглощения радиации иногда оказывается больше единицы за счет того, что капля «засасывает» излучение, проходящее мимо нее.

Подробные расчеты переноса тепловой радиации в облаках и влияние радиации на тепловые процессы в атмосфере, окружающей облако, были рассмотрены в ряде работ и суммированы Е. М. Фейгельсон (1964). В ее монографии рассмотрен перенос как длинноволновой, так и коротковолновой радиации. В этой книге освещены как оптический режим облаков — угловое и спектральное распределение радиации, выходящей из облака, так и роль лучистой энергии в физических процессах, связанных с развитием облака и термодинамикой атмосферы.

Лабораторные исследования спектров поглощения атмосферных газов производили Б. С. Непорент, А. М. Броунштейн, К. П. Василевский, В. И. Дианов-Клоков. Для получения больших путей в ряде случаев использовались многоходовые кюветы, обеспечивающие высокую точность измерения, особенно при слабом поглощении. По результатам этих измерений Б. С. Непорент с сотрудниками разработал метод определения в атмосфере содержания Н2О.

Исследование интегральной функции пропускания в приземном слое и ее зависимости от температуры источника излучения было выполнено А. М. Броунштейном. Эти данные, полученные им с большой точностью, могут быть использованы для контроля теоретических расчетов этой функции.

В свободной атмосфере измерения потоков теплового излучения на разных уровнях впервые были выполнены В. Г. Кастровым в 1953 г. Результаты позволили определить радиационное нагревание разных слоев атмосферы. Эти измерения были продолжены В. И. Шляховым, который проводил такие наблюдения над потоками в Антарктике. В. Л. Гаевский в 1955 г. замерил радиационные потоки с самолета, а также изучил трансформацию потоков на границе облачности. Совместно с Ю. И. Рабиновичем он разработал аппаратуру для определения температуры земной поверхности в «окне прозрачности» 8—12 мк и проделал серию таких измерений с самолета.

Для получения систематических сведений о радиационных потоках Г. Н. Костянным в Центральной аэрологической обсерватории был разработан актинометрический радиозонд. Прямые измерения спектрального состава уходящего теплового излучения с борта ИСЗ были произведены под руководством А. И. Либединского в 1965 г. Полученные сведения неплохо совпадают с результатами теоретических расчетов, упомянутых выше.

Обратные задачи. В 1923 г. В. Г. Фесенков предложил оптический метод исследования стратосферы по наблюдениям сумеречного света. Этой работой начата современная теория сумерек, позволившая сделать заключение о плотности, давлении и температуре атмосферы на высотах более 30 км. Метод В. Г. Фесенкова развил Н. М. Штауде (1936), а современное состояние вопроса рассмотрел Г. В. Розенберг в монографии, изданной в 1963 г. Суть дела состоит в том, что только по наблюдениям сумерек нельзя однозначно определить строение атмосферы. Необходимо привлечь еще некоторые эмпирические данные, позволяющие решить такую задачу. Без этого уверенная интерпретация наблюдений оказалась невозможной, и возникло сомнение в эффективности сумеречного метода. Основная цель монографии Г. В. Розенберга и состояла в том, чтобы показать, что современный уровень знания позволяет построить необходимую оптическую модель и обеспечить успех сумеречного зондирования.

Другая группа обратных задач состоит в определении спектра частиц по особенностям светорассеяния. Здесь, так же как и в сумеречном методе, часто оказывается, что информация, содержащаяся в рассеянном свете, недостаточна, т. е. задача не однозначна. В таком случае приходится прибегать к какой-либо дополнительной информации об изучаемой системе. Большой интерес, однако, представляют случаи, когда можно обойтись только оптической информацией и по ней однозначно восстановить спектр частиц. Исследования, выполненные автором в 1951 и 1955 гг., показали, что в случае больших частиц такая информация может быть получена, если измерить индикатрису рассеяния под малыми углами. К. С. Шифриным и В. И. Голиковым в 50-х годах был построен прибор, который испытан как на искусственных моделях облаков, так и в реальных условиях. Для частиц среднего размера К. С. Шифриным и А. Я. Перельманом в 60-х годах была разработана методика определения спектра по спектральной прозрачности системы. Доказано, что эти наблюдения, если они получены по достаточно большому интервалу спектра, однозначно определяют состав частиц.

Для малых частиц, близких к релеевским, было показано, что для получения однозначных сведений о спектре нужно измерить всю индикатрису рассеяния.

Однако наибольший интерес привлекают сейчас задачи, связанные с разработкой методов зондирования атмосферы с метеорологических искусственных спутников Земли. Речь идет о разнообразных задачах. Такова, например, проблема определения температуры земной поверхности или облаков по характеру излучения, достигающего спутник в «окне прозрачности» атмосферы 8—12 мк, или проблема определения вертикального профиля температуры и влажности и многие другие. Подробный обзор этих задач вместе с изложением уже полученных результатов приведен в монографии К. Я. Кондратьева (1963).

Для определения профиля температуры предполагается производить измерения излучения в полосе спектра СО2, около 15 мк. Концентрация СО2 в атмосфере постоянна до очень больших высот, так что характер излучения будет зависеть только от вертикального профиля температуры. Определив его, мы далее по измерению излучения в полосе спектра Н2О, около 6,3 мк, найдем профиль влажности.

В этом случае, так же как и в предыдущих, первый вопрос — однозначность обращения, т. е. выяснение того, достаточно ли оптических данных для решения поставленной задачи. К сожалению, из-за малой точности современных радиометров ответ на него скорее отрицательный. Поэтому М. С. Малкевич и В. И. Татарский в 1965 г. предложили, помимо оптической информации, привлекать также статистическую информацию об изучаемом элементе. Эти сведения получаются путем измерений радиозондами профилей температуры и влажности. Примеры, рассчитанные авторами, показывают, что предлагаемая ими методика является эффективной.

Успешному развитию исследований по атмосферной оптике в нашей стране в значительной мере способствовала тесная кооперация усилий различных научных учреждений. В этом отношении большую роль сыграла Постоянная актинометрическая комиссия, созданная в 1925 г. по инициативе Н. Н. Калитина. После Геофизического года большую работу, в этом направлении проводит Междуведомственный геофизический комитет СССР совместно с Главным управлением Гидрометеослужбы СССР.

В последние годы было проведено шесть всесоюзных межведомственных совещаний по актинометрии и атмосферной оптике (июнь 1957, Тарту; январь 1959, Ленинград; июнь 1960, Вильнюс; июль 1961, Ленинград; июнь 1963, Москва; июнь 1966, Тарту), Международный симпозиум по радиации (август 1964, Ленинград) и ряд специальных симпозиумов по отдельным проблемам (октябрь 1961, Алма-Ата; июнь 1965, Томск и др.)»

Результаты, полученные советскими учеными при изучении оптических свойств атмосферы, уже сейчас начинают играть важную роль в научной и производственной практике.

 

Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава

 

                       

  Рейтинг@Mail.ru    

Внимание! При копировании материалов ссылка на авторов книги обязательна.