Экология СПРАВОЧНИК

Атмосфера в целом и стратосфера в особенности представляют собой своеобразный химический реактор, содержащий смесь большого числа химических соединений в газообразном, жидком и твердом состояниях. Между этими соединениями природного и антропогенного происхождения постоянно протекают многочисленные реакции, приводящие к разрушению одних и к образованию других веществ.[ ...]

Наряду с инициированием фотохимических процессов излучение Солнца и тепловое излучение поверхности Земли нагревают атмосферу. Неравномерное нагревание атмосферы — тропики теплее полярных областей, а летнее полушарие теплее зимнего — приводит к циркуляции атмосферы, основные особенности которой были рассмотрены в п. 1.1.[ ...]

Спектральная плотность потока излучения в атмосфере на любом уровне складывается из прямого потока излучения Солнца, ослабленного поглощением и рассеянием в вышележащих слоях атмосферы, и излучения, рассеянного нижележащей атмосферой, подстилающей поверхностью и облачностью. Приходящее на верхнюю границу земной атмосферы внеатмосферное излучение Солнца формируется в основном его поверхностным слоем, называемым фотосферой. Эффективная температура фотосферы близка к 6000 К. Иногда в фотосфере появляются солнечные пятна — отосительно темные области размером до 50 тыс. км с температурой около 3000 К и связанные с ними более яркие образования — факелы. Солнечные пятна обычно группируются, образуя активные области, интенсивность которых изменяется с периодом около 11 лет. Солнечные пятна и факелы влияют на интенсивность излучения в коротковолновой области спектра, но практически не влияют на общую энергию, выделяемую Солнцем.[ ...]

Измерение спектральной плотности потока солнечного излучения за пределами атмосферы, особенно в ультрафиолетовой области спектра, является очень трудной задачей. Для ее решения необходимо либо выносить приборы за пределы земной атмосферы на ракетах и спутниках, либо проводить измерения на аэростатах и высотных самолетах и вносить затем поправки на поглощение в вышележащей атмосфере. Дополнительные трудности накладывают 27-суточная и 11-летняя изменчивость потока солнечного излучения. Измерения на ракетах позволяют получать только-мгновенные значения, а точность длительных измерений на спутниках и космических кораблях ограничена постепенным изменением во времени (дрейфом) характеристик измерительных приборов. В результате точность измерения спектральной плотности солнечного излучения за пределами атмосферы в диапазоне длин волн 135—200 нм составляет 20—30 %, в диапазоне 200— 240 нм—10—20%, в диапазоне 240—330 нм — 4—10%, в диапазоне 330—400 нм — около 4%, а для излучения с длиной волны более 400 нм погрешность не превышает 2—3 %. На рис. 1.12 приведены значения спектральной плотности внеатмосферного солнечного излучения для разных температур излучающей поверхности по закону Планка и осредненные данные измерений различных исследователей.[ ...]

Кроме полос Шумана—Рунге молекулярный кислород поглощает ультрафиолетовое излучение Солнца в континууме Герц-берга (185—242 нм). Хотя сечения поглощения кислорода в этой области малы и не превышают 10 23 см2, однако вследствие высокой концентрации молекул кислорода поглощение в стратосфере излучения в континууме Герцберга является определяющим, а последующая фотодиссоциация возбужденных молекул — основной источник атомов кислорода в атмосфере Земли ниже 60 км.[ ...]

Экспериментальное определение сечений поглощения кислорода в континууме Герцберга является очень трудной задачей вследствие их малой абсолютной величины. Для точного измерения слабого поглощения требуются достаточно большие оптические толщины и в лабораторных установках приходится работать при давлении, превышающем существующее в стратосфере.[ ...]

В 1982—1983 гг. с помощью спектрометра, установленного на высотном аэростате, были проведены прямые измерения спектральной плотности потока солнечного излучения, проникающего в среднюю стратосферу [109]. Эти измерения показали, что поток ультрафиолетового излучения в стратосфере выше, чем следовало из существующих данных лабораторных измерений сечения поглощения кислорода. Новые лабораторные измерения, проведенные двумя независимыми группами [88, 134], подтвердили, что используемые ранее значения сечения поглощения были завышены почти в полтора раза.[ ...]

Если X выразить в нм, а N и А/о — в м 3, то /Ср 4,4 X X Ю 32Ы/Х4 м-1, а ар 4,4 • 10-28Д4 см2. Обе величины быстро увеличиваются с уменьшением X.[ ...]

Индикатрисы рассеяния фотонов на крупных частицах, как правило, очень сильно вытянуты, т. е. основная часть фотонов рассеивается по направлениям, близким к направлению падающего луча. Вытянутость индикатрисы растет с ростом размера частиц» и для р > 20—30 отклонение рассеянных фотонов не превышает нескольких угловых градусов для капель воды.[ ...]

В монографии [48] приведена иерархия методов решения уравнения переноса в рассеивающей и поглощающей среде. Исходя из требований, предъявленных к точности и трудоемкости вычислений, авторы фотохимических моделей выбирают наиболее приемлемый для конкретной модели способ расчета рассеянной радиации.[ ...]

Рисунки к данной главе:

Спектральная плотность излучения черного тела при температуре 4500—6500 К и обобщенные результаты измерений внеатмосферного

Вращательная структура полосы 4—0 молекулярного кислорода при 300 К (1) и при 79 К (2) [172].