Поиск по сайту:


Спектр поглощения озона

Озон имеет несколько полос поглощения в инфракрасной области спектра, но они перекрываются более интенсивными полосами углекислого газа и водяного пара. Существенное значение имеет лишь узкая полоса 9,4-9,9 мкм с центром 9,65 мкм. Поглощение солнечной радиации озоном не превышает 3% интегрального потока.[ ...]

ПОГЛОЩЕНИЕ ОЗОНОМ. П. О. обусловливает обрыв солнечного спектра в ультрафиолетовой области (см. граница ультрафиолетовой части солнечного спектра) и температурный режим стратосферы (озоносферы).[ ...]

ПОГЛОЩЕНИЕ ОЗОНОМ. П. О. обусловливает обрыв солнечного спектра в ультрафиолетовой области (см. граница ультрафиолетовой части солнечного спектра) и температурный режим стратосферы (озоносферы).[ ...]

Спектра поглощения озона (/), нуклеиновых кислот (2) и белка (3) в ультрафиолетовой области спектраСпектра поглощения озона (/), нуклеиновых кислот (2) и белка (3) в ультрафиолетовой области спектра

Так как озон имеет широкие полосы поглощения в ультрафиолетовой области спектра, изменение концентрации озона в верхней атмосфере приведет к изменению количества ультрафиолетовой радиации, достигающей земной поверхности. Это повлияет, например, на количество витамина О, образующегося в коже, т. е. уменьшение ультрафиолетовой радиации может таким образом привести к серьезным последствиям для здоровья человека. С другой стороны, в результате увеличения ультрафиолетовой радиации, проходящей через атмосферу, также возникают некоторые проблемы, связанные с кожными заболеваниями. Проблемы, связанные с изменением концентрации озона, возникли в основном в связи с предполагаемыми полетами сверхзвуковых самолетов в верхней атмосфере. Окислы азота, выбрасываемые этими самолетами, реагируют с озоном, приводя к уменьшению оредней концентрации озона на этих высотах. Таким образом наблюдается ряд изменений, происходящих в нашей атмосфере, которые могут со временем надолго изменить климат. Взаимодействие между загрязнителями и атмосферой — чрезвычайно сложный вопрос, не имеющий еще четкого описания; это та область науки, в которой концентрируется большая доля проводимых в настоящее время исследований.[ ...]

Сильное поглощение озона в ультрафиолетовой части спектра предотвращает попадание на поверхность Земли биологически активного излучения Солнца в диапазоне 250—320 нм, разрушающего важнейшие биологические элементы — белки и нуклеиновые кислоты. Кроме того, поглощение озоном ультрафиолетового излучения приводит к нагреванию озоносодержащих слоев стратосферы и в значительной степени определяет ее тепловой режим и, тем самым, динамические процессы, протекающие в стратосфере.[ ...]

Молекула озона по вращательным свойствам относится к типу асимметричного волчка и обладает дипольным моментом. Вследствие этого озон имеет большое число интенсивных линий поглощения в инфракрасной и микроволновой областях спектра. В инфракрасной части спектра расположены три колебательно-вращательные полосы с центрами: vi = 1110 см-1 (9,01 мкм), v2 = = 710 см-1 (14,09 мкм) и V3 = 1043 см-1 (9,59 мкм). Полоса vi очень слабая и перекрывается полосой v3. Обертоны и составные частоты колебаний молекулы озона создают колебательно-вращательные полосы вблизи 2,7; 3,27; 3,59; 4,75 и 5,75 мкм, из которых наиболее интенсивной является полоса 4,75 мкм. Ширина этих полос порядка 0,1 см-1.[ ...]

Объемное содержание озона в воздухе у поверхности Земли составляет около миллионной доли процента. Общее его содержание в воздушном океане соответствует слою газа толщиной всего 3 мм (при нормальном давлении). Основная масса озона находится в верхних слоях атмосферы и стратосфере (10—30 км), где он образуется из кислорода за счет энергии «жестких» ультрафиолетовых лучей с длиной волны ниже 185 нм. Более длинноволновый ультрафиолет (200—320 нм) вызывает, наоборот, распад озона. На поддержание подвижного равновесия кислород =г± озон в стратосфере и затрачивается энергия коротковолновой части солнечного спектра. Поглощение озоном «жестких» ультрафиолетовых лучей предохраняет все живое на Земле от их разрушительного действия; без него действие солнца на нас было бы подобно действию бактерицидной лампы на микробы.[ ...]

Полоса поглощения озоном, охватывающая область длин волн 200—300 нм с максимумом около 255 нм. Ею обусловлен резкий обрыв солнечного спектра около 290 нм.[ ...]

Значение стратосферного озона определяется его оптическими свойствами — способностью поглощать ультрафиолетовое излучение Солнца с длиной волны менее 280—300 нм. На рис. 1 показан спектр поглощения озона в ультрафиолетовой (УФ) и видимой областях спектра. Главная полоса поглощения озона — полоса Гартли (Хартли), .простирающаяся от 200 до 300 нм. В этой электронной полосе поглощения на общий континуум накладываются многочисленные слабые дополнительные полосы, отстоящие друг от друга примерно на 1 нм. Максимальное поглощение в полосе Гартли достигает 132 см-1 на длине волны 253,65 нм. Это означает, что слой озона толщиной 3 мм при нормальном давлении будет ослаблять излучение в Ю40 раз. В этой области на фоне довольно слабого континуума наблюдаются достаточно резкие минимумы и максимумы, которые используются для измерения содержания озона по ослаблению излучения внеземных источников света — Солнца, Луны, звезд. Озон обладает слабым поглощением и в видимой части спектра, в диапазоне длин волн от 440 до 850 нм (полоса Шап-пюи). Ряд колебательно-вращательных полос поглощения озона расположен в инфракрасной части спектра. Из них наиболее интересна узкая, но сильная полоса поглощения при л=9,57 мкм (волновое число 1043 см-1). Поглощение в этой полосе уходящего теплового излучения Земли используется для измерения со спутников общего содержания озона (222, 263, 265], а с некоторыми ограничениями [7] и его вертикального распределения.[ ...]

При оптических измерениях озона в воздухе всегда стоит вопрос о специфичности поглощения. Присутствие в воздухе паров ргути, нитробензола, бензальдегида может внести ошибки, если используется УФ область. При наземных определениях общего содержания озона X следует учитывать возможную поправку в поглощении за счет атмосферной двуокиси азота. Напомним, что сопоставление наблюдений приземного озона в чистом воздухе высокогорья, проведенных двумя методами — оптическим и химическим, указывает на некоторое дополнительное поглощение УФ области спектра. Оно может быть связано с поглощением гипотетическими комплексами 02—02 и О >—1ЧТ2, исследованными в лабораторных экспериментах В. И. Диановым-Клоковым и его сотрудниками [48].[ ...]

Спектральные коэффициенты поглощения озона изучены достаточно подробно. В микроволновой области (9 . . . 118)-109 Гц найден 21 переход. Некоторые интенсивные линии уже использованы для измерения озона в атмосфере (см. § 21). Ряд слабых полос есть в красной и в ближней ИК области от 711 до 960 нм. Наиболее интересна полоса поглощения озона при К = 9,57 мкм (волновое число V = 1043 см-1), имеющая фундаментальное значение для спутниковых наблюдений озона. Она имеет отчетливую тонкую структуру, т. е. состоит из ряда близко расположенных спектральных линий. Краткий обзор современных знаний о характеристиках полосы X = 9,57 мкм дан в монографии К. Я. Кондратьева и Ю. М. Тимофеева [71]. Обширные лабораторные исследования поглощения озона в этой полосе были проведены Уолшоу [420] и А. П. Гальцевым [33]. Их данные хорошо согласуются с результатами современных расчетов, в которых учитываются полоса 1103 см-1, полосы других изотопов, а также тонкая структура около 10 000 линий. Одна из трудностей использования лабораторных данных применительно к измерениям в атмосфере— зависимость поглощения озона от давления [127].[ ...]

Кроме наблюдений в УФ части спектра, неоднократно делались попытки использовать инфракрасные полосы поглощения озона, особенно полосы с X = 9,6 мкм. Однако идеи и результаты перечисленных авторов, касающиеся наблюдений озона в ИК лучах, были потом с успехом использованы уже для диапазона миллиметровых радиоволн [317, 387, 398].[ ...]

На более низких высотах атомами озона поглощается более длинноволновая часть спектра УФ излучения (X <0,3 мкм). Это приводит к сильному нагреву атмосферы. Эффективность нагрева имеет большую величину для этой части спектра, чем в коротковолновой области УФ излучения. Тем более, что длинноволновая часть спектра УФ излучения в более верхних слоях атмосферы поглощается значительно слабее. При этом максимум нагрева приходится на высоты 50 — 55 км. При дальнейшем понижении высоты температура падает по двум причинам. Во-первых, плотность воздуха становится значительнее и его труднее нагреть. Во-вторых, УФ компонента излучения Солнца на этих высотах оказывается ослабленной из-за поглощения на более высоких уровнях атмосферы.[ ...]

Определение содержания озона в атмосфере путем измерения поглощения озона в различных участках спектра, главным образом в ультрафиолетовой области.[ ...]

Точное определение в 1913 г. коэффициента поглощения озона в ультрафиолетовой области спектра позволило Фабри (1868— 1945 гг.) и Бюиссону (1873—1944 гг.) провести в 1920 г. первые надежные измерения общего содержания озона. Современный этап изучения поведения озона в атмосфере Земли начался после того, как в 1924—1925 гг. в Оксфорде Добсон (1889—1976 гг.) разработал специальный озонный спектрофотометр и организовал его мелкосерийное производство. В 1926 г. начала создаваться мировая озонометрическая сеть, осуществляющая систематические измерения общего содержания озона в столбе атмосферы. В 1929 г. Гетц (1891 —1954 гг.) разработал метод «обращения» (Umkehr), позволяющий по данным оптических измерений в утренние или вечерние сумерки восстановить вертикальный профиль концентрации озона. Создание мировой озонометрической сети уже в середине 30-х годов позволило получить приближенное представление о географическом распределении озона, об его сезонном ходе и о пространственно-временной изменчивости.[ ...]

Одиннадцать очень слабых полос поглощения озоном в видимой области спектра в интервале от 450 до 650 нм.[ ...]

В ближней ультрафиолетовой и видимой областях спектра излучение поглощается сравнительно небольшим числом газов — озоном, диоксидом серы, диоксидом азота и некоторыми другими, причем в области 200—300 нм поглощение определяется озоном. На примере измерения содержания озона рассмотрим реализации многоволновой измерительной схемы Из (2.12) и (2.13) следует, что если измерить ослабление на стольких длинах волн, сколько в атмосфере поглощающих газов, то, решая систему уравнений, можно определить содержание каждого из них. Однако ряд технических и методических трудностей не позволяют решить эту задачу.[ ...]

Газоанализаторы, действие которых основано на поглощени! газами лучистой энергии в ультрафиолетовой области спектра, при меняются для определения в воздухе паров ртути, карбонила ни келя, озона и некоторых других газов. Особенно чувствительно : избирательно определяются пары ртути по поглощению резонанс ной линии ртути с длиной волны 253,7 нм.[ ...]

Из всех атмосферных газов и частиц, участвующих в поглощении части солнечных лучей, наиболее активным является озон. В верхних слоях атмосферы значительная часть энергии солнечного света приходится на ультрафиолетовые лучи. Свое название они получили по тому месту, которое занимают в спектре солнечного света. Наблюдая радугу, вы можете заметить, что она состоит из правильно чередующегося ряда цветов: красного, оранжевого, желтого, зеленого, синего и фиолетового. Все эти цвета появляются в результате разложения солнечного света. Радугу мы видим, когда несметные капельки дождя преломляют и отражают солнечный свет. Действуя как крохотные призмы, они разлагают его на составляющие цвета. Если считать свет состоящим из воли различной длины, легко можно объяснить, почему все это происходит.[ ...]

Прибор для определения общего содержания озона в атмосфере. Универсальный озоно-метр М-83, выпускаемый в СССР, предназначен для измерения общего содержания атмосферного озона с земной поверхности по прямому солнечному свету, по рассеянному свету в зените и по свету луны. Определения основаны на измерении и сравнении интенсивности ультрафиолетового излучения в различных участках спектра: в полосе поглощения озона (220—330 нм) и вне ее.[ ...]

ФРАУНГОФЕРОВЫ ЛИНИИ.Тем ные линии в видимой части солнечного спектра, обусловленные поглощением света на его пути. Часть Ф. Л. возникает в земной атмосфере, особенно вследствие поглощения водяным паром, углекислотой, озоном (теллурические линии); но большая часть Ф. Л. возникает вследствие поглощения света, излучаемого фотосферой Солнца, в солнечной атмосфере. Поэтому Ф. Л. дают представление о химических элементах, составляющих солнечную атмосферу.[ ...]

Распределение энергии в спектре солнечной радиации, полученное путем экстраполяции приземных значений интенсивности к массе, равной нулю. При таком методе расчета не учитывается поглощение озоном в высоких слоях атмосферы.[ ...]

УЛЬТРАФИОЛЕТОВАЯ СОЛНЕЧНАЯ РАДИАЦИЯ. Ультрафиолетовый участок спектра солнечной радиации с длинами волн менее 400 нм. У земной поверхности спектр У. С. Р. резко обрывается в области 290—300 нм вследствие поглощения радиации меньших длин волн, в высоких слоях главным образом озоном. В верхней атмосфере он простирается до длин волн менее 100 нм. Условно выделяют три области У. С. Р.: ближнюю — в диапазоне длин волн 400—320 нм, среднюю — от 320 до 275 нм, дальнюю — от 275 до 185 нм. На границе атмосферы энергия У. С. Р. составляет не менее 7% энергии интегрального потока, у земной поверхности — сотые доли процента. Интенсивность прямой У. С. Р. у земной поверхности — порядка сотых и тысячных долей кал/см2-мин. Рассеянная У. С. Р. сильнее: при высоте солнца 10° прямая У. С. Р. составляет около 2% рассеянной, при 40° — около 48% и при 60° — около 85%. Интенсивность прямой У. С. Р. возрастает с высотой над уровнем моря, рассеянной — убывает. С широтой интенсивность суммарной У. С. Р. уменьшается. Максимальные значения У. С. Р. в годовом ходе — осенью, в связи с уменьшением количества озона, минимальные — летом, в связи с увеличением содержания аэрозолей в нижних слоях атмосферы.[ ...]

Потоки теплового излучения, формирующиеся в атмосфере, по распределению энергии в их спектре принципиально отличаются от потоков излучения земной поверхности. Это отличие состоит прежле всего в том, что спектральная плотность их энергетической яркости селективна, т.е. имеет дисперсный характер. В спектральной плотности энергетической яркости излучения атмосферы имеются многочисленные полосы излучения и поглощения. Они присуши таким атмосферным газам, как водяной пар, озон, углекислый газ и др.[ ...]

Как и в методе обращения, со спутника можно наблюдать рассеянный в различных участках спектра и соответственно в различных слоях озоносферы свет. Очевидно, задача определения плотности озона упрощается в верхних слоях озоносферы, где молекулярное и аэрозольное рассеяние ослабевает, а поглощение возрастает по мере смещения наблюдаемых длин волн к середине полосы Хартли.[ ...]

В интервале 8,5—12 мкм водяной пар практически прозрачен для инфракрасной радиации, в этом интервале поглощение углекислым газом и озоном (А, = 9,6 мкм) невелико. Этот участок спектра называют окном прозрачности атмосферы.[ ...]

Как правило, требуется учесть и продукты фотолиза, которые могут быть различны в различных участках спектра. При этом квантовым выходом ф (Р) для формирования данного проду кта фотолиза Р называется количество его частиц, приходящихся на один фотон, поглощенный молекулой данного типа. Часто под фотолизом молекулы понимают суммарный процесс, включая первичный акт фотолиза молекулы и последующие вторичные реакции. Суммарный квантовый выход Ф при этом может быть больше 1 (Ф С 1 всегда). Например, при фотолизе озона Ф (— О,) 2 вследствие реакции 03 -г кг - О - 02 и О г 03 —- 20 2.[ ...]

Общее количество некоторых газовых компонентов атмосферы, таких, как водяной пар, двуокись углерода, озон, может определяться с использованием спектрометрии полос поглощения излученной тепловой (в ИК диапазоне для озона 9,6 мкм) и отраженной (и рассеянной) солнечной радиации в УФ диапазоне спектра. Возможно также определение вертикального распределения озона. Послойное определение водяного пара возможно по измерениям полос поглощения в области 6,3 и 20—25 мкм в ИК диапазоне и в области 1,35 см в СВЧ диапазоне.[ ...]

Свет от внеземного источника, проходя через атмосферу, в области А, = 290... 370 нм ослабляется вследствие: а) поглощения атмосферным озоном; б) рассеяния молекулами воздуха; в) рассеяния и поглощения аэрозолем; г) поглощения некоторыми газовыми составляющими атмосферы (в основном сернистым газом и двуокисью азота). Другие составные части воздуха (кислород, азот, водяной пар, углекислый газ и пр.) поглощают свет в этом участке спектра в ничтожно малой степени.[ ...]

На рис. 11 представлен дневной ход общего содержания в атмосфере сразу четырех основных малых компонент: озона, двуокиси азота, паров воды и аэрозоля, измеренных с помощью монохроматора прямой радиации МГУ в Абасту-мани 23 октября 1974 г. Атмосферный озон измерялся многоволновым методом [69]. Содержание двуокиси азота измерялось по методике, изложенной выше [72]. Отметим, что увеличение разрешения позволяет уточнить йдентификацию линий поглощения по спектру и повысить точность измерения NO2. Среднее за денЬ содержание молекул N02 в столбе воздуха 1,3-1016 см-2. Оценка содержания паров воды производилась по данным остаточного поглощения вблизи Х = 720 нм и составила в среднем 1,3±0,5 см. Средняя аэрозольная толща обнаруживает хорошую корреляцию с приземной влажностью, меняясь параллельно ей от 0,080 до полудня до 0,020 после полудня. Несмотря на оценочную точность измерений N02 и Н20, одновременное наблюдение указанных четырех малых примесей на одном прибоое имеет безусловную ценность для анализа относительных колебаний содержания этих примесей.[ ...]

Принцип действия озонометра М-83 основан на измерении ослабления прямой или рассеянной УФ радиации солнца в двух участках спектра, из которых один расположен в полосе поглощения озона, а другой — вне или на краю этой полосы. По значению УФ излучения, дошедшего до прибора, судят о количестве озона в вертикальном столбе атмосферы.[ ...]

Таким образом, к числу важнейших космических факторов относится связанное с солнечной активностью электромагнитное излучение с широким диапазоном длин волн. Влияние тепловой части солнечного спектра будет рассмотрено ниже, а здесь мы отметим лишь тот факт, что поглощение атмосферой Земли коротковолнового излучения приводит к образованию своего рода защитных оболочек, в частности озоносферы. Озон образуется в результате реакции между атомарным (О) и молекулярным (О2) кислородом именно под воздействием ультрафиолетового излучения.[ ...]

Рассмотрим частный случай заболевания СПИДом и возможный подход к диагностике и лечению этого заболевания. Известно, что первые заболевшие проживали в местах повышенной биологически активной ультрафиолетовой солнечной радиации. Существует мнение ученых, что первопричиной заболевания являлась озонная дыра, то есть на Землю проходило космическое излучение с длиной волны менее 280 нм, что привело к сдвигу равновесия иммунологических реакций в сторону их ослабления и стабильному качественно новому состоянию организма. Если прошла некая реакция, то изменяются характер протекания биохимических процессов и биополе человека. Расшифровка биополей заболевших (составляющие, динамика, интенсивность, спектр) может указать на наличие характерных аномалий, не наблюдавшихся У здоровых людей. Пользуясь концепцией единства мироздания, можно оценить, где в спектре поглощения находится соответствующая аномалия электромагнитной составляющей биополя, и провести восстановление иммунитета по схеме (рис. 2.17).[ ...]

Ионизирующее излучение (гамма- и рентгеновские лучи) обладает такой энергией, что способно выбить из молекулы электроны с образованием ионов. Инфракрасное излучение обладает низкой энергией и при взаимодействии с молекулами вызывает колебательные и вращательные эффекты. Электромагнитное излучение в близкой ультрафиолетовой и видимой областях спектра (240—700 нм) взаимодействует с электронами молекулы. Ниже 240 нм ультрафиолетовый участок спектра задерживается озоном на уровне 20—30 км от Земли. При поглощении света с длиной волны менее 800 нм изменяется электронная, вращательная и колебательная энергия молекул, что приводит к возбужденному состоянию молекул.[ ...]

На основе данных численных экспериментов с различными моделями они показали, что наибольшей эффективностью обладает методика восстановления, объединяющая оба вида одновременных независимых ИК измерений — по лимбу и в надир [20]. Отметим определенную аналогию с методом ОУФР: при измерениях в надир в более прозрачных спектральных интервалах получаемая информация об озоне относится к слоям атмосферы, расположенным ниже его максимума; данные же измерений в участках спектра с сильным поглощением содержат информацию о средней и верхней стратосфере. Лимбовые измерения углового изменения уходящего излучения, содержащие в основном сведения о профиле озона в средней и верхней стратосфере, позволяют несколько увеличить (как и в методе ОУФР) максимальную высоту зондирования. При этом структура спектральной информации оказывается аналогичной в различных интервалах рассматриваемой полосы поглощения [20].[ ...]

Изложенный метод расчета ОС применим для приборов с широкими спектральными полосами пропускания самых различных форм. Расчет погрешностей этого метода, связанных с выбором светофильтров, показывает, что погрешности тем меньше, чем в более коротковолновой области находится максимум пропускания первого светофильтра (точнее говоря, правое крыло кривой пропускания), или, иначе, чем больше эффективные коэффициенты поглощения озона. Разумеется, максимум пропускания первого светофильтра нельзя смещать в область волн короче 290 нм по той причине, что солнечный спектр у поверхности земли резко обрывается при X < 290 нм. Если при измерении ОС учитывать аэрозольную погрешность, то выгоднее использовать светофильтры, максимумы пропускания которых по спектру расположены близко друг к другу. Однако если эти максимумы располагаются слишком близко друг к другу, то возрастает погрешность, связанная с уменьшением разности между эффективными показателями поглощения озона. Поэтому должно существовать оптимальное расстояние по спектру между максимумами пропускания двух светофильтров, предназначенных для измерения ОС.[ ...]

Изложенный выше метод измерения ОС пригоден для приборов с высокой монохроматичностью (например, для спектрофотометра Добсона). Эти приборы довольно сложны, требуют квалифицированных наблюдателей и дорого стоят. В связи с этим значительный интерес для измерения ОС представляют более простые и доступные для сети станций приборы со светофильтрами, которые выделяют довольно широкие спектральные полосы пропускания. Комбинации стеклянных светофильтров, изготавливаемых в настоящее время, выделяют полосы пропускания (ширина полосы измеряется на половине высоты кривой пропускания) в ультрафиолетовой области спектра шириной 10—30 нм, интерференционные светофильтры— 5—10 нм. Указанные спектральные интервалы не удовлетворяют условию монохроматичности. В этом случае применение метода Добсона для расчета ОС становится невозможным. На участке спектра, выделяемом коротковолновым светофильтром, показатель поглощения озона изменяется в несколько раз, вследствие чего заметно проявляется эффект Форбса, вызывающий искажение измеряемой величины озона (см. раздел 3.1).[ ...]