Экология СПРАВОЧНИК

ЧЕРНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ. Излучение абсолютно черного тела.[ ...]

Все тела, имеющие температуру выше абсолютного нуля, обладают собственным излучением. Планком, Вином, Стефаном и Больцманом установлены фундаментальные законы излучения для некоторой абстрактной модели, называемой абсолютно черным телом (2.12), (2.13), (2.16).[ ...]

СЕРОЕ ТЕЛО. Тело, дающее серое излучение; поглощательная и излу-чательная способность его одинаковы для всех длин волн, а энергия излучения отличается от энергии излучения абсолютно черного тела на множитель, меньший единицы, постоянный для всех длин волн.[ ...]

Значение абсолютной температуры абсолютно черного тела Ге, при котором монохроматический поток излучения равен потоку той же длины волны данного излучателя. Так, для излучения Солнца при К = 0,7 мкм Те = 5800°, при X = 0,55 мкм Те = = 6300°, при X = 0,45 мкм Те = = 6200°.[ ...]

Абсолютный прибор для измерения интенсивности прямой солнечной радиации В качестве приемников в П. используют или модель абсолютно черного тела, или зачерненные тонкие металлические пластинки. Для измерения поглощенного тепла применяют главным образом компенсационный метод. См. пиргелиометр Онгстрема, водоструйный пиргелиометр, ледяной пиргелиометр.[ ...]

Наиболее близкими к излучению абсолютно черного тела являются различные фрагменты земной поверхности: горные породы, ледяной и снеговой покров, акватории. Их излучение по характеру спектральной плотности энергетической яркости подобно излучению абсолютно черного тела и может аппроксимироваться как излучение некоторого «серого» тела. Отличие излучения серого тела от излучения абсолютно черного состоит в том, что при одной и той же температуре во всем спектре излучения спектральная плотность энергетической яркости серого тела меньше спектральной плотности энергетической яркости излучения абсолютно черного тела на некоторую постоянную величину 5 (2.15), называемую относительной излуча-тельной способностью. Иногда употребляется термин «коэффициент серости», но это, скорее, научный жаргон. Для всех тепловых излучателей S не может быть больше единицы. Многочисленные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что для естественных поверхностей относительная излучательная способность 5 меняется в пределах от 0,89 до 0,99.[ ...]

Распределение энергии в спектре абсолютно черного тела для ДЯ = = 1 мкм при температурах 200 и 300 К.[ ...]

ИДЕАЛЬНЫЙ ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ. См. абсолютна черное тело.[ ...]

Закон излучения Планка. Закон излучения абсолютно черного тела (а.ч.т.) невозможно объяснить с позиций классической физики. Из этого закона следует, что интенсивность излучения монотонно растет с частотой. При этом полное излучение становится бесконечно большим, т. е. при любой температуре тепловое равновесие между излучением и веществом невозможно.[ ...]

Строгая зависимость энергии излучения нагретых тел от температуры существует, вообще говоря, только для абсолютно черного тела. Спектральные распределения излучений человека и Солнца близки к излучению абсолютно черного тела.[ ...]

Известно, что универсальным излучателем является абсолютно черное тело. Излучение абсолютно черного тела и было принято Международной комиссией по освещенности (МКО) как эталон. Температуру, при которой должно находиться излучающее тело, необходимо зафиксировать с максимальной точностью. В качестве таковой принята температура затвердевания платины 2042К.[ ...]

Световые выходы для ряда источников света. 1—абсолютно черное тело, 2— шаровая молния, 5 — пламя свечи, 4 — электрическая лампа, 5 — пиротехнический

Приходящая солнечная радиация (/) и излучение абсолютно черного тела при 288 К (средняя температура Земли) (2)

Зависимость спектральной плотности излучения абсолютно черного тела от его температуры

Фотосфера излучает непрерывный спектр, близкий к спектру излучения абсолютно черного тела при температуре около 6000К.[ ...]

При анализе радиационных процессов важное значение имеет определение «абсолютно черное тело». Это такая абстрактная поверхность, или объем (полость), которая полностью поглощает падающую на нее радиацию, т.е. (2.9) а. = 1. Приближающимися к абсолютному черному телу (А.ч.т.) реальными объектами являются поверхности, покрытые сажей без связывающих ингредиентов, платиновая чернь. Для них а 0,9. Для инфракрасной радиации в области теплового излучения земной поверхности и атмосферы к абсолютно черному телу приближается свежевыпавший снег (а > 0,99).[ ...]

Эта оценка завышена, поскольку предположение об излучающем канале как об абсолютно черном теле является слишком грубым. Однако она убеждает нас в том, что преобразование электрической энергии в световую в проводящем канале молнии происходит достаточно эффективно. Другой особенностью свечения канала молнии является то, что большая часть излучения соответствует ультрафиолетовой части спектра. Действительно, для абсолютно черного тела с температурой 30 ООО К максимум энергии излучения согласно закону Вина соответствует длине волны 0,1 мкм. Хотя реально в результате того, что воздушная плазма прозрачна для вакуумного ультрафиолета, этот максимум смещается в область более длинных волн, основные излучательные потери рассматриваемой горячей воздушной плазмы связаны с ультрафиолетовым излучением. При этом, поскольку ультрафиолетовое излучение эффективно поглощается в реальном воздухе, спектр излучения молнии, регистрируемый на большом расстоянии, оказывается искаженным.[ ...]

Спектральная плотность энергетической яркости и интегральный поток излучения абсолютного черного тела зависят от его абсолютной температуры.[ ...]

ЭФФЕКТИВНАЯ ТЕМПЕРАТУРА СОЛНЦА. Температура, которую должна иметь поверхность абсолютно черного тела таких же размеров, как Солнце, чтобы она могла посылать то же количество радиации. Э. Т. С. можно вычислить, зная полное количество радиации, излучаемой Солнцем (5,316-1027 кал/мин), и применяя закон Стефана — Больцмана. Результаты вычислений дают для Э. Т. С. значение, близкое к 6000° С (5713± ±30 К).[ ...]

Распределение энергии в солнечном спектре за пределами атмосферы. Прерывистая линия — абсолютно черное тело при температуре 6000 К.[ ...]

Между тем из рис. 1.3 видно, что излучаемая Землей радиация, рассчитанная в приближении абсолютно черного тела, имеет намного меньшую интенсивность, чем приходящая от Солнца.[ ...]

ФУНКЦИЯ ПЛАНКА. Функция £(/), характеризующая распределение интенсивности излучения в спектре абсолютно черного тела. См. закон Планка.[ ...]

Э. Т. 3. около —25°; это значит, что Земля как планета излучает в мировое пространство такое же количество тепла, как абсолютно черное тело тех же размеров с температурой —25°.[ ...]

Наибольшие расхождения в спектральной плотности энергетической яркости заатмосферной солнечной радиации от таковой для абсолютно черного тела имеют место в ультрафиолетовой области спектра X < 0,38 мкм. В этой области солнечного излучения закон Планка неприменим, поскольку фотосфера Солнца излучает не сплошной спектр, каковым является спектр черного тела. В солнечной радиации с длинами волн менее 0,4 мкм (ультрафиолет) спектр создается излучением нейтрального водорода и паров металлов. Часть энергии излучения поглощается в фотосфере и хромосфере Солнца в фраунгофе-ровых линиях. Для излучения с длинами волн менее 0,3 мкм в фраун-гоферовых линиях поглощается более половины энергии непрерывного спектра и излучение здесь заметно меньше, чем излучает абсолютно черное тело при данной температуре.[ ...]

СЕРОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ. Темпера турное излучение, для которого кривая распределения энергии в спектре одинакова по форме с кривой для спектра абсолютно черного тела при той же температуре, т. е. может быть получена путем умножения ординат последней кривой на постоянный множитель, меньший единицы. К С. И. применимы все законы излучения абсолютно черного тела (черного излучения), лишь с изменением постоянных. Излучение земной поверхности можно считать серым.[ ...]

Вторым важнейшим компонентом радиационного баланса (1.1) является уходящее длинноволновое излучение системы Земля —■ атмосфера. В случае абсолютно черного тела излучение пропорционально четвертой степени температуры. Спектр излучения абсолютно черного тела следует из квантовой гипотезы Планка и весь лежит в диапазоне от 3,5 до 80 мкм. Длина волны, отвечающая максимуму в спектре, в соответствии с законом Вина составляет при 293 К 9,85 мкм. Земля, строго говоря, не является абсолютно черным телом/поэтому одной из важнейших становится задача параметризации коэффициента «серости» системы Земля — атмосфера. Количественной основой для этого могут служить спутниковые измерения уходящего излучения. Исторический обзор обработки и анализа спутниковых данных по радиационному длинноволновому излучению приводится в [155, 156]. В настоящее время имеется порядка 5—10 серий спутниковых измерений Ri продолжительностью более года. Зонально осреднен-ные значения уходящего излучения максимальны в зоне 10° с. ш. — 20° ю. ш. (240—265 Вт/ма) и минимальны в приполярных районах (135—170 Вт/м2). Амплитуды годового хода Ri составляют 5—6 Вт/м2 в экваториально-тропических широтах и 20—25 Вт/м2 в приполярных. Значения над океанами в среднем выше, чем над сушей, на 10—15%- В [156] приводится анализ поля длинноволнового излучения с помощью аппарата эмпирических ортогональных функций, позволивший выявить многие важные закономерности пространственной дифференциации. В многочисленных параметризациях, как правило, используются зависимости уходящего излучения от приземной температуры, облачности и влагосодержания атмосферы [51, 155, 225, 298, 308].[ ...]

Здесь Т(Нн), £ Т(Нъ) - потоки излучения вверх на нижней и верхней границах слоя; Р 1(Нн), /"¿(Я,) — потоки излучения вниз на нижней и верхней границах слоя, 7 ) и В(ТН) — излучение абсолютно черного тела при температуре верхней (Тв) и нижней (Тн) границы облачного слоя.[ ...]

Солнечное 1 [1] и земное 2 излучение за пределами земной атмосферы (а) и коэффициенты поглощения компонентов атмосферы (б) [3] (земное излучение рассчитано автором при условии, что Земля — абсолютно черное тело с определенной эффективной температурой и интегральной энергией, соответствующей данным Г2]).

Другое сравнение проведем для световой отдачи — отношения светового потока к расходуемой при этом мощности. Согласно данным табл. 1.5 световая отдача шаровой молнии ) равна 10 °’2±о’в5 лм • Вт-1. Температура абсолютно черного тела с радиусом шаровой молнии, у которого световая отдача совпадает с указанным значением, составляет 1800 ± 300 К.[ ...]

Земная атмосфера прозрачна для УФ-радиации в диапазоне 320-400 нм. При поглощении радиации в этом спектральном диапазоне подстилающая поверхность (суша, поверхность океанов) нагревается и, как всякое нагретое тело, в свою очередь излучает в инфракрасном диапазоне. Интенсивность уходящего излучения определяется законом Стефана - Больцмана для абсолютно черного тела: I = аТ4[а = 5,67- 10 8 Вт/(м2 К4)]. Часть этого излучения поглощается воздухом, в результате чего возникает конвекция - подъем нагретого воздуха. По мере подъема происходит его выхолаживание, и, следовательно, должен наблюдаться отрицательный высотной градиент температуры. Действительно, как видно из рис. 1.1, в тропосфере с высотой температура уменьшается.[ ...]

Механизм парникового эффекта заключается в следующем (рис. 20.2). Земля находится под воздействием потока излучения Солнца (основной энергетический вклад в поток космического излучения дает Солнце). Излучение Солнца близко по своему спектральному составу к излучению абсолютно черного тела при температуре около 6000 К. Атмосфера Земли, ее поверхность частично отражают падающее излучение, частично поглощают.[ ...]

Идущий от поверхности поток уходящей длинноволновой радиации убывает с высотой и достигает минимума на уровне тропопаузы или в 2-километровом слое над ней [124]. Вклад стратосферы в величину Ri, согласно [467], не превышает 3—10 %, что позволяет автору [298] отождествлять величины Ri с излучением абсолютно черного тела при температуре на уровне тропопаузы с точностью ±20 %. Одной из важнейших проблем анализа данных по длинноволновому излучению, так же как и при исследовании альбедо, является его чувствительность к изменениям приземной температуры воздуха. Обзор таких связей, имеющих вид многомерных линейных зависимостей, приведен в [155, 308], где даются числовые значения эмпирических коэффициентов. Исследование обширного материала, приведенного в [51], позволило установить, что полиномы выше первой степени не улучшают аппроксимации Ri(Ta).[ ...]

Из рис. 20 видно, что при температурах, которые могут иметь поверхности ограждений и оборудование кабин, энергия излучения видимых лучей (X = 0,4 -т-0,8 мкм) для излучающих нагретых поверхностей пренебрежимо мала по сравнению с энергией инфракрасного излучения (к — = 0,8 ч-2 мкм), т. е. при (—20) -т--г-(+100)° С максимум плотности потока излучения находится в инфракрасной области спектра для абсолютно черного тела (а. ч. т.). Для солнечных лучей, наоборот, этот максимум приходится’на видимую часть спектра.[ ...]

Молния интересна для пас как интенсивный источник излучения. Выясним эффективность преобразования электрической энергии в энергию излучения. Кл — прошедший по каналу заряд за время возвратного удара, 1 кВ • см- — напряженность электрического поля).[ ...]

По современным представлениям ученых, занимающихся проблемами происхождения и эволюции Космоса, Вселенной, на ранних этапах эволюции Вселенной не было ни планет, ни звезд, ни галактик, ни их скоплений. Была только более или менее однородная водородно-гелиевая плазма. Эти представления базируются не только на теоретических расчетах, но и на наблюдениях и анализе так называемого «реликтового» радиоизлучения Вселенной, которое представляет собой «выродившееся» по причине красного смещения излучение горячей плазмы, сохранившееся с той эпохи, когда никаких звезд и галактик не было. По интенсивности реликтовое излучение соответствует излучению абсолютно черного тела при температуре около 3 К.[ ...]

Электромагнитная ‘ радиация в области длин волн от 0,76 мкм до неопределенного верхнего предела, условно — до 500 или 1000 мкм. С одной стороны, И. Р. граничит в спектре с видимой радиацией, с другой — граничит или перекрывается с ультракороткими радиоволнами. И. Р. возбуждается преимущественно внутримолекулярными процессами, в отличие от видимого света, являющегося результатом преимущественно внутриатомных процессов. Лучи И. Р. преломляются меньше, чем лучи видимой и ультрафиолетовой радиации. В составе солнечной радиации почти вся И. Р. приходится на длины волн от 0,76 до 4 мкм, составляя при этом вне атмосферы почти 50% энергии всего потока радиации. Кривая распределения энергии в инфракрасной области солнечного спектра близка к спектру абсолютно черного тела при температуре 5200°. И. Р. в сравнении с радиацией других областей спектра наименее рассеивается в атмосфере и наиболее поглощается, особенно водяным паром. У земной поверхности доля И. Р. в солнечном спектре при больших высотах солнца составляет около 60% всего потока радиации, а при малых высотах — до 80%. В связи с этим доля И. Р. растет с географической широтой.[ ...]