Закон смещения Вина

Длина волны, при которой энергия излучения абсолютно чёрного тела максимальна, определяется законом смещения Вина:

(9)

где:

T— температура в кельвинах,

λ_max — длина волны с максимальной интенсивностью в метрах.

4. Снег, как абсолютно чёрное тело.

Солнечная радиация имеет широкий диапазон длин воли - от коротковолновых фиолетовых лучен до длинноволновых красных, включая ультрафиолетовую и инфракрасную части спектра.

Излучает не только Солнце, но и сама Земля и ее атмосфера, подчиняясь общему закону Стефана - Больцмана для излучения любых тел, которая упоминалась ранее.

Излучение атмосферы в поверхности Земли преимущественно "красное", длинноволновое. Снег поглощает и отражает все перечисленные виды радиации.

Однако снег не может только поглощать и отражать внешние потоки радиационной энергии, не излучая сам. Он в любых условиях, даже при жесточайших морозах, излучает длинноволновую инфракрасную радиацию, невидимую глазом.[5]

Можно предполагать, что кипельно-белый снег очень далек по радиационным свойствам от черного тела и его б_T << 1. Многочисленные эксперименты в лабораторных и природных условиях дали парадоксальные результаты. Для только что выпавшего снега б_T= 0,985 - 0,995; для старого, б_T= 0,97 - 0,98. Снег излучает почти точно так же, как абсолютно черное тело. Более того, снег в этом смысле наиболее "черен" по сравнению со всеми другими природными образованиями на поверхности Земли.[5]

Объясняется это свойство тем, что поверхность снежного покрова имеет огромное количество пор сложной формы с очень маленькими "выходами" па поверхность. Поры снежного покрова играют, роль «черных» поглотителей.

Коэффициент излучательной способности "стареющего" снежного покрова падает, так как уменьшается количество поровых отверстий, выходящих на поверхность. Сами отверстия становятся крупнее за счет укрупнения зерен снега и его фирнизации. "Окна" расширяются и "сереют".

5. Солнце, как абсолютно чёрное тело.

С физической точки зрения Солнце — почти идеальное черное тело, спектральная плотность энергетической светимости которого описывается формулой Планка

(10)

Где

C1 = 3.74152*10⁸ Вт*м^-2*мкм⁴,

C1 = 1.43879*10⁴ мкм*К

Т — температура черного тела, К.

Эффективная температура поверхности Солнца 5778 К. Максимум спектральной яркости для черного тела такой температуры находится на ~500 нм, однако экспериментально измеряемый с высоким разрешением внеатмосферный абсолютный максимум спектральной яркости Солнца смещается в синюю область спектра до ~ 450 нм. Спектральная яркость Солнца — очень “изрезанная” функция, при этом в области ~ 450—480 нм она в среднем изменяется незначительно, т. е. если “загрубить” спектр солнечного излучения, то абсолютный максимум кривой сместится в область ~ 460—470 нм. Заметим, что в теоретических (численных) моделях атмосферы при расчетах с высоким спектральным разрешением используются исходные кривые спектральной яркости Солнца, имеющие максимум на ~ 450 нм.[6]

Солнечный спектр является непрерывным в крайне широком диапазоне частот: от низкочастотного радиоволнового, до сверхвысокочастотного рентгеновского и гамма-излучения. В спектре солнечного излучения, достигающего поверхности Земли, присутствуют линии Фраунгофера (поглощение химическими элементами в атмосфере Солнца в диапазоне 390—520 нм), а также теллурические линии и полосы, обусловленные поглощением компонентами атмосферы (преимущественно озоном, пара´ми воды и молекулярным кислородом).

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Поглощение волн чёрным телом.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Экспериментальные кривые излучения чёрного тела при различных температурах.

Дата добавления: 2015-11-28