Поглощение ИК-излучения газами атмосферы и водяными парами

При прохождении инфракрасного излучения через атмосферу наблюдается избирательное поглощение излучения многоатомными молекулами газов и водяным паром. Избирательное, т. е. возникающее только при определенных длинах волн, поглощение объясняется тем, что оно происходит на тех волнах, частота которых является резонансной для молекул атмосферных газов. [c.35]

Воздух, напротив, поглощает и излучает длинноволновую радиацию относительно слабо. Если исключить облачность и дымку, то поглощение и излучение атмосферы определяются почти исключительно углекислым газом и водяным паром. Кроме того, излучение атмосферы уменьшается вследствие естественного понижения температуры с возрастанием высоты. Поэтому оно обычно меньше излучения земной поверхности. Таким образом, в нормальных условиях суммарный поток длинноволновой радиации, называемый эффективным излучением, направлен от Земли. Единственное заметное исключение составляют те случаи, когда над холодной поверхностью находятся относительно теплые облака или теплые воздушные массы. [c.42]

Земли привело бы в конечном счете к угасанию жизни. Именно поэтому значение парникового эффекта велико. Парниковое действие вызывается не за счет поглощения теплового излучения главными составными частями атмосферы (азотом и кислородом), а за счет таких ничтожных примесей, как водяной пар, углекислый газ и озон. Причем, судя по спектрам поглощения этих примесей, вода обнаруживает не столь большую поглощающую способность, как углекислый газ и озон. Парниковое действие главным образом падает на долю озона, парниковый эффект которого в два раза выше эффекта углекислого газа. В этой связи заслуживают специального рассмотрения вопросы, относящиеся к роли озона в биосфере. Озон появился в атмосфере вместе с кислородом примерно [c.613]

Известно, что в настоящее время радиационный режим атмосферы определяется присутствием в ней водяного пара, углекислого газа и аэрозоля. При этом влияние водяного пара на парниковый эффект является определяющим. Он поглощает большую часть теплового излучения поверхности Земли, понижая радиационную температуру уходящего излучения. Тем не менее часть излучения поверхности Земли в области окон прозрачности 4,8 8— 13 18 мкм теряется. Парниковый эффект водяного пара усиливается полосами поглощения углекислого газа и озона. Выпол- [c.201]

Исключительно важная проблема — обнаружение загрязнителей атмосферы и определение их концентрации. До недавних пор ИК-техника с этой целью почти не применялась. Содержание поллютантов, как правило, столь мало, что недоступно измерениям традиционными методами ИК-спектроскопии их поглощение явно недостаточно, если используются обычные ИК-кюветы, кроме того, поглощение атмосферной воды настолько велико, что практически забивает спектр поллютанта. Эти ограничения могут быть сняты применением фурье-спектроскопии. Агентство по защите окружающей среды США поставило задачу повысить чувствительность инфракрасного метода во-первых, поисками оптимальных кювет с большой длиной оптического пути, используемых вместе с фурье-спектрометрами во-вторых, искать способы минимизации помех из-за поглощения атмосферного водяного пара и, в-третьих, совершенствовать технику обогащения проб [37]. Для определения предельных обнаружимых концентраций поллютантов обратимся к известному соотношению (закон Бугера — Ламберта — Бера) ln o(v)//(v)=/i (v)Zp, где /o(v)—падающее излучение /(V)—излучение, прошедшее сквозь изучаемый слой газа с коэффициентом поглощения к( ) на частоте V при длине трассы I и парциальном давлении поглощающего газа р. Допустим, что надежно обнаружимым будет газ, дающий в спектре полосу поглощения с пиком, равным 10 % поглощения. Тогда 1п /о//=0,1. При известном коэффициенте поглощения и доступной длине трассы можно определить величину парциального давления поглощающего газа. Например, коэффициент / (v) в полосе поглощения 1050 см озона равен 10 атм 1 см- . Для того чтобы получить поглощение в 10% при использовании обычной лабораторной кюветы длиной 10 см, нужно иметь парциальное давление озона в ней 10 атм. Обычно давление озона-поллютанта составляет 10- атм, так что нужно повысить чувствительность системы обнаружения на 5 порядков. Для других поллютантов эта цифра может оказаться еще большей. [c.198]

Выясняя вопрос о том, как солнечный свет проникал через первичную атмосферу, надо сначала решить, какую модель этой атмосферы мы будем рассматривать. Основываясь на астрономических данных, приведенных в гл. V, можно думать, что первичная атмосфера содержала Нг, Кг, Н2О, СО2, Аг, СН4 и следы других газов наряду с небольшими количествами Ог и О3. Практически поглощение Нг, N2, Аг и СН4 в участке спектра от 160 до 250 нм столь незначительно, что им можно пренебречь. Следовательно, мы можем ограничиться изучением влияния водяных паров (Н2О), двуокиси углерода (СО2), кислорода (Ог) и озона (Оз). Чтобы рассчитать прохождение солнечного излучения через атмосферу известного состава, надо сначала узнать энергию излучения на разных длинах волн (фиг. 85). Надо знать коэффициенты поглощения в этих длинах волн и, кроме того, каково содержание разных газов в атмосфере, которую должно пройти излучение. Практически две последние величины всегда рассчитывают отдельно для разных газов, составляющих атмосферу, а данные для атмосферы в целом получают простым сложением. [c.329]

Подобно углекислому газу и водяным парам атмосферы ведет себя обычное стекло. При этом оно не только само поглощает тепловое излучение Земли, но и изолирует прилегаюищй к ней сло1( атмосферы. Тем самым создается возможность без применения искусственного отопления поддерживать в оранжереях и парниках температуру значительно более высокую, чем в окружающем воздухе. Еще лучшие результаты в том же направлении дают прозрачные пленки из ацетилцеллюлозы и некоторых других пластмасс. Изыскание веществ и материалов, характеризующихся резко различным отношением к поглощению солнечного и земного излучения, составляет одну из важных научно-технических задач, так как позволит максимально использовать солнечную энергию и рационально разрешить ряд проблем народного [c.89]

Для понимания природы и механизма парникового эффекта важно также знать, что вклад одного и того же компонента в общий поток излучения сильно зависит от его распределения в толще атмосферы. Проиллюстрируем это на примере трех главных "парниковых газов - паров воды, озона и СО2. Из рис. 3.1 видно, что полоса поглощения молекулы диоксида углерода с центром при 15 мкм в значительной степени перекрыта полосами водяного пара. Отсюда можно было бы сделать вывод, что роль СОа в поглощении радиации не столь уж и велика. Однако, если мы обратимся к рис. 3.3, на котором приведены полученные в ходе реальных наблюдений в январе 1972 г. вертикальные профили Н2О и О3, то увидим, сколь велик градиент концентрации паров воды. Напротив, диоксид углерода довольно равномерно перемешан в слое воздуха от примерно 1 до 70 км. Следовательно, выше 2-3 км главным поглотителем восходящего тепловогоИзлучения подстилающей поверхности может оказаться именно СО2, и это умозаключение подкрепляется представленными в табл. 3.2 результатами расчетов. [c.81]

Известно, что в настоящее время радиационный режим атмосферы определяется присутствием в ней водяного пара, углекислого газа и аэрозоля. При ЭТОМ влияние водяного пара на парниковый эффект является определяющим. Он поглощает большую часть теплового излучения поверхности Земли, понижая радиационную температуру уходящего излучения. Тем не менее часть излучения поверхности Земли в области окон прозрачности 4,8 8— 13 18 мкм теряется. Парниковый эффект водяного пара усиливается полосами поглощения углекислого газа и озона. Выполненные нами расчеты [22] показали, что для стандартной модели АНОС парниковый эффект для Земли составляет 33,2 К со сле- дующими вкладами по оптически активным газовым компонентам Н2О —20,6 К, С02 7,2 к, N20 — 1,4 К, СН4 —0,8 К, Оз — 2,4 К, NHз + фpeoны + N02 + l4 + 02+N2 — 0,8 К- [c.201]

Очевидно, что энергия, достигающая поверхности Земли, в некоторой степепи исчерпана из-за прохождения через атмосферу — слой воздуха, ныли, водяного нара и двуокиси углерода толщиной в 150 км. Пыль, водяной пар и двуокись углерода способны поглощать лучистую энергию. Однако поглощающее действие газов уменьшается ввиду того, что большая часть солнечного излучения, испускаемая при 6000° С, приходится па меньшие длины волн, чел1 диапазоны поглощения двуокиси углерода и воды, так что газы атмосферы почти прозрачны для солнечного излучения. Однако на излучение Земли они оказывают воздействие. Температура земного излучения намного ниже, чем температура Солнца, поэтому само излучение происходит при больших длинах волн. Эти длины волн перекрывают спектры поглощения двуокиси углерода и водяпого пара, так что значительная часть земного излучения поглощается атмосферой и вновь излучается на зедшю. Это явление обычно называют эффектом оранжереи , так как прохождение солнечной энергии сквозь стекло и последующее отражение от стекла вторичного излучения, направленного из оранжереи, содействует поддержанию в ней надлежащей телшературы в холодную погоду. [c.405]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология