大气对辐射的散射

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大气对辐射的散射


在光学性质均匀的介质中或两种折射率不同的均匀介质的界面上,无论光的直射、反时或折射,都仅限于在特定的一些方向上, 而在其余方向光强则等于零,我们沿光束的侧向观察就应当看不到光。但当光来通过光学性质不均匀的物质时,从侧向却可以看到光。这种现象叫做光的散射。

当我们避开太阳朝天空张望时,看到的是蔚蓝的天空,这就是说,在那个方向的天空有光线射入我们的眼帘,即从太阳发射过来的光线在天空的某个地方改变了方向,不然的话,我们所能看到的一切,就只不过是星际空间的黑暗或者是来自某个遥远星辰的亮光。原来,当光线穿过地球周围的大气时,它的一些能量就向四面八方反射,这样的过程就是散射。大气对太阳光的散射,也造成了许多绚丽光彩的大气光现象。

大气中的粒子与细小微粒(如烟、尘埃、雾霾、小水滴及气溶胶等)对大气具有散射作用。散射的作用使在原传播方向上的辐射强度减弱,增加了向其他各个方向的辐射。我们把辐射在传播过程中遇到小微粒而使传播方向改变,并向各个方向散开的物理现象,称为散射。散射现象的实质是电磁波传输中遇到大气微粒产生的一种衍射现象:

大气散射有以下三种情况:

(1)瑞利散射。当大气中粒子的直径小于波长1/10或更小时发生的散射。

(2)米氏散射。当大气中粒子的直径大于波长1/10小于波长的50倍时发生的散射。

(3)无选择性散射。当大气中粒子的直径大于50倍波长时发生的散射。这种散射的

特点是散射强度与波长无关,任何波长的散射强度相同,因此称为无选择性散射。