Поле излучения Земли как планеты

DjVu

      В монографии обобщены результаты теоретических и экспериментальных исследований поля излучения Земли как планеты. Кратко обсуждены методы расчетов и измерений. Обстоятельно рассмотрены углевые и спектральные характеристики уходящего излучения для коротковолновой и длинноволновой радиации. Сделан обзор работ по проблеме радиационного баланса системы Земля — атмосфера. Значительное внимание уделено задаче о потоках уходящего излучения на поверхности различных ориентаций.
      Монография представляет интерес для студентов и аспирантов, специализирующихся — по метеорологии и физике атмосферы, а также специалистов, интересующихся вопросами спутниковой метеорологии, астронавигации и теплового баланса спутников.
     
      ПРЕДИСЛОВИЕ
      Появление искусственных спутников Земли вызвало большой интерес к исследованиям .поля излучения Земли как планеты. Этот интерес определяется целым рядом обстоятельств, из которых мы отметим здесь следующие. С одной стороны, до запуска высотных аэростатов, ракет и спутников возможности экспериментального изучения поля радиации за пределами земной атмосферы практически отсутствовали. С другой — информация об излучении Земли в космос имеет не только познавательное, но и важное практическое значение. В особенности это относится к спутниковой метеорологии, рассматривающей так называемые обратные задачи, сводящиеся к определению структурных характеристик и состава атмосферы по данным измерений уходящего излучения. В не меньшей степени сведения о поле уходящего излучения важны для решения важных технических проблем, связанных с разработкой спутников (проблемы теплового баланса спутников, астроориентации и астронавигации и др.).
      Спектральный диапазон излучения Земли в космос исключительно широк и охватывает промежуток от радиоактивных излучений до длинных радиоволн. В настоящей монографии рассмотрение ограничивается оптическим диапазоном от ультрафиолетовой до далекой инфракрасной области спектра. Дальнейшее ограничение состоит еще и в том, что обсуждаются лишь сведения о поле излучения, представляющем собой либо отраженную и рассеянную Землей в космос солнечную радиацию (так называемое коротковолновое уходящее излучение), либо тепловое излучение Земли (так называемое длинноволновое уходящее излучение).
      Именно эти излучения представляют наибольший интерес с точки зрения метеорологических приложений.
      В главе I (К. Е. Якушевская) обстоятельно рассмотрена методика и результаты вычислений углового и спектрального распределения уходящего длинноволнового излучения. Здесь же изложены сведения, характеризующие аналогичные результаты экспериментальных исследований,
     
      Глава II (G. А. Авасте) посвящена обсуждению данных расчетов и измерений уходящего коротковолнового излучения.
      Проблема теплового баланса Земли как планеты составляет содержание главы III (К. Я. Кондратьев).
     
      Глава IV (М. П. Федорова) знакомит читателя с основными сведениями о потоках уходящего излучения на поверхности различных ориентаций.
      Общая редакция монографии осуществлена К. Я. Кондратьевым.
      Авторы заранее признательны читателям, которые пришлют свои замечания и пожелания по адресу: Ленинград, В-53, 2-я линия, д. 23, Гидрометеоиздат.
     
      ГЛАВА 1
      УГЛОВОЕ И СПЕКТРАЛЬНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИННОВОЛНОВОГО УХОДЯЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
      Собственное тепловое излучение системы Земля—атмосфера в мировое пространство, называемое в метеорологии длинноволновым уходящим излучением, исследуется путем теоретических расчетов уже около тридцати лет. Поскольку уходящее излучение интересовало метеорологов лишь как составляющая теплового баланса нашей планеты, до последнего времени работы по уходящему излучению давали в основном сведения об интегральных (по всему спектру) потоках излучения в полусферу.
      С появлением метеорологических спутников возникла потребность в данных по спектральному и угловому распределению уходящей радиации. Эти данные оказались необходимыми для интерпретации радиационных измерений со спутников, для разработки оптических методов исследования атмосферы и для некоторых чисто прикладных задач.
      В последнее время выполнен уже целый ряд теоретических и экспериментальных исследований по угловому и спектральному распределению длинноволновой уходящей радиации. Цель настоящей главы состоит в том, чтобы подытожить полученные результаты.
      Прежде чем рассматривать закономерности углового и спектрального распределения длинноволновой уходящей радиации, обсудим приближенный способ расчета интенсивности собственного теплового излучения системы Земля— атмосфера для сферической Земли.