Taivaan hajasäteily

Taivaan hajasäteily on auringon säteilyä , joka saavuttaa maan pinnan sen jälkeen , kun se on hajotettu ilmakehän molekyylien tai kiinteiden hiukkasten avulla . Kaikesta ilmakehään sirottavasta auringon säteilystä noin kaksi kolmasosaa saavuttaa lopulta maan hajasäteilynä (jos aurinko on korkealla horisontin yläpuolella, vähintään 25 % tulevasta säteilystä on sironnutta).

Pääasialliset valonsirontamekanismit ilmakehässä ( Rayleigh scattering , Mie scattering ) ovat elastisia, eli kun näin tapahtuu, säteilyn suunta muuttuu aallonpituutta muuttamatta.

Miksi taivas on sininen?

Taivas näyttää siniseltä, koska ilma hajottaa lyhyen aallonpituuden valoa enemmän kuin pitkän aallonpituuden valoa. Rayleigh-sirontaintensiteetti , joka johtuu ilmakaasumolekyylien määrän vaihteluista valon aallonpituuksiin verrannollisissa tilavuuksissa, on verrannollinen , missä on aallonpituus, eli näkyvän spektrin violetti osa on sironnut noin 16 kertaa voimakkaammin kuin punainen. . Koska sinisellä valolla on lyhyempi aallonpituus, näkyvän spektrin lopussa se siroaa ilmakehässä enemmän kuin punainen. Tästä johtuen Auringon suunnan ulkopuolella oleva taivaan osa on väriltään sinistä (mutta ei violettia, koska säteilyn intensiteetti aurinkospektrissä on epätasainen ja spektrin violetin osan intensiteetti on siinä pienempi, ja myös silmän vähemmän herkkyydestä violetille ja enemmän siniselle, mikä ärsyttää verkkokalvon siniherkkien kartioiden lisäksi myös punaiselle ja vihreälle valolle herkkiä kartioita). ${\displaystyle 1/\lambda ^{4))$ $\lambda$

Auringonlaskun ja aamunkoiton aikana suora auringonvalo etenee tangentiaalisesti maan pintaan, joten valon kulkema polku ilmakehässä on paljon pidempi kuin päivällä. Tästä johtuen suurin osa sinisestä ja jopa vihreästä valosta hajoaa sivuille suorasta auringonvalosta, joten auringon suora valo sekä sen valaisemat pilvet ja taivas lähellä horisonttia on maalattu punaisilla sävyillä .

Jos ilmakehän koostumus on erilainen, esimerkiksi muilla planeetoilla, taivaan väri, myös auringonlaskun aikaan, voi olla erilainen. Esimerkiksi Marsin taivaan väri on punertavan vaaleanpunainen [1] .

Sironta ja absorptio ovat pääasialliset syyt valon voimakkuuden heikkenemiseen ilmakehässä. Sironta vaihtelee sirottavan hiukkasen halkaisijan ja valon aallonpituuden suhteen funktiona . Kun tämä suhde on pienempi kuin 1/10, tapahtuu Rayleigh-sironta, jossa sirontakerroin on verrannollinen . Suuremmilla sirontahiukkasten koon ja aallonpituuden suhteilla sirontalaki muuttuu Gustave Mi -yhtälön mukaisesti ; kun tämä suhde on suurempi kuin 10, geometrisen optiikan lakeja voidaan soveltaa riittävällä tarkkuudella käytännössä . ${\displaystyle 1/\lambda ^{4))$

pilvisen taivaan alla

Pilvisellä säällä suurin osa suorasta auringonvalosta ei pääse maahan. Se, mikä tulee läpi, taittuu ilmassa suspendoituneiden vesipisaroiden vaikutuksesta. Pisaroita on monia, ja jokaisella on oma muotonsa ja siksi ne taittuvat omalla tavallaan. Toisin sanoen pilvet sirottavat valoa taivaalta, ja sen seurauksena valkoinen valo saavuttaa maan. Jos pilvet ovat suuria, osa valosta imeytyy ja taivaan väri on harmaa.

Säteily sironnan aikana ei juurikaan muutu spektrin koostumuksessa: pilvien vesipisarat ovat suurempia kuin aallonpituus, joten koko näkyvä spektri (punaisesta violettiin) on hajallaan suunnilleen tasaisesti. Säteilyn voimakkuus vaihtelee (arvioitu) 1/6:sta suoran auringonvalon intensiteetistä suhteellisen ohuille pilville ja 1/1000 paksuimpien ukkospilvien osalta.

lähtöpisteitä

Koska Rayleigh-sironnassa sironnut valo on kokonaan tai osittain polarisoitunut (sirontakulmasta riippuen), taivaanpuoliskolla on neljä pistettä, joista tuleva säteily on polarisoimatonta .

Löytäjän mukaan nimetty piste Arago (A), jos sumua ja sumua ei ole, sijaitsee 20 ° aurinkopisteen yläpuolella, ja sumuisessa ilmassa se sijaitsee korkeammalla. Siksi sen sijainnin mukaan määritetään ilmakehän sumuisuusaste.
Babinetin vuonna 1840 löytämä Babinetin piste (Ba) sijaitsee 15°–20° Auringon yläpuolella, mutta sitä on vaikea havaita aurinkolevyn läheisyyden vuoksi.
Brewsterin piste (Br), jonka Brewster löysi vuonna 1840, sijaitsee 15°–20° Auringon alapuolella, mutta sitä on vaikea havaita aurinkolevyn läheisyyden vuoksi.
Neljäs piste (IV) on auki korkealla ilma-aluksesta tarkasteltuna. Se sijaitsee 20° aurinkopisteen alapuolella.

Kuva

Sininen taivas ja valkoiset pilvet.
Auringonlasku. Punainen taivas lähellä aurinkoa haalistuu siniseksi poispäin siitä.
Pilvinen taivas. Taivaan sininen väri haihtuu sumussa, mutta ei kokonaan. Siksi sinertävä sävy
Taivas harmaiden pilvien peitossa .
Auringonlasku Marsissa .

Katso myös

Huomautuksia

↑ Kathy Miles. Marsin taivas: Stargazing from the Red Planet (englanniksi) . Tähtitaivas. Haettu 24. lokakuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 3. marraskuuta 2012.