Прозрачность атмосферы

Земная атмосфера существенно влияет на электромагнитные излучения, приходящие из космоса, и прежде всего от Солнца. Атмосфера сильно поглощает значительную часть излучений. В сущности имеется два «окна». Это «окно», пропускающее видимые и инфракрасные лучи (длина волн от 0,3 до 14 мкм с полосой поглощения от 5 до 8 мкм), и «радиоокно», пропускающее волны от мм до 30 м (с полосами поглощения 2,5 и 5 мм, присущими молекулам кислорода, и 0,16 и 1,35 мм, присущими молекулам водорода).

Существование первого окна, несомненно, определило строение человеческого глаза. С другой стороны-, отсутствие у человека органов, воспринимающих метровые электромагнитные волны, можно объяснить незначительной интенсивностью естественных волн этого диапазона в земных условиях.

Так как показатель преломления газа зависит от его плотности, а плотность атмосферы с высотой убывает, то атмосфера представляет среду с непрерывно возрастающим (при приближении к Земле) показателем преломления. Поэтому лучи света, идущие от небесных тел, например от звезд, в атмосфере искривляются. А так как мы судим о направлении на источник Света по направлению луча, приходящего в наш глаз, то звезды кажутся нам приподнятыми над горизонтом (рис. 6.1). Поэтому восход (и закат) небесных тел происходит раньше (и соответственно позже) их действительного появления над горизонтом (и ухода за горизонт). Таким образом, день длится примерно на пять минут больше, чем он длился бы в отсутствие преломления в атмосфере. Высота подъема звезды (у горизонта) достигает 35' (на рис. 6.1 угол сильно преувеличен).

Случайные колебания плотности атмосферы нарушают прямолинейность распространения света от звезды. Если плоский фронт световой волны попадает в область, где показатель преломления случайно беспорядочно меняется, то фронт приобретает выпуклости и вогнутости (рис. 6.2), вследствие чего происходит перераспределение светового потока: кое-где он концентрируется, кое-где ослабевает. Так как переходы от концентрации к ослаблению происходят часто, то глаз наблюдает мерцание звезд.

Однако планеты, угловые размеры которых больше, чем звезд, не мерцают — условия прохождения через атмосферу лучей от разных участков планетного диска достаточно различны, и в среднем лучи всегда доходят до глаза наблюдателя.

 

Рис. 6.1

Рис 6.2

Если распределение плотности воздуха испытывает заметное местное отклонение от нормы, то это может сопровождаться явлениями миража. В частности, когда в жаркий день воздух над асфальтированным шоссе перегревается, то показатель преломления может приобрести местный аномальный ход. В результате луч, идущий сверху, может испытать искривление у поверхности Земли (рис. 6.3) и попасть в глаз наблюдателя, которому покажется, что на поверхности шоссе образовалась лужа, от которой и отражается участок небесного свода. При приближении к этому месту оказывается, что шоссе сухое, а мираж может снова появиться вдали.