Ослабление инфракрасного излучения в атмосфере
Ослабление лучистой энергии в атмосфере порождается тремя процессами: молекулярным поглощением, молекулярным рассеянием неоднородными частицами.
Поглощением лучистой энерии в среде называется ослабление потока излучения вследствие преобразования в другие виды энергии. Рассеянием лучистой энергии в среде называется преобразование распространяющегося в среде потока излучения определенного направления в потоки всевозможных направлений. Поглощение, как и рассеяние, может быть частичным или полным.
Молекулярным поглощением излучением в атмосфере называется поглощение лучистой энергии молекулами оптически активных атмосферных веществ, а молекулярным рассеянием - рассеяние лучистой энергии отдельными молекулами и различно уплотненными неоднородностями групп молекул атмосферных газов.
Рассеянием излучений неоднородными частицами атмосферы называется рассеяние лучистой энергии твердыми или жидкими частицами в воздушной среде, из которых состоит дымка, туман, дождь, снег, и т. д.
Компоненты атмосферы, влияющие наиболее сильно на поглощение инфракрасного излучения: Н2О, СО2, СО, пыль.
Интегрально ослабление инфракрасного излучения в атмосфере оценивается по закону Бугера:
, (4.6)
где Фвых и Фвх - поток лучистой энергии на выходе и входе среды; D - дистанция прохождения инфракрасного излучения, км; m - показатель (коэффициент) затухания, 1/км.
Коэффициент затухания инфракрасного излучения в атмосфере в сильной степени зависит от длины волны излучения. Как видно из приведенной на рис. 4.7 зависимости m ( l ) , в спектральном инфра-красном диапазоне можно выделить два окна прозрачности атмосферы: ближнюю область (2,7 - 5,5 мкм) и дальнюю (8 - 14 мкм). Именно в этих областях спектра и работают инфракрасные координаторы и головки самонаведения БПЛА. Значение коэффициента затухания m зависит не только от l, но и от метеорологической дальности видимости (МДВ).
m , 1/км
2 4 6 8 10 12 14 l , мкм
Рис. 4.7
Под метеорологической дальностью видимости понимают дистанцию, на которой в дневное время (солнце за облаками) человеческий глаз замечает границу белой и черной зоны. МДВ колеблется от единиц метров (сильный туман) до десятков километров в хорошую погоду, соответственно значение m - от единиц до сотых и тысячных долей 1/км.
Распределение вероятности погодных условий (МДВ и плотности осадков) приведены в соответствующих атласах погоды по материалам статистической обработки данных метеорологических станций.