Atmosfärisk optik

Atmosfärisk optik  är en gren av atmosfärsfysik som studerar utbredningen av optisk strålning i atmosfären . Atmosfärisk optik undersöker de fysikaliska och kemiska processer som bestämmer atmosfärens optiska tillstånd, mekanismerna för klimatbildning och förändring baserat på de optiskt signifikanta komponenterna i atmosfären, såväl som de processer i atmosfären som bestämmer strålningsregimen och klimatet i atmosfären. jorden. Inom ramen för fysisk optik utvecklas även metoder för att studera miljön .

Sektioner av atmosfärisk optik inkluderar molekylär spektroskopi, fortplantning av optiska vågor, atmosfärisk korrigering, fjärrdiagnostik av miljön, utveckling av optiska egenskaper under påverkan av naturliga och antropogena faktorer.

Atmosfärisk optik är nära besläktad med studiet av optiken hos kolloider och aerosoler, planetatmosfärer, havets optik, strålningsvärmeöverföring etc. [1] Atmosfärisk optik är förknippad med upptäckten av fenomenet strålningsspridning, bestämningen av Avogadro-talet , beviset på atmosfärens molekylära struktur och den kinetiska teorin för gaser , etc. [2] Atmosfärisk optik kan användas för att lösa problem inom fysikalisk kemi, astrofysik , oceanologi , teknologi [1] , meteorologi , transport, jordbruk. teknik, ljusteknik, balneologi, astrofysik, etc. [2]

Historik

Atmosfärisk optik är en av de äldsta vetenskaperna, den uppstod för flera tusen år sedan, när människan först började systematisera sina observationer av himlen. Fram till början av 1900-talet använde atmosfärisk optik främst visuella observationsmetoder, forskare var främst intresserade av fenomenologiska fenomen: gryningar , regnbågar , glorier , kronor , gloria , hägringar , falska solar [1] , himlens färg [2] och moln. Dessa fenomen uppstår under spridningen av ljusstrålar från solen i atmosfären och är starkt beroende av strålningens våglängder. [3] . Modern atmosfärisk optik studerar utbredning, transformation och generering av elektromagnetiska vågor i ett brett spektrum av våglängder: från ultraviolett till radiostrålning [4] .

Illusionen om solens och månens ändrade storlek nära horisonten

På IV-talet. före Kristus e. Aristoteles skrev i sin " Meteorology " om illusionen av en ökning av storleken på solen, månen, konstellationer och andra objekt på himlen som är nära horisonten (den ungefärliga skillnaden i storlek når 3-4 gånger). Aristoteles förklarade denna illusion med astronomisk brytning , det vill säga ökningen av storleken på föremål som skapas av atmosfären. På 200-talet förklarade Ptolemaios illusionen genom att säga att det inte finns någon sekvens av mellanliggande föremål på avståndet från en person till månen, så månen dyker upp mer vid horisonten. På 1000-talet föreslog den arabiske forskaren Alhazen i sin optikbok att illusionen uppstår i det mänskliga huvudet och är ett subjektivt fenomen. På 1200-talet förklarade Roger Bacon , Witelo och John Peckham, baserat på Alhazen, illusionen med de psykofysiologiska dragen i vår vision, och bekräftade därmed Alhazens teori och förkastade Ptolemaios teori. Nuförtiden förklaras denna illusion av det speciella med mänsklig perception. För en person ser himlen ut som en tillplattad kupol, på vilken alla himlaobjekt finns. I denna projektion verkar objekt nära horisonten mer avlägsna än de som ligger i zenit. Därför ökar ett objekt av samma storlek visuellt när det projiceras mot horisonten och minskar - när det projiceras till zenit [3] . Men i Helen Ross (2002) bok The Riddle of the Lunar Illusion, som undersöker olika teorier för att förklara illusionen, drar författaren slutsatsen att "ingen enskild teori har vunnit" [5] .

Fråga om färgen på himlen och solen

På 1500-talet förklarade Leonardo da Vinci himlens blåhet med att den vita luften mot världsrymdens mörka bakgrund verkar blå. L. Euler menade (1762) att "luftpartiklarna själva har en blåaktig nyans och i den totala massan skapar en intensiv blå". I början av 1700-talet förklarade I. Newton himlens färg genom interferensreflektion av solljus från de minsta vattendroppar, alltid svävande i luften. Frågan om den blå himlen oroade forskarna så mycket att de genomförde experiment på spridningen av ljus i vätskor och gaser. Detta bevisas av titlarna på deras verk: "Om himlens blå färg, ljusets polarisering av molnig materia i allmänhet" av D. Tyndall , "Modellering av himlens blå färg", etc. [3] fysikerna Rayleigh , L. Och Mandelstam et al. De förklarade himlens blå färg med det faktum att ljus med kortare våglängder (den blå delen av det synliga spektrumet) sprids bättre av fluktuationer i luftdensiteten (slumpmässigt placerade koncentrationer och sällsynthet) . 1908 och 1910 utvecklades teorin om ljusspridning genom luftfluktuationer av M. Smoluchowski och A. Einstein [1] .

Purkyne effekt

År 1818 uppmärksammade Jan Purkinė förändringen i uppfattningen om färgkombinationer i skymningen. Till exempel, om du tittar på två blommor en klar solig dag: en röd vallmo och en blå blåklint, då har båda ljusa färger, vallmo verkar vara ännu ljusare. Men på natten ser allt annorlunda ut: vallmo ses nästan svart och blåklinten är ljusgrå. Denna effekt fick namnet Purkyne. Effekten är förknippad med en förändring i belysningen av föremål och förklaras av synlighetskurvan för skymningsseende. Den röda färgen ligger utanför synlighetskurvan och förblir därför omöjlig att urskilja i skymningen, varför vallmo ser svart ut. Samtidigt blir blåklinten ljusgrå, eftersom stavapparaten i ögats näthinna, som arbetar i skymningen, är färglös (akromatisk) [3] .

Redovisning av polarisering i ljusspridning

Att redogöra för polarisation i beräkningar av ljusspridning är nödvändigt, eftersom spridningen av ljus starkt beror på dess polarisation. Dessutom är problemet med multipel spridning av ljus utan korrekt övervägande av dess polarisation illa ställt. År 1852 fastställde J. G. Stokes de nödvändiga parametrarna för att beskriva polariseringen av en ljusstråle, vilka har additivitetsegenskapen för icke-koherenta (icke-störande) strålar. 1946 använde G. V. Rozenberg dessa parametrar i problem med atmosfärisk optik. Rozenberg och institutets personal mätte för första gången alla komponenter i spridningsmatrisen både för ytluft och för svag dimma [6] .

År 1890 föreslogs en ekvation på vilken metoden för att beräkna fördelningen av ljusstyrka och polarisation över himlen är baserad, med hänsyn till den multipla spridningen av ljus och reflektion från jordens yta. Det kallas för "överföringsekvationen". Det föreslogs först av den ryske fysikern O. D. Khvolson . När man överväger en molnfri himmel är inverkan av multipel spridning försumbar. Men när man överväger moln, som är mycket grumliga miljöer, är multipel spridning en viktig faktor. Utan denna faktor är det omöjligt att korrekt beräkna reflektionen, transparensen av molnen och ljusregimen inuti dem.

E. S. Kuznetsov (1943–1945) gav upp försöket att få en analytisk lösning på ekvationen, eftersom ett stort antal faktorer måste tas med i beräkningen vid beräkning av sikt. Han löste problemet med metoden för successiva approximationer i numerisk form och studerade konvergensen av successiva approximationer. Tillsammans med B. V. Ovchinsky (1949) erhölls också detaljerade tabeller över atmosfärisk ljusstyrka för olika optiska tjocklekar, albedovärden och olika höjder på solen [6] . En omfattande studie av både olika faktorer som påverkar lutningssiktområdet och de teoretiska grunderna för dess beräkning utfördes av V. A. Kratt 1946. De sovjetiska forskarna V. A. Ambartsumyan (1941–1943, erhöll ekvationer för att direkt bestämma ljushetskoefficienterna för en reflekterad stråle), V. V. Sobolev (1956, utvecklade en metod för att beräkna glöden hos grumliga medier med ett godtyckligt arrangemang av strålningskällor) arbetade med detta ämne; Den indiske vetenskapsmannen S. Chandrasekhar (1950) och andra [1] .

Studierna av himlens ljusstyrka och polarisering utfördes av sådana sovjetiska forskare som V. G. Fesenkov , I. I. Tikhanovsky, E. V. Pyaskovskaya- Fesenkova himlen kan tolkas med hänsyn endast till spridningen av direkt solljus. Detta beror på transparensen av atmosfär för synlig strålning ), GD Stamov [6] och deras elever. I studier av genomskinligheten av moln, lägre lager av atmosfären, deltog dimma: A. A. Lebedev, I. A. Khvostikov, S. F. Rodionov; de amerikanska vetenskapsmännen D. Stretton och G. Houghton; Franska vetenskapsmän: E. och A. Vasey, J. Bricard [1] .

Redovisning av aerosol vid ljusspridning

Vid spridning av ljus är det nödvändigt att ta hänsyn till dammhalten i den verkliga atmosfären med aerosol (naturlig typ: droppar av vatten och vattenlösningar, etc.; antropogen typ: partiklar av organiskt och mineraldamm, sotpartiklar, etc.) . Teorin om spridning och absorption av ljus av aerosolpartiklar utvecklades av G. Mi (1908). Teorin beskriver ljusets absorptions- och spridningsegenskaper genom partiklar av alla storlekar och brytningsindex. Det har fastställts att dämpningen av de infallande strålarna beror på molekylär och aerosolspridning. En ljusstråle som sprids av en aerosol beskrivs av fyra egenskaper: graden av elliptisk polarisation, intensiteten, graden av polarisation och vinkelläget för planet för maximal polarisation. Detta beskrivs av de additiva Stokes-parametrarna, som kallas: fjärderangsmatrisen av Stokes-parametrarna eller ljusspridningsmatrisen [2] .

Bildandet av aerosoler i atmosfären orsakas av mänsklig produktionsverksamhet, skogsbränder, vulkanutbrott, biologiska processer och andra orsaker. En framträdande plats i bildningen av aerosoler upptas av gaser som svaveldioxid (SO 2 ), vätesulfid (H 2 S), ammoniak (NH 2 )[ specificera ] . Innehållet av aerosolpartiklar i stratosfären ökar när kraftiga vulkanutbrott äger rum, vilket leder till en förändring av stratosfärens optiska egenskaper, som stannar kvar i den i ett till två år efter utbrottet [4] .

Teorin om spridning och absorption av ljus av aerosolpartiklar kompletterades och utvecklades av de sovjetiska forskarna V.V. Shuleikin ( 1924 ) , V.A. van Hulst (1957). Det visade sig att karaktären av spridning beror på förhållandet mellan partikelradien och våglängden och på partikelns substans. Enligt Rayleighs teori beter sig ett ämnes molekyler på samma sätt som små partiklar, men allt förändras med en betydande ökning av partikelstorleken. I det här fallet försvagas spridningens beroende av våglängden och det visar sig att stora partiklar sprider ljus neutralt. Detta faktum förklarar den vita färgen på molnen, eftersom molndropparnas radier är 10-20 gånger större än våglängden för synligt ljus. Himlens vitaktiga färg förklaras också av att luften innehåller damm eller vattendroppar [1] .

Aerosoler i moln, regn och snö

1936 upptäcktes att molnen på Elbrus har olika spektrala beroenden. Det antogs att förutom vanliga droppar (med en radie på 5–10 mikrometer) finns ett stort antal submikroskopiska partiklar (med en radie på 0,1 mikrometer, det vill säga aerosoler) i Elbrus moln. A. A. Lebedev, V. I. Chernyaev (1936), E. I. Bocharov (1955), V. E. Zuev (1966) och andra anställda arbetade med detta ämne [6] .

1953 studerade E. A. Polyakov och K. S. Shifrin (1953) [6] regnens genomskinlighet för synlig strålning .

1960 studerade I. L. Zelmanovitj insynen i snöfall [6] .

Ljusfenomen i atmosfären som tecken på kommande väder

Det gjordes ständigt försök att upprätta direkta kopplingar mellan himlens ljusfenomen och väderomslag. År 1924 publicerades en monografi av P. I. Brounov , där frågor ställdes relaterade till studiet av vädertecken från atmosfärens ljusfenomen. Boken systematiserar observationerna av G. A. Tikhov , G. I. Wild , B. I. Sreznevsky och andra författare. Boken etablerar ett antal empiriska mönster [6] . Denna riktning fick dock inte mycket vidareutveckling. Ändå kan man genom att studera optiska fenomens fysik och studera de fenomen som orsakar väderförändringar försöka hitta ett samband mellan väder och optiska fenomen [1] .

Synlighet

I. I. Tikhanovsky (1927, utvecklade en siktmätare), V. V. Sharonov (1934, utvecklade en rökmätare), E. S. Kuznetsov (1943), B. V. Ovchinsky (1943), O. D. Barteneva, N. G. Boldyrev och andra. Instrument för att mäta sikt skapades, såsom DM-7 (1948), IV-GGO (1953), nefelometrar KOL-8 och KOL-10, transparensregistrator M-37 (1960, använd för flygplatser), en speciell polariserande siktmätare M-53 (1963) och andra [6] .

Överföring av termisk strålning

Överföringen av värmestrålning är en av huvudfaktorerna för värmeöverföring i atmosfären. Termisk strålning ligger i intervallet från 3 till 50 μm och dess inverkan kan ofta försummas i studier i en "ren" atmosfär, eftersom spridningseffekten inte är signifikant för långa vågor. Samtidigt visar sig beräkningen av överföringen av termiska vågor i en verklig atmosfär vara mödosam, eftersom det finns gaser i atmosfären med starka absorptions- och emissionsband i spektrumet. I synnerhet är dessa spektra för sådana absorberande gaser som vattenånga (H 2 O), koldioxid (CO 2 ), ozon (O 3 ) och andra växthusgaser . Uppgiften kompliceras av det faktum att spektrumet av dessa gaser kan förändras med temperatur och tryck, och därför är mycket varierande i en verklig atmosfär. För första gången analyserades detta problem av A. V. Libedinsky (1939) [6] . Även ämnet termisk strålningsöverföring behandlades av sovjetiska forskare V. G. Kasrov, B. S. Neporent, som föreslog en metod för att bestämma innehållet av vattenånga i atmosfären [6] ), E. M. Feigelson och amerikanska forskare - D. Howard och R Bra [ 1] .

K. Ya. Kondratiev utförde detaljerade beräkningar på detta ämne (1949, 1950, 1956, 1966). Monografin, som publicerades 1956, behandlade frågorna om strålningsvärmeöverföring i atmosfären: data om spektrumet av absorberande gaser, metoder för att mäta strålningsflöden, ungefärliga beräkningsmetoder, resultat av beräkningar och mätningar av termiska strålningsflöden i atmosfären. Hans verk - en monografi om solens strålningsenergi (1954) och en bok om strålningsvärmeöverföring (1956) - innehåller en genomgång av forskning inom området aktinometri och atmosfärisk optik [6] .

1962 och 1964 beräknade K. Ya. Kondratiev, K. E. Yakushevsky, M. S. Malkevich och L. N. Koprov fördelningen av energi över spektrumet och vinkelstrukturen för jordens strålning. Dessa beräkningar gör det möjligt att bedöma noggrannheten i orienteringen av en artificiell jordens satellit inom området för termisk strålning, samt att bestämma noggrannheten för strålningsflöden från mätningar av ljusstyrka från sidan av en artificiell jordsatellit. [6] .

Överföringen av termisk strålning studeras på olika höjder, observationer har gjorts bland annat över Antarktis . För dessa ändamål utvecklades en aktinometrisk radiosonde för att få systematisk information om flöden av termisk strålning [6] .

Anmärkningsvärda händelser

Atmosfärisk optik förklarar ett stort antal synliga fenomen i atmosfären på jorden och andra planeter. Så himlens blå färg beror på Rayleigh-spridning . Halon förklaras av ljusspridningen av iskristaller och andra partiklar i atmosfären [7] . Hägringar förklaras av det faktum att ljusstrålarna böjs på grund av fluktuationer i lufttemperaturen och därigenom flyttar bilden av föremålet. Fatamorgana förklaras av temperaturinversion [8] . Regnbågen förklaras av en kombination av inre reflektion och dispersiv brytning av ljus i regndroppar [9] .

Parhelion

Parhelion är en typ av halo som ser ut som en "falsk sol" på solens nivå. Effekten uppstår som ett resultat av brytningen av solens ljus i atmosfärens iskristaller. I atmosfären hos gigantiska gasplaneter som Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus kan moln av ammoniak , metan och andra ämnen bildas. Iskristaller av sådana ämnen kan skapa glorier med fyra eller fler falska solar. .

Mirage

En hägring är ett optiskt fenomen i atmosfären där ljusstrålar böjs på ett sådant sätt att bilden av ett föremål rör sig.

Till skillnad från hallucinationer är en hägring ett verkligt optiskt fenomen som kan fångas på kamera, eftersom ljusstrålarna faktiskt bryts och bildar den falska bilden som ses i en hägring. En sorts hägring är fata morgana , bestående av flera former av hägringar, då avlägsna föremål ses upprepade gånger och med olika förvrängningar.

Fata Morgana

Fata Morgana är en mycket komplex form av hägring som är synlig i ett smalt band strax ovanför horisonten. Namnet kommer från Morgana the Fairy , en av karaktärerna i Arthurlegenderna . Enligt legenden skapas denna hägring av en häxa. Den visar upp sagoslott i luften eller icke-existerande landområden som är utformade för att locka sjömän i döden.

Fata Morgana kan ses på land eller till havs, i polarområden eller i öknar. Denna typ av hägring kan inkludera nästan alla slags avlägsna föremål, inklusive fartyg, öar och kustlinjer.

Mirage ser ut som ett omvänt föremål. Detta optiska fenomen uppstår på grund av att ljusstrålar böjs kraftigt när de passerar genom luftlager med snabbt växlande temperaturer längs temperaturen i en temperaturinversion , som bildar en atmosfärisk vågledare. Vid lugnt väder bildar ett lager av mycket varmare luft som ligger ovanför ett lager av kall tät luft (temperaturinversion) en atmosfärisk kanal som fungerar som en refraktiv lins och skapar en inverterad bild [11] .

Green Beam

En grön stråle är ett optiskt fenomen som inträffar strax efter solnedgången eller före soluppgången och ser ut som en blixt av grönt ljus som varar i flera sekunder. Den gröna strålen kan observeras både från månen och på ljusa planeter vid horisonten, inklusive Venus och Jupiter [12] [13] .

Ny jordeffekt

New Earth-effekten är en polär hägring och beror på den höga brytningen av solljus och temperaturskillnader. Effekten är att solen går upp tidigare än sin verkliga tid. Beroende på den meteorologiska situationen representeras solen som en linje eller en kvadrat. Den första personen som beskrev detta fenomen var Gerrit de Veer , en medlem av Novaja Zemlja-expeditionen. Namnet på fenomenet gavs av namnet på platsen för expeditionen [14] .

Twilight Rays

Crepuskulära strålar är nästan parallella solljusstrålar som passerar genom jordens atmosfär, men som verkar divergera på grund av linjärt perspektiv. Crepuskulära strålar kan ibland ses under vattnet, särskilt i arktiska områden. De kommer fram från ishyllor eller sprickor i isen [15] .

Astronomisk brytning

Detta är brytningen i atmosfären av ljusstrålar från himmelska kroppar, som sker på ett sådant sätt att stjärnans faktiska position är lägre än den observerade. Av denna anledning räknar seglare inte från stjärnorna när de är 20° eller lägre över horisonten. Och astronomer observerar bara stjärnor som ligger högt på himlen.

Blå måne och grön sol

Stjärnans okaraktäristiska färg kan observeras när ljuset sprids av stora partiklar suspenderade i atmosfären, såsom damm, rök eller vattenånga. I det här fallet, till skillnad från fallet när ljus passerar genom ren luft, sprids ljus med lång våglängd (röd, orange, gul) från solen eller månen starkare än ljus med kort våglängd (blått, blått, grönt).

Exempel:

1. Solen kan ses grön under sand- eller dammstormar eller efter dem, när det finns ett stort antal fina dammpartiklar i atmosfären. I det här fallet kan solen få en gulaktig eller till och med rödaktig färg.
2. Om du tittar på solen under dagen genom ångmoln med små droppar (det vill säga i dess första ögonblick), så kan du observera den blå solen [3] .
3. Månens eller solens blå färg uppstår vid soluppgång eller solnedgång, när det kommer rök från ett intensivt explosivt vulkanutbrott eller under starka bränder. Till exempel, denna effekt registrerades den 26-28 september 1951, när rök från enorma skogsbränder spreds över Europa, samtidigt i Kanada kunde en blå sol observeras vid soluppgången. 1985, efter utbrottet av vulkanen Mauna Loa på Hawaiiöarna, kunde en blå stigande måne observeras. Denna färgning av solen eller månen vid soluppgång eller solnedgång skedde också under andra intensiva vulkanutbrott.

Molnfärg

Molnens färg säger mycket om de processer som äger rum inuti molnet. Täta moln i troposfären uppvisar hög reflektivitet (70 % till 95 %) över hela det synliga spektrumet. Fina vattenpartiklar ligger nära varandra; solljus, som sprider sig på dem, kan inte tränga långt in i molnet och slocknar snabbt, vilket ger molnet en karakteristisk vit färg. Droppar på moln tenderar att sprida ljus mer effektivt, så intensiteten av solstrålningen minskar. Som ett resultat kan färgen på molnbasen ändras från ljus till mycket mörkgrå, beroende på molnets tjocklek och mängden ljus som reflekteras eller överförs till observatören [16] .

Om molnet är tillräckligt stort och dropparna är tillräckligt långt ifrån varandra, så reflekteras inte ljuset som kommer in i molnet utan absorberas. Denna process av reflektion och absorption ger molnen nyanser av färg som sträcker sig från vitt till svart [17] .

Molnets blågrå färg är resultatet av ljusspridningen i molnet. I det synliga området av spektrumet sprids ljusstrålar med kort våglängd (blå och grön) lättare av vattendroppar, medan långvågiga (röda och orangea) strålar absorberas. Den blåaktiga färgen indikerar det förestående regnet [18] .

Den grönaktiga nyansen i molnet finns när solljuset sprids på isflaken. Om cumulonimbusmolnen blir gröna, så är detta ett tecken på att det kommer att bli ett kraftigt åskväder, kraftigt regn, hagel, starka vindar och möjligen en tromb [19] .

Den gulaktiga färgen på molnen observeras vanligtvis på sommaren när skogsbrandsäsongen är igång. Den gula färgen beror på förekomsten av föroreningar i röken. Molnets gulaktiga färg beror på närvaron av kvävedioxid , så det kan ibland ses i stadsområden med höga nivåer av luftföroreningar [20] .

Röda, orange och rosa moln förekommer vid soluppgång och solnedgång och är resultatet av solljusets spridning i atmosfären när solens höjd är mindre än 10 grader. Moln reflekterar långvågiga ospridda strålar av solljus, som är dominerande under dessa timmar [19] .

Molnbländning

Moln kan skimrande : gröna, lila-röda, blå, etc. Sådana iriserande moln visas under alla årstider, men särskilt ofta på hösten. De kan observeras nära solen. Cumulus, cumulonimbus och stratocumulus visar regnskimrande endast i kanterna. Strålande, vita, cirrocumulus- och altitudecumulus-moln, särskilt de med linsform, som snabbt dyker upp före eller efter en storm, visar den vackraste iriseringen. Färger är ordnade i band, ränder och "ögon". Iriserande är också synligt när molnet snabbt ändrar form strax före eller omedelbart efter stormen [21] .

Färgglada moln på Jupiter

Gasjätten Jupiter är känd för sina färgglada moln. Jupiters atmosfär har en temperatur på −153°C, vid vilken atmosfären bör vara färglös. Molnens färgstarka färg kan förklaras av att väteföreningar stiger upp från atmosfärens varma lager till det övre kalla lagret och färgar det därigenom. Färgen på molnen förklaras också av föroreningar av svavelföreningar och andra komplexa föreningar som lyfts upp från planetens djup till ytan. Med hjälp av färgen på ett moln på Jupiter kan du bestämma dess höjd. Till exempel är blå moln låga, röda moln är höga. Färgen på molnen förändras ständigt [22] .

Forskning

Följande problem löses inom ramen för atmosfärisk optik

• Direkta uppgifter: studiet av de optiska egenskaperna hos luft, hav och land [1] .
• Undersökning av förhållanden som påverkar horisontell och sned sikt (mot himlen eller jorden). Detta ämne studerades av sovjetiska forskare V. V. Sharonov (diskuterade olika faktorer som bestämmer siktområdet, 1947), N. G. Boldyrev, V. A. Berezkin , V. A. Faas (utvecklade en speciell klassificering av atmosfäriskt dis i samband med uppgifterna för flygfotografering och oblique siktfotografering , 1932) [6] ; den tyske vetenskapsmannen H. Koschmieder; Den kanadensiska vetenskapsmannen D. Middleton [1] .
• Omvända problem: bestämning av de uppmätta optiska egenskaperna hos luft, hav och land av deras andra fysiska egenskaper; optiska metoder för att studera stratosfären baserat på observationer av skymningsljus med hjälp av empiriska data; bestämning av spektrumet av partiklar genom egenskaperna hos ljusspridning; bestämning av temperaturen på jordens yta eller moln genom strålningens natur; bestämning av den vertikala profilen av temperatur och fuktighet; lösa problem med utvecklingen av metoder för att känna av atmosfären från meteorologiska konstgjorda satelliter på jorden (till exempel bestämning av temperaturen på jordens yta eller moln genom vilken typ av strålning som når satelliten) och andra [6] . Uppgifterna är att utveckla optiska sonderingsmetoder. Det finns emellertid problem med en sådan utveckling: det är nödvändigt att fastställa att nödvändiga data finns i den optiska informationen; det är nödvändigt att ange metoden för deras extraktion och den erforderliga mätnoggrannheten [1]

Studiet av atmosfärens optiska egenskaper på olika höjder är fortfarande aktuellt. Många experimentella undersökningar utförs för olika regioner av spektrumet och under olika heliogeofysiska förhållanden. Forskning bedrivs från marken och från flygplan. Markbaserade mätningar ger forskare material för forskning om den optiska karakteriseringen av ytskiktet. Det är också möjligt att utföra optisk sondering av högre skikt av atmosfären från jordens yta med hjälp av strålkastar-, laser- och skymningsmetoder. När man använder sådana metoder måste man dock möta metodologiska svårigheter när det gäller att frigöra information som erhålls från påverkan av de lägre (täta) skikten av atmosfären. Detta problem saknas när man använder ballong-, raket- och satellitforskningsmetoder. Men även här finns det problem förknippade med observationsresultatens höjdreferens, med bestämning av orienteringen av utrustningens optiska axel under observationer, med lösningen av omvända problem (särskilt vid satellitmätningar) [2] .

Arbeten med atmosfärisk optik behandlas vid internationella symposier om individuella problem, på unionsövergripande konferenser om aktinometri och atmosfärisk optik [6] . Atmosfärisk optik studeras vid följande institut och vetenskapliga organisationer:

• Arbetet med utveckling och harmonisering av forskning inom området för atmosfärisk optik utförs av Ryska federationens vetenskapsakademi tillsammans med den federala administrationen av Ryska federationens hydrometeorologiska tjänst [1] .
• Institute of Atmospheric Optics uppkallat efter V. E. Zuev SB RAS i Tomsk. Institutet publicerar tidskriften "Optics of Atmosphere and Ocean" (publicerad sedan 1988), publicerad på ryska och engelska, och håller ett antal vetenskapliga konferenser [23] [24] .
• Institutet för teoretisk och experimentell biofysik RAS [6] .
• Institutet för aktinometri och atmosfärisk optik vid det geofysiska huvudobservatoriet (grundat av N. N. Kalitin 1930 och existerade fram till kriget. Det genomförde systematiska observationer av tio olika strålningsegenskaper, inklusive total belysning och spridd belysning. Baserat på dessa observationer, 1945 , V. V. Sharonov publicerade grundläggande tabeller, som är den enda referenspublikationen av denna typ både här och utomlands).
• Universitetet i Pierre och Marie Curie (Frankrike) .
• Optical Society (OSA, USA) .

Galleri

• Halo på 41 grader sydlig latitud

• Norrsken

• Halo . Man och en gloria runt honom

• Gloria

• Dubbelregnbåge

Anteckningar

1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Atmosfärisk optik // Stora sovjetiska encyklopedien  : [i 30 volymer]  / kap. ed. A. M. Prokhorov . - 3:e uppl. - M .  : Soviet Encyclopedia, 1969-1978.
2. ↑ 1 2 3 4 5 Atmosfärisk optik . Encyclopedia of Physics and Technology. Hämtad: 7 april 2014. (obestämd)
3. ↑ 1 2 3 4 5 Sofia Vasilievna Zvereva. [1] . - Leningrad: Gidrometeoizdat, 1998. - S. 160. - 160 sid. - ISBN 5286000789 , 9785286000784. Arkiverad kopia (länk ej tillgänglig) . Hämtad 7 april 2014. Arkiverad från originalet 8 april 2014. (obestämd) 
4. ↑ 1 2 Timofeev Yu. M., Vasiliev A. V. Fundamentals of theoretical atmospheric optics. Studiehandledning . - St. Petersburg State University, 2008. - S. 24. - 152 sid.
5. ↑ Helen Ross. The Mystery of the Moon Illusion  (engelska) . - USA: Oxford University Press, 2002. - 180 sid.
6. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Forskning inom området atmosfärisk optik i Sovjetunionen . Utvecklingen av geovetenskaperna i Sovjetunionen . Stort informationsarkiv. Hämtad: 7 april 2014. (obestämd)
7. ↑ Ahrens CD Meteorology Today: en introduktion till väder, klimat och  miljö . — 5:a. — West Publishing Company, 1994. - s.  88-89 . — ISBN 0-314-02779-3 .
8. ↑ A. Young. En introduktion till hägringar . Hämtad 8 april 2014. Arkiverad från originalet 10 oktober 2000. (obestämd)
9. ↑ Ung HD Kapitel 34 //  Universitetsfysik . - 8:e upplagan - Addison-Wesley , 1992. - ISBN 0-201-52981-5 .
10. ↑ En introduktion till Mirages arkiverad 10 oktober 2000 på Wayback Machine av Andy Young
11. ↑ C. R. Nave Röd solnedgång, grön blixt . Georgia State University . Hyperfysik (2009). Hämtad 11 augusti 2010. Arkiverad från originalet 15 augusti 2010. (obestämd)
12. ↑ O'Connell DJK Den gröna blixten och andra låga solfenomen  / med 80 färgfotografier av C. Treusch; för Vatikanens observatorium. - Amsterdam: North Holland Publishing Company, 1958. - 186+vi sid.
13. ↑ Zeeberg JJ Klimat- och glacialhistoria för Novaja Zemlja-skärgården, ryska Arktis: med anteckningar om regionens historia av  utforskning . - JaapJan Zeeberg, 2001. - S. 149. - ISBN 978-90-5170-563-8 .
14. ↑ Dag JA The Book of Clouds  . — Sterling Publishing Company, Inc., 2005. - S. 124-127. — ISBN 978-1-4027-2813-6 .
15. ↑ Ökande molnreflektivitet // Royal Geographical Society. — 2010.
16. ↑ Moln absorberar mer solstrålning än man tidigare trott (svartare än de verkar) // Chem. Eng. Nyheter. - 1995. - S. 33 .
17. ↑ Atmospheric Science Data Center. Vilken våglängd passar en färg? (inte tillgänglig länk) . National Aeronautics and Space Administration (28 september 2007). Hämtad 28 mars 2011. Arkiverad från originalet 20 juli 2011. (obestämd) 
18. ↑ 1 2 Gallagher III FW Distant Green Thunderstorms - Frazer's Theory Revisited  //  Journal of Applied Meteorology. — American Meteorological Society, 2000. - Vol. 39 , nr. 10 . - P. 1754-1757 . - doi : 10.1175/1520-0450-39.10.1754 . - .
19. ↑ Städer och luftföroreningar , natur, 1998, kapitel 10
20. ↑ Regnbågsmoln (iris) . Ljus Och Färg. Hämtad 8 april 2014. Arkiverad från originalet 8 april 2014. (obestämd)
21. ↑ Översättning: A.V. Kozyreva. Färgglada moln på Jupiter . Astronet (3 augusti 1996). Hämtad: 8 april 2014. (obestämd)
22. ↑ Utbildning för innovationsvetenskap. Tomsk  (otillgänglig länk)
23. ↑ International Academic Publishing Company Nauka/Interperiodika Arkiverad 4 mars 2016.

Litteratur

• Brounov P. I. Atmosfärisk optik. - M, 1924.
• Shifrin K. S. Spridning av ljus i grumlig miljö. - M-L, 1951.
• Pyaskovskaya-Fesenkova EV Undersökning av ljusspridning i jordens atmosfär. - M, 1957.
• Rosenberg G. V. Skymning. - M, 1963.
• Kondratiev K. Ya Aktinometri. - L, 1965.
• Hulst G. Spridning av ljus med små partiklar, trans. från engelska. - M, 1961.
• Zuev VE Utbredning av synliga och infraröda vågor i atmosfären. - M, 1970.
• McCartney E. Monte Carlo metod i atmosfärisk optik. - Novosibirsk, 1976.
• V. A. Smerkalov. Atmosfärens optik, trans. från engelska. - M, 1979.
•  (engelska) Thomas D. Rossing och Christopher J. Chiaverina, Light Science: Physics and the Visual Arts , Springer, New York, 1999, inbunden, ISBN 0-387-98827-0
•  (engelska) Robert Greenler, Rainbows, Halos, and Glories , Elton-Wolf Publishing, 1999, inbunden, ISBN 0-89716-926-3
•  (engelska) Polarized Light in Nature , G.P. Können, Översatt av G.A. Beerling, Cambridge University Press, 1985, inbunden, ISBN 0-521-25862-6
•  (engelska) MGJ Minnaert, Light and Color in the Outdoors , ISBN 0-387-97935-2
•  (engelska) John Naylor "Out of the Blue: A 24-hour Skywatcher's Guide", CUP, 2002, ISBN 0-521-80925-8

Länkar

• V. E. Zuev Institute of Atmospheric Optics SB RAS
• Tomsk Scientific Center för den sibiriska grenen av den ryska vetenskapsakademin
• Tidskrift "Optics of Atmosphere and Ocean" V. E. Zuev Institute of Atmospheric Optics SB RAS

Ordböcker och uppslagsverk	Stor ryss

Atmosfärsfysiks grenar ( meteorologi )
Dynamisk meteorologi Atmosfärisk termodynamik molnfysik atmosfärisk optik atmosfärisk elektricitet Aerologi Aeronomi atmosfärisk akustik