Виталий Бронштэн - Серебристые облака и их наблюдение

Для определения таких характеристик серебристых облаков, как альбедо, нужно учитывать еще и атмосферное ослабление лучей Солнца, освещающих серебристые облака (см. § 5, формула (12)). Если величина Т 2, в этой формуле нам теперь известна из наблюдений Солнца и равна

Т 2= p M ( z ), (63)

то стоящая в той же формуле величина Т τ(прозрачность атмосферы на пути Солнце — облако) не может быть определена непосредственно из наблюдений и ее нужно уметь рассчитывать.

Световой поток, идущий от Солнца и освещающий серебристые облака, испытывает ослабление не только вследствие рассеяния и поглощения, но и вследствие рефракционного расхождения лучей. Это явление связано с тем, что чем ниже в земной атмосфере проходит луч, тем сильнее он преломляется (рис. 50), и сечение пучка лучей dS расширяется, превращаясь в dS '> dS . Соответственно убывает поток излучения, приходящийся на единицу поверхности, перпендикулярной пучку, т. е. освещенность.

Рис. 50. Схема рефракционного ослабления луча, проходящего через атмосферу Земли.

Нетрудно показать, что отношение освещенности при отсутствии рефракции Е к освещенности Е ', искаженной рефракцией, равно [9] Вывод формулы (64) приведен в книгах: Шаронов В. В. Природа планет. — М.: Физматгиз, 1958, с. 414–415; Шаронов В. В. Планета Венера. — М.: Наука, 1965, с. 201.

где H *— шкала высот (см. формулу (2) на с. 16), L — расстояние ВС на рис. 18, равное

а угол ψ 1определяется формулой (5), § 3; θ — это удвоенный угол рефракции, величина которого зависит от значения минимальной высоты Н 0, которой достигает освещающий серебристое облако луч Солнца. Эта высота определяется по формуле

Значения угла б в функции Н 0приведены в Приложении 6 .

Нам осталось учесть ослабление освещающего солнечного луча за счет рассеяния и поглощения в атмосфере на пути «Солнце — облако», и мы получим следующее выражение для Т 1:

Значения М θ0(Н 0) — воздушной массы, проходимой лучом на минимальной высоте Н 0при z = 90°, приведены в Приложении 6 . Кроме того, ее можно рассчитать по формуле Лапласа

где Р — давление на высоте Н 0в миллибарах, Т — температура на той же высоте в градусах абсолютной шкалы Кельвина.

Теперь мы имеем все необходимые величины для учета атмосферного ослабления как света Солнца, к которому мы привязываем с помощью стандартизации яркость серебристых облаков, так и света самих серебристых облаков, а также освещающих их лучей Солнца. Порядок вычислений будем применять следующий:

1) Из обработки лабораторных экспериментов по формулам (51) и (48) определяем раз и навсегда коэффициент пропускания насадки К .

2) Из ряда наблюдений Солнца со стандартизационной

насадкой по формулам (57) и (58) строим бугеровский график и определяем прозрачность атмосферы p . Этот же график послужит нам для определения значений M (z) для больших z .

3) По формулам (54) и (55) получаем для каждого отсчета микрофотометра, переведенного в относительные яркости Ь , видимые абсолютные яркости серебристых облаков В н.

4) По формуле (62) находим истинные яркости серебристых облаков В 0.

5) По формулам (63), (67) и (12) вычисляем видимое альбедо серебристых облаков А н.

Входящие в эти формулы вспомогательные величины находим по другим формулам этого параграфа.

Обращаем внимание читателей на то, что величина M (z) в формулах (53), (55), (57) — это атмосферная масса на пути луча Солнца, фотографируемого нашей насадкой, а в формулах (62) и (63) эта величина соответствует атмосферной массе на пути луча «серебристое облако — наблюдатель», поэтому в эти формулы надо подставлять M (z), соответствующее зенитному расстоянию Солнца в первом случае и серебристых облаков во втором.

Колориметрические наблюдения.Научившись производить фотометрию серебристых облаков по их фотографиям, мы можем перейти к более сложному виду наблюдений — фотографической колориметрии. Вся методика работы остается прежней, но фотографирование ведется одновременно тремя фотоаппаратами, установленными так, чтобы их оптические оси были параллельны друг другу. На объективы аппаратов ставятся три светофильтра, по возможности с узкой полосой пропускания (не более 300 А°), с максимумами чувствительности в синей, желто-зеленой и красной областях спектра. Нужно, чтобы применяемая фотопленка была достаточно чувствительна во всех этих областях спектра, поэтому следует применять пленку типа изохром или изопанхром.