A világ megvilágítása
A földi élet létezésének egyik szükséges feltétele egy bizonyos, nemcsak termikus, hanem egy könnyű rendszer jelenléte is.
A szolár fényáram, amely a légkör külső határán érkezik, 135 000 lux fényt hoz létre. A Föld légkörében a fényáramlás egy része szétszóródik, és a Föld megvilágításának megteremtésében vesz részt szétszórt fényben. A Föld felszínén kapja, így a napfény formájában közvetlen napsugarakat és formában szórt fény érkezik az égből, amely viszont, áll a szórt fényt a légkör is, és a szórt fényt a felhők az égen.
Közvetlen és diffúz napfény érkezik a Föld felszínére, visszatükröződik és visszatér a légkörbe. Itt ismét részt vesz a diaszpóra és részét visszatér a Föld felszínét, növelve annak fényessége. A szerepe az egyes forrásokból és nagysága annak hozzájárulása a teljes megvilágítási idő által meghatározott napon a föld (helyzetét a Nap az égen), felhőzet, a légkör az átláthatóság és a reflexiós (albedó) az alapul szolgáló föld felszínén.
A nap folyamán a Föld három forrásból világít. Ha az ég tiszta vagy enyhén felhős, akkor a nap a legfontosabb. A közvetlen napsugárzás megvilágításának változása szokatlanul nagy: a napkelte és a napnyugta napjától a több tízezer luxig (és akár 100 ezer luxig) dél körül is. A szétszórt fények megvilágítása napközben lényegesen kisebb. A napfelkelte vagy a napnyugta közelében közel 500 kilométer, és a közép-napi órákban átlagosan 13-15 ezer lux felett a felhőtlen égbolton.
A szétszórt fény megvilágítását nagyban befolyásolja a felhők - számuk, alakjuk, helyük az égen. Nagy gomolyfelhő, stratus gomolyfelhő, vagy egyszerűen csak gomolyfelhők, amelyek valamennyi vagy jelentős részét az égen, szabad tőlük a napkorong és a magasabban fekvő területeken, a nap is két-háromszorosa a megvilágítás a szórt fényt. Ugyanakkor a Nap alacsony magasságaiban a réteges formák alacsony sűrű felhői (réteges eső, réteges stb.) Csökkentik a megvilágítást többször. A visszavert fényáramlás megvilágításához való hozzájárulást az alatta lévő albedó nagysága határozza meg. A különböző talaj- és növényburkolatokban az albedó változó. Ennek értéke 6-10 és 30-40% között változik.
A legnagyobb hatás a Föld felszínének megvilágítására növeli a hótakaró. A száraz, frissen lehullott hó albedója megközelíti a 100% -ot. A szennyezett és nedves hóban az albedó közel 30% -ra csökken. A hótakaró tükrében a fényáramlás szétszórt fényben növeli a megvilágítást. A hóborítással való visszaverődés miatt a megvilágítás legjelentősebb növekedése a Nap nagy magasságaiban felhők réteges formáinak jelenlétében következik be. Ilyen körülmények között a felhőn keresztül eljutott és eljutott szétszórt fényáram, amely sokszor visszaverődött a hó felszínéről és a felhők alsó széléről, két-három alkalommal növeli a visszavert fény megvilágítását.
Ilyen körülmények fordulnak elő a sarkvidéki régiókban a nyár folyamán. Például Szentpétervár közepén a felhők a nyár folyamán átlagosan 50-60% -kal növelik a megvilágítást, télen ezzel szemben 20% -kal csökkentik. Ez annak köszönhető, hogy a szentpétervári nyáron a nap magassága nagy, a halmok felhői túlsúlyban vannak, növelve a megvilágítást. Télen a Nap magassága kicsi, és a réteges formák felhői, amelyek csökkentik a megvilágítást, leggyakrabban megfigyelhetők.
A közvetlen napfény és a szétszórt fény megvilágítását együttesen teljes megvilágításnak nevezik.
A nap felkeltése után a föld felszínét a napsugarak által is megvilágított szétszórt fény égíti el. Ahogy a nap elnyeli a horizont alatt, a Föld megvilágítása először gyorsan, majd lassabban és lassan csökken, és a teljes éjszakai sötétség fokozatosan megkezdődik. Az átmenet a nappali és éjszakai napra a világon, köszönhetően a légkör és az a képessége, hogy szórni a fényt nem azonnali naplemente, és kiterjed egy ideig, az úgynevezett a félhomályban.
Az egyik félhomályhatár határozott - a napkelte vagy a naplemente pillanatai jellemzik. A második határ - a teljes éjszaka sötétségének ideje - bizonytalan. Ebben a tekintetben különbözõ típusú szürkületet különböztetünk meg, attól függõen, hogy a nap bemerülõ mélysége és mennyire világít a Földön.
A civil szürkület akkor kezdődik, amikor a nap 6-8 ° mélységben végződik és végződik. A polgári életben az éjszaka jön, innen a szürkület neve. A legfényesebb csillagok láthatóvá válnak az égen.
A tengeri félhomály vagy a navigáció a polgári szürkület végén kezdődik és 12 ° mélységig végződik. Ezen szürkület végén a megvilágítás annyira csökken, hogy a navigátorok nem tudnak navigálni a megvilágított tárgyakat a parton. Világosan megkülönböztethető csak a horizontvonal. Ebben az időben minden jel és jelzőfénynek a parton és a vízen kell lennie (jelzőfények, bóják stb.).
A csillagászati szürkület a navigációs szürkület végén kezdődik, és a 18 ° -os napsütés mélységével végződik. Ekkor eltűnnek a hajnal nyomai, az égen minden csillag megjelenik (a hatodik nagyságú csillagok láthatatlanul szemmel láthatóak), és minden csillagászati megfigyelést meg lehet tenni.
A tiszta ég megvilágítás Föld felszínét idején naplemente körülbelül 1000lk vége polgári szürkület csökken néhány superior (1-4), a végén a navigációs - akár ezred Suites ( „0,006), és a végén a csillagászati - tíz-lux frakciót . Így a félhomályban a föld felszínének megvilágítása tízes és több százmillió alkalommal változik.
Hogyan világít a föld a szürkület alatt? Az 1. ábrán. 1,48 SS ¢ a napfény fluxusa. Világosítja a Földet és a légkört. A naplemente az E ponton érinti a Föld felszínének sugarát. Az érintő EB a fény és az árnyék határa, és terminátornak nevezik. A légköri rész, amely a terminátor felett helyezkedik el, még mindig közvetlen napsugárzás hatására világít és részt vesz a napfény szóródásában.
Ris.1.48. Föld megvilágítása alkonyatkor
Szétszóródott fényt sugároz minden irányba, beleértve a megfigyelőt az A ponthoz. A légkör egy része, amely a terminátor alatt található, a Föld árnyékában van, és már nem vesz részt a napfény szóródásában. Az A. pontban, ahol a megfigyelő az alkony már megkezdődött, a nap a h nézőpont alatt víz alá süllyedt. numerikusan egyenlő a központi szöggel # 966; A légkör alsó határának magassága, amelyet még a nap sugarai világítanak fel és szétszóródott fényt sugároztak félhomályban, kiszámítható az alábbi képletekből
a) a zenith felé. (1,21)
c) a horizont felé. (1,22)
ahol R = 6371 km - a Föld átlagos sugara.
Ahogy a nap alá benyúló horizont terminátor emelkedik egyre magasabbra, és egy részét a légkör, napfény Több megvilágított csökken, ezért a megvilágítás a pont, fokozatosan csökken, átadva az éjszakába.
A 8. táblázat mutatja a magasságok számszerű értékeit különböző típusú szürkületek végén. A táblázat azt mutatja, hogy lezárása után a légkör csillagászati szürkület réteg fölött 76km irányába a horizont felett 325km felé tetőpontján több közvetlenül kitéve a napfény és a környezeti fény küld a felületre.
Magasság km-ben
Az égbolt fényerejének megfigyeléseit a középkori Algasen (965-1039) híres arab tudósa elsőként használta a légkör magasságának meghatározására. Az ég fényének éles csökkenése, feltételezése szerint, meg kell felelnie a légkör határainak. Miután meghatározták ezt a pillanatot, megállapította, hogy a légkör 26-31 km magasságig terjed. Az ilyen eredményt akkor kell jónak tekinteni, mert a fentiek nem tartalmazzák a légkör teljes tömegének legfeljebb 0,1% -át.
Éjjel a Föld felszínét több forrás is megvilágítja. Közülük a legerősebb, a világ legnagyobb részét a Földre küldik, a Hold. Hold nélküli éjszakákon a föld felszínén az éjszakai égboltról fényt kap. A közös fény, amely minden forrásból származik a hold hiányában, az éjszakai fény.
A maximális megvilágítás, amely egy teljes holdat hoz létre, amely a légkör közepes átlátszósága mellett helyezkedik el, kb. 0,25k. Általában a holdfény által megvilágított, ha a hold nem a zenitben van, nem haladja meg a 0,1 k-ot, és az első és az utolsó negyedévben csak 0,03-0,04 k. A holdfény fényességét tükröződő napfény okozza. Holdfény megvilágítása 0, 0002-0,0003% nap.
Ris.1.49. A téli égbolt csillagképei, északi szélesség 40 ° N.
A tiszta, hold nélküli éjszakákon az égen látható egy csillagcsomó egy egyenetlen szélekkel rendelkező könnyű szalag formájában, mint a sötét égbolt felett töltött tej. Ez a Tejút vagy Galaxisunk (görögül: "tejszerű"). Az 1.49. Ábrán a Tejút ábrázolja, mint egy hatalmas számú csillagból álló ívelt zenekar. A Tejút területén a fényes csillagok túlnyomó többsége.
A csillogó szemmel látható csillagok fényességének felmérésére az ókori görög tudós, a Hipparkhusz (ie 2. század) különleges csillagméretet vezett be. Mindegyik csillag látható egy egyszerű szemmel, a fényességük mértékének megfelelően hat kategóriába vagy mennyiségbe. Az első nagyságú csillagok a legfényesebbek. A második nagyságú csillagok fényessége körülbelül 2,5-szer kisebb, mint az első nagyságú csillagok stb. Az ilyen nagyságrendet kiterjesztették a fegyveres szemmel látható csillagokra, feltételezve, hogy a csillag (n + 1) értékének fényereje körülbelül 2,5-szer kisebb, mint az n-edik csillag fényereje. A 13., 14. és így tovább csillagok a Tejút. A csillagok nagyságának modern skálája úgy lett kialakítva, hogy az 5 csillagméretű különbség megfeleljen a csillag által létrehozott megvilágítás 100-szoros változásának.
Az első kísérlet, hogy kiszámítja az összes csillag került sor a 18. század végén, az alapító csillag csillagászat az angol csillagász William Herschel (1738-1822). Az 50-60-as években. A múlt században a csillagok számának megmunkálása a holland B.Ya modern teleszkópokkal való minden lehetséges gondozásával befejeződött. Bok és diákjai a Harvard Egyetemen (USA).
Az első próbálkozások, hogy felmérjék a csillagok részvételét a Föld felszínének éjszakai megvilágításában, 1901-ben készültek. S. Newcomb amerikai csillagász (1835-1909). A számításai szerint kiderült, hogy a csillagok összességében nem hozhatók létre a Földön megfigyelt megvilágítás fele egy holdtalan éjszakán. A megvilágítás számításait később végezték, de szinte minden esetben kiderült, hogy a csillagok fénye nyilvánvalóan nem elegendő. Azt javasolták, hogy sok kis csillag van, amely nem elérhető a megfigyeléshez, de küldi fényüket a Földre. További vizsgálatok azonban megcáfolhatják ezt a feltételezést. Ahogy a teleszkópok javultak, a csillagok nagyságának és fényességének ötleteit finomították.
A hegyekben magasan látható, szabad szemmel a 6-csillagos nagyságú csillagok, a tenger szintjén - az 5. és a modern távcsövekig - akár 18.8 óráig is láthatók. Az egész égen csillagok: 5. értékek - 1620, fényesebb 6. - 4850 és fényesebb - 18,8 - körülbelül 5 × 10 8. Ez első látásra, rendkívül nagy mennyiségű - fele asztrofizika találtuk, az a galaxis összes csillagának kevesebb mint 2% -a. A teljes csillagok száma a galaxisban a becslések szerint 3 × 10 10. Részvétel a legfényesebb csillagok 1. és 2. fénymennyiség a Föld felszínét kevesebb, mint 1%.
Ha hirtelen minden fényes csillag megszűnt volna, akkor azt sem vettük észre, hogy sötétebb lett volna. A csillagok nagy csillagok csillagai sokak, de távol állnak tőlünk, és a csillagok nagyságának növekedésével a Föld megvilágításában betöltött szerepük csökken. Az összes csillag közül a Föld fő megvilágítását a 10.-15. Nagyságú csillagok állítják elő, amelyek nem láthatók a szemnek.
A csillagos csillag átlagos felületi fényereje, ami kiderült volna, ha az összes csillag egyenletesen eloszlik az égen, akkor a Nap 5 × 10-14-es fényessége lenne. A csillagok egyenetlenül oszlanak el az égen. Legtöbbjük a Tejút területén van, így az ég fénye a Tejútban körülbelül 9-szer nagyobb, mint a galaktikus pólus. A bolygók szerepe a Föld felszínének megvilágításában elhanyagolható.
Ha a csillagok a megfigyelt megvilágítás kevesebb mint felét biztosítják, akkor felmerül a kérdés, hogy melyik forrás adja meg a Föld felszínének megmaradt megvilágítását egy holdtalan éjszakán? Ennek a forrásnak a felfedezése az angol csillagász Slipherhez tartozik. 1919-ben észrevételei alapján arra a következtetésre jutott, hogy minden éjjel az egész égbolt folyamatos fényt sugároz, hasonlóan a polár fények fényéhez. Így fedezték fel a légkör éjszakai ragyogását.
A napsugarak áthatolnak az egész légkörben, de a fény csak egy bizonyos rétegben jelenik meg. Ezt azzal magyarázza, hogy a lumineszcencia fényessége nagyobb lesz, annál nagyobb a levegő sűrűsége és annál nagyobb az ultraibolya sugárzás intenzitása. Mindkét tényező, amely meghatározza a levegő fényét, nagyon gyorsan változik, és éppen ellentétes irányban.
A levegő sűrűsége és nyomása nagyon gyorsan csökken, ahogy a Föld felszínén emelkedik. Másodlagos levegő nyomása a szokásos atmoszférikus felületén a Föld tengerszinten egyenlő 1013gPa, körülbelül 5km a felére csökken, és a tengerszint feletti magasság 100 km mért nyomásérték tízezredétől lebeny hectoPascalban. A levegő összetétele, ahogy a Föld felszínén van, csak a 80-100 km-es magasságig változatlan. A Napból származó ultraibolya sugárzás sűrűsége növekszik. Ezért bizonyos magasságban, némi vékony rétegben a legkedvezőbb feltételek jönnek létre, amikor a levegő sűrűsége és a sugárzás intenzitása még mindig elegendő.
A Föld felszínének megvilágítása hold nélküli éjszakákon, tiszta időben, 0,0005-0,000k között változik. A zavaros esős időben a megvilágítás 10-szer vagy annál többször csökkenhet. A nagyvárosokban, a felhők által visszaverődő mesterséges fényforrások miatt, a megvilágítás elérheti az 1k értéket.
A csillag-fény és az atmoszféra éjszakai fényének mennyiségi viszonya változik az éjszaka folyamán, nagyban különbözhet egyik éjszakától a másikig, és változhat az égbolt helyétől függően is.
