Излучение абсолютно черного тела Формула Планка

Излучение абсолютно черного тела. Формула Планка - энергия излучения проходящего через единичную площадку в интервале частот n, n + dn. Асимптотики 1. Низкочастотная асимптотика 2. Высокочастотная асимптотика - поток излучения черного тела Излучение серого тела

Стандартный спектр солнечного излучения. Гладкая кривая – его аппроксимация Планковской функцией излучения абсолютно черного тела с эффективной температурой около 5800 K.

Модельный спектр уходящего в космос теплового излучения Земли для безоблачной атмосферы, рассчитанный на основе данных из базы спектроскопической информации по атмосферным молекулам HITRAN и модели стандартной атмосферы (US standard). Огибающая – Планковское излучение поверхности с температурой 288. 2 K. Видна сильная полоса поглощения СО 2 в интервале ~ 500 -800 см-1, полоса поглощения О 3 в интервале 1000 -1050 см-1 и полосы Н 2 О в интервале 1210 -2000 см-1 и СН 4 в интервале 1250 -1350 см-1

Модельный спектр противоизлучения безоблачной атмосферы в спектральном диапазоне 0 -2500 см-1, модель стандартной атмосферы US standard. Огибающая – Планковское излучение поверхности при температуре 288. 2 К.

Общая схема среднегодового теплового баланса планеты (Хромов С. П. , Петросянц М. А. 2001). Приведенные величины потоков имеют размерность Вт/м 2

КОМФ ЦКО Ур. ФУ Курс: МОЛЕКУЛЯРНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ. Атмосферные приложения Тема: Энергетические уровни молекул. Спектры. • Гармонические и ангармонические колебания. Основы стационарной теории возмущений. • Вращательный гамильтониан молекулы. Вращательные уровни энергии и волновые функции. • Колебательно-вращательный Гамильтониан. Взаимодействие молекулы с излучением. Основы нестационарной теории возмущений. Резонансные переходы, общие правила отбора для вращательных и колебательных переходов.

Стационарная теория возмущений (1) (2)

Вращательный гамильтониан молекулы. В классической механике вращение жесткого тела характеризуется главными моментами инерции IА, IB, IC относительно трех взаимно перпендикулярных главных осей. Энергия вращения Еrot, являющаяся кинетической энергией (Krot), в общем случае выражается через проекции полного момента количества движения LA 2, LВ 2, LС 2 и главные моменты инерции соотношением: (1) Согласно квантовомеханическим представлениям, Гамильтониан вращательной энергии молекулы получается из классического выражения (1), заменой входящих в него физических величин их соответствующими операторами в Гильбертовом пространстве: (2)

1). Молекулы типа сферического волчка. В таких молекулах все главные моменты инерции одинаковы IA=IB=IC (обозначаются IB): J = 0, 1, 2, … 2). Молекулы типа симметричного волчка. В таких молекулах один главный момент инерции отличается от двух других, которые равны между собой: J = 0, 1, 2, …; K=0, 1, 2, …; -1, -2, … 3). Молекулы типа асимметричного волчка. В этом случае все моменты инерции различны, точного аналитического выражения для вращательной энергии и волновой функции нет.

Структура колебательно-вращательных уровней. Заселенности уровней E 5, 0; (V=5, j=0) E 4, 0; (V=4, j=0) E 3, 0; (V=3, j=0) E 2, 0 ; (V=2, j=0) E 1, 2; (V=1, j=2) hn E 10 ; (V=1, j=0) E 0, 3; (V=0, j=3) E 00 ; (V=0, j=0)

Колебательно-вращательный Гамильтониан. Взаимодействие молекулы с излучением (1) Основы нестационарной теории возмущений

Вероятности переходов между энергетическими уровнями молекулы - вероятность нахождения молекулы на уровне n в момент времени t при условии, что в начальный момент она находилась на уровне k

Поглощение hn = E v=1, j’ - E v=0, j - закон сохранения энергии j - j’ = +-1 – закон сохранения момента количества движения E v=1, j’ hn E v=0, j

Контур линии поглощения Лоренцевский контур линии - естественное уширение. Радиационный (Лоренцевский) контур линии - радиационная ширина линии - Лоренцевский контур линии поглощения атмосферных газов (столкновительное уширение -уширение давлением) - полуширина линии Допплеровский контур линии - Допплеровское полуширина линии - нормировка

Контур Фойгта - свертка Лоренцевского и Доплеровского контуров - нормировочный множитель - условие нормировки

Дистанционное зондирование атмосферы в тепловом диапазоне с высоким спектральным разрешением: со спутников и с поверхности Земли. измерения ИК спектров атмосферы • глобальное распределение атмосферных параметров • временные ряды

Мониторинг параметров атмосферы со спутников на полярных орбитах

Схема спутникового сканирования атмосферы и подстилающей поверхности с полярной орбиты (гиперспектральный сенсор AIRS на спутнике AQUA)

Типичный спектр уходящего в космос теплового излучения Земли регистрируемый спектрометром IMG со спутника ADEOS в безоблачной атмосфере современными спектрометрами спутникового базирования.

Изменение концентраций CO 2, CH 4 и температуры приземного воздуха за последнее тысячелетие [Global Environment Outlook 3. UNEP, 2002]

Излучение абсолютно черного тела Формула Планка — энергия