大气对电磁辐射的影响

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大气对电磁辐射的散射作用有哪些~

大气对电磁辐射的散射作用主要有:
可以让非太阳照射的地方也会有光,如太阳已落山的黄昏,太阳还没升起来的凌晨。
太阳发出来的电磁波中大部分有人类有害的辐射都被大气的散射作用削弱了,而大气对长波的散射作用较小,这就保持了地球的温度。
蓝天的颜色也是大气的散射造成的。太阳光谱中紫光的散射比红光强得多,这就造成大气的散射光谱(散射光能量按波长的分布)对于入射的太阳光谱而言,向短波方向移动。因太阳光谱在短波段中以蓝光能量最大,所以在晴空大气浑浊度小时,在大气分子的强烈散射作用下,天空即呈现蔚蓝色。
大气散射,电磁波同大气分子或气溶胶等发生相互作用,使入射能量以一定规律在各方向重新分布的现象。其实质是大气分子或气溶胶等粒子在入射电磁波的作用下产生电偶极子或多极子振荡,并以此为中心向四周辐射出与入射波频率相同的子波,即散射波。散射波能量的分布同入射波的波长、强度以及粒子的大小、形状和折射率有关。

电磁辐射是室内空气污染种类的哪一类:
没有明确分类。
电磁辐射又称电子烟雾,是由空间共同移送的电能量和磁能量所组成,而该能量是由电荷移动所产生。
电磁"频谱"包括形形色色的电磁辐射,从极低频的电磁辐射至极高频的电磁辐射。两者之间还有无线电波、微波、红外线、可见光和 紫外光等。电磁频谱中射频部分的一 般定义,是指频率约由3千赫至300吉赫 的辐射。有些电磁辐射对人体有一定的影响。
电磁辐射对人体的影响:
电磁辐射是心血管疾病、糖尿病、癌突变的主要诱因。
电磁辐射对人体生殖系统,神经系统和免疫系统造成直接伤害。
电磁辐射是造成孕妇流产、不育、畸胎等病变的诱发因素。
过量的电磁辐射直接影响儿童组织发育、骨骼发育、视力下降;肝脏造血功能下降,严 重者可导致视网膜脱落。
电磁辐射可使男性性功能下降,女性内分泌紊乱,月经失调。

图 2-11 大气垂直方向的分层

( 一) 大气的吸收作用

大气对电磁波的吸收作用严重地影响遥感传感器对电磁辐射的探测。当太阳辐射穿过大气层时,大气分子的吸收导致这些波段的太阳辐射强度衰减。吸收作用越强的波段,辐射强度衰减越大,甚至某些波段的电磁波完全不能通过大气。因此在太阳辐射到达地面时,形成了电磁波的某些吸收带,使太阳辐射的连续光谱上产生许多吸收暗带。吸收太阳辐射的主要大气成分是 O2、H2O、CO2及 O3

氧 主要吸收小于 0. 2μm 的太阳辐射能量,在波长 0. 155μm 处吸收最强,由于氧的吸收,在低层大气内几乎观测不到小于0. 2μm 的紫外线,在0. 6μm 和0. 7μm 附近,各有一个窄吸收带,吸收能力较弱。因此,在高空遥感中很少应用紫外波段。

臭氧 在大气中含量很少,只占 0. 01% ~0. 1%,但对太阳辐射能量吸收很强。臭氧有两个吸收带: 一个波长 0. 2 ~ 0. 36μm 的强吸收带,另一个波长为 0. 6μm 附近的吸收带,该吸收带处于太阳辐射的最强部分,因此该带吸收最强。臭氧主要分布在 30km 高度附近,因而对高度小于 10km 的航空遥感影响不大,而主要对航天遥感有影响。

水 是吸收太阳辐射能量最强的大气成分。从可见光、红外直至微波波段,都有水的吸收带。水的主要吸收带是 0. 7 ~ 3. 0μm,例如: 在 0. 5 ~ 0. 9μm 有四个窄吸收带,在0. 95 ~ 2. 85μm 有五个宽吸收带,此外,在 6. 25μm 附近有个强吸收带。因此,水汽对红外遥感有很大影响,而水汽的含量随时间、地点而变化,液态水的吸收比水汽吸收更强,但主要是在长波波段。

二氧化碳 对太阳辐射的吸收作用主要在红外区内。例如: 在 1. 35 ~2. 85μm 间有三个宽弱吸收带。另外在2. 7μm,4. 3μm 与14. 5μm 为强吸收带。由于太阳辐射在红外区能量很少,因此对太阳辐射而言,这一吸收带可忽略不计。

尘埃 对太阳辐射也有一定的吸收作用,但吸收量很少,当有沙暴、烟雾和火山爆发等发生时,大气中尘埃急剧增加,这时它的吸收作用才比较显著。

( 二) 大气的散射作用

悬浮在空气中的粒子 ( 分子、尘埃、烟尘、水滴等直径不同的粒子) 引起电磁波方向的改变现象称为散射。散射现象的实质是电磁波在传播中遇到大气微粒而产生的一种衍射现象。这种现象只有当大气中的分子或其他微粒的直径小于或相当于辐射波长时才发生。根据辐射的波长与散射微粒的大小之间的关系,散射作用可分为三种: 瑞利散射、米氏散射和非选择性散射。

1. 瑞利散射

瑞利散射是当大气中粒子的直径比辐射波长小得多时发生的散射,主要是由大气中的原子和分子引起的,散射强度与波长的四次方成反比,即 I∝λ- 4,且有方向性。波长越短的电磁波,散射愈强烈。如波长为 0. 3μm 的紫外线的瑞利散射能力是波长为 0. 7μm 的红光的 30 倍,所以波长较短的紫外线、蓝光散射较强。在遥感技术中,由于瑞利散射的影响,难以利用紫外波段,而蓝光波段虽然可用 ( 如 TM1) ,但其图像质量明显不如其他波段,反差小,需要经过处理才可使用。

2. 米氏散射

米氏散射是当大气中粒子的直径与辐射波长相当时发生的散射。主要由大气中微粒引起的,如烟尘、小水滴及气溶胶等,散射强度与波长的二次方成反比,即 I∝λ- 2。影响散射强度的因素包括微粒的数量、分布、直径、气候条件等。米氏散射的方向主要是向前散射,方向性比较明显。如云雾的粒子大小与红外线的波长接近,所以云雾对红外线的散射主要是米氏散射,因此潮湿天气米氏散射影响较大。

3. 无选择性散射

无选择性散射是指当大气中粒子的直径比辐射波长大得多时,散射强度与波长无关。如在可见光波段,云雾中粒子比可见光波长大很多,要产生这种非选择性的散射,可见光中各波长的光散射强度相同,所以人们见到云雾呈现白色。

( 三) 大气的反射作用

电磁波传播过程中的反射现象主要发生在云层顶部,取决于云量和云雾,而且波段不同其影响不同,从而削弱了太阳电磁辐射的强度。如当云层的厚度达 50m 时,反射量达50% 以上; 厚度为 500m 时,反射量超过 80% 。另外,大气中直径大于 1μ m 的微粒也会产生反射作用。

( 四) 大气的折射作用

电磁波穿过大气层时,会产生传播方向的改变,这种现象称为大气折射。主要受大气密度的影响,大气密度越大,折射率越大。折射率的变化使电磁波在大气中传播轨迹呈一条曲线。早晨太阳圆面比中午大,有时太阳未升至地平线地面就能见到太阳等,都是大气折射造成的。




大气对电磁辐射的影响
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