可见到近红外波段整层大气光谱透过率的测量研究

利用太阳光谱辐射计进行了可见到近红外波段整层大气连续光谱透过率的测量研究.在对太阳辐射计可靠定标的条件下,通过测量太阳直射光谱,运用Langley方法推算到达大气层顶的太阳辐射,最终获得了该波段范围内的连续大气光谱透过率及特殊波长上的透过率的实际变化情况.通过分析晴天无云大气条件下不同时间、不同气溶胶含量、不同季节、不同气溶胶模式下的大气透过率特征,初步获得了其变化规律,为大气层外目标探测提供了一些基础.     

一种估算太阳辐射能的方法

 人们采用太阳常数σ 来描述地球大气层上方的太阳辐射强度。它是指平均日地距离时,在地球大气层上界垂直于太阳辐射的单位表面积上所接收的太阳辐射功率,单位是mW/cm²(毫瓦每平方厘米)。太阳常数σ 在中午阳光直射时约为137mW/cm²。根据彭望禄所著《遥感概论》,太阳的电磁辐射经过大气时,约有30%被云层或其他粒子反射回太空,22%被散射,17%被吸收。这样,透过大气到达地面的能量只占入射总能量的31%,即地球表面的太阳常数σ 约为42.47 mW/cm²。     

天空偏振光时域分布稳定性的实验研究

太阳光在穿过大气层时与大气粒子发生散射作用,形成了稳定的偏振光分布模式,与太阳的位置、观测地点的位置以及不同的大气介质等因素有关。瑞利散射模型描述了偏振光在大气中的分布模式,被广泛的用于研究偏振光与太阳的信息传递关系。本文研究基于瑞利散射模型的天空偏振光时域分布稳定性,设计了一个由偏振图像采集系统和方位对准系统组成的实验平台,实现对天空偏振光分布的长时间测量,解算各时刻的太阳方位角和太阳高度角。以天文学年历计算值为基准,得到太阳方位角误差1.34°(1σ)和太阳高度角误差-2.28°(1σ)作为稳定性参数,结果表明天空偏振光时域分布具有较强的稳定性。本实验拓展学生对天空偏振光和大气散射的认识,激发学生兴趣和创新的精神。     

宽光谱棱镜型太阳光谱仪设计

为实现大气层外太阳光谱辐照度(SSI)变化的长期例行监测,设计了一种星载宽光谱太阳光谱仪结构。全系统仅使用单片折反式曲面棱镜实现太阳光谱250～2500 nm的分光,并通过棱镜转动实现谱平面上多探测器的同步扫描探测;同时基于Huygens子波点扩展函数（PSF）仿真了光谱仪的光谱响应函数（SRF）和光谱分辨率。分光棱镜在±2.5°扫描转角内的全谱段子午像差小于8μm;光谱分辨率在紫外谱段(250～400 nm)为0.7～3.5 nm,可见/近红外谱段(400～1000 nm)为3.5～35.0 nm,短波红外谱段(1000～2500 nm)内为28.5～41.2 nm。整个系统结构简单紧凑,性能稳定可靠,分光和像差校正能力满足大气层外太阳光谱辐照度长期监测需求。     

压强和对流本质

1 大气压强是由于大气的重力产生的吗 [题目1](1984年的全国高考)已知大气压强为po,地球的半径为 R,重力加速度为g.试求大气层的质量.     

大气离子及其效应

 地球表面的大气层是一个巨大的球面电容器,其一面是固体和液体的地球表面,带负电;另一面是120千米以外的电离层,带正电.这个电容器内部的大气层中存在着正离子和负离子,所以在不断地放电.据估计,大气放电的总功率达数亿千瓦.大气中的离子由于放电、复合等过程而减少的同时又在不断生成.镭的衰变,放射性辐射,光电效应,太阳的紫外辐射和微粒辐射.     

自然光和土培条件下膜材红外吸收光谱变化

新型可降解包膜肥料是目前肥料研究领域中的热点。相关研究主要集中在包膜材料对包膜肥养分释放的作用机制上,而膜材施入土壤后结构是否发生变化的可用信息较少,这些信息是评价膜材是否环境友好的关键。研究分别以聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)和聚碳酸酯(PC)为主要材料配制的膜材为对象,研究它们在自然光照、土培前后红外吸收光谱的变化,来研究这3类物质在自然光照和土培条件下的降解。为期4个月培养后膜材的红外光谱显示：3种膜材在培养期间都有不同程度的结构变化,这说明3种膜材均具有降解性能,且膜材土培降解强度大于自然光照降解。PC的降解性能最强,其次是PLA和PBS。PLA和PC在黑土中的降解性能强于棕壤,而PBS则相反。     

观测几何对大气偏振光谱的影响

研究大气偏振光谱在太阳天顶角SZA、观测天顶角VZA和相对方位角RAA构成的观测几何变化时的特征。采用离散坐标法求解大气矢量辐射传输方程,结合真实大气环境与结构参数,以MODTRAN太阳参照光谱仿真大气层顶初始光谱,考虑下垫面反照、气溶胶垂直分层与成分混合比及痕量气体吸收的影响,仿真计算相对方位角为0°和90°时0.4~3 μm波段大气偏振光谱,丰富大气偏振光谱信息。仿真结果表明：(1)相对方位角为0°时,偏振度DoP和Q/I随SZA的变化分别呈“V形”和倒“U”形, U/I很微弱,量级低于10-7,V/I在任何观测几何下都很微弱;(2)晨暮时段,若太阳不在视场内,大气偏振度在波长0.51和2.75 μm附近为极大值,在1.5 μm附近为极小值。因此,在不同的观测几何条件下,选择相应的波段和偏振信号,将有利于实体目标探测。     

太阳光谱对高分辨吸收光谱反演大气CO2浓度影响的研究

以太阳光为辐射源的近红外波段高分辨率吸收光谱广泛应用于大气参数遥测.以CO2浓度反演为例,研究了太阳光谱分辨率的影响.利用美国AER公司编制的太阳光谱计算程序得到大气上界的理论计算太阳光谱作为辐射源,结合自行编制的高分辨率大气透过率模拟软件HRATS对大气中CO2平均浓度进行模拟反演.数值模拟计算结果表明,太阳光谱的准确度对浓度反演非常重要,特别是在超分辨光谱反演中异常重要,虽然反演浓度的偏差与观测分辨率没有明显的线性变化规律,但有趋势:观测分辨率的降低对太阳光谱分辨率的要求也降低,为了精确反演大气中CO2浓度,因此需要充分利用大气层顶的高分辨太阳辐射光谱数据.     

太阳的故事——谜团锦簇的太阳大气层

 我们的太阳故事到这里已接近尾声了。在本节中,我们将探索太阳的最后一个组成部分:大气层。那是一个肉眼通常难以窥视的地方,但利用各种仪器的帮助及日全食的机会,天文学家们已经对它进行了颇为细致的观测。观测的结果如何呢？概括地说是四个字:谜团锦簇。事实上,在这个谜团锦簇的太阳大气层中,我们将要面对的谜团可能要比在前面各节中遇到的加起来还多。这是因为太阳大气层比太阳内部更复杂吗？未必。更有可能的原因是我们对太阳大气层的观测远比对太阳内部来得细致。有一句西方俗语说得好:魔鬼存在于细节之中,太阳大气层无疑就是一个例子。     

1912年4月17日:赫斯(Victor Hess)在日全蚀时以气球飞行测量宇宙线

 现在,我们理所当然地认为地球大气层不断受到源自太阳系统外很远处的高能宇宙线的冲击,但以前并非如此认定。这都是因为一个29岁的奥地利物理学家赫斯(Victor Hess)确切发现了宇宙线,并继续奉献他杰出的科学生涯研究辐射线对人体的影响。     

高原地区太阳UV-B增加对燕麦有效光合叶面积及灌浆的影响研究

由于大气的污染造成大气层臭氧层变薄,从而导致来自太阳紫外线-B辐射量增加,青藏高原UV-B增加量为全球第二,主要集中在6～9月份,正是植物生长、繁殖期,因此对植物可能产生一些负面影响。试验在大田条件下通过采用人工UV-B 灯管模拟来增加太阳光辐射量5%和10%,进行对燕麦(Avena sativa)叶片衰老及灌浆期处理研究。结果表明:UV-B强度增加对有效光合面积和叶绿素含量下降的速率并无显著的影响,也未出现提前结束灌浆及早衰的趋势。表明在大田群体条件下,UV-B增加并未显著加速灌浆期燕麦的衰老过程。换言之,在青藏高原上来自太阳紫外辐射量的增加不会造成对草地显著影响。     

太阳远紫外在临近空间的辐射特性研究

太阳远紫外辐射是临近空间能量输入的主要来源之一,临近空间环境对太阳爆发活动的响应是有待深化研究的重要科学问题。对太阳远紫外在中高层大气的辐射特性进行研究,是研究临近空间大气成分与密度变化、光化学反应以及动力学过程的重要基础。利用FISM2耀斑模型计算的远紫外数据和MSIS-E-00模型提供的地球中高层大气数据,将120～190 nm的太阳远紫外辐射分为7段,使用基于Lambert-Beer定律的大气辐射传输方法进行数值模拟。选取2010年1月至2020年12月共11年间的150组耀斑数据,利用时间滞后互相关(TLCC)评估了太阳远紫外辐射和软X射线的耀斑峰值时间差,使用最小二乘法(LS)计算了二者的耀斑峰值流量关系,然后利用大气辐射传输方法计算了耀斑爆发时太阳远紫外在临近空间(20～100 km)的光谱特性、流量变化以及加热率变化,最后计算了太阳远紫外辐射在地球大气中的沉积情况。计算结果表明,在太阳耀斑爆发过程中,远紫外辐射的流量出现明显变化,流量峰值比软X射线提前240 s左右;远紫外辐射与软X射线的流量峰值近似线性相关,大于140 nm波段的系数随波长的增加而增大;在20～100 ...     

近地空间宇宙线荷电粒子暴与地震的关联

 从宇宙线早期研究中,已经观测到它的强度有1日,27日和11年的周期变化,这与太阳的调制过程有关。同时也观测到因气象原因引起宇宙线强度的变化,如温度,气压和季节效应。随着科学技术的飞速发展,特别是用各种各样的航天器运载探测器研究大气外层空间的宇宙线瞬间变化,得到一些有意义的结果。太阳照射到地球大气层顶部的电磁辐射能流为10¹⁰erg·m^-2·s-1,而宇宙线粒子总能流约要比它低八个量级,似乎可以忽略不计。但宇宙线穿过大气层损失绝大部分能量,产生正负离子,它们是形成云雾水珠的凝结核,也能触发雷暴和闪电,对大气层中很多物理过程都有影响。     

空间目标的地基红外辐射特性测量技术研究

提出了一种基于望远镜内部定标黑体与大气层外已知光谱特性的红外自然星体作为参照基准的地基大口径望远镜联合定标方法,在此基础上建立了相应的辐射度测量数学模型,以实现对空间目标的高精度红外辐射特性测量。内部定标黑体用于得到大口径望远镜后半光路系统对应探测器的各个像元响应度,外部标准红外自然星体用于估算大气层外目标附近大气与望远镜前半光路系统的等效透射率。在地基1.2m口径望远镜上对大量特性已知的红外自然星体辐射强度测量实验表明,当目标附近具有较强能量红外参考星情况下,如红外参考星在3~5μm波段大气层外辐照度高于1×1016 W/cm2量级,目标红外辐射强度测量不确定度能够优于15%。该方法能够克服大气程辐射、消光及高质量大口径辐射定标源对大气层外目标红外辐射强度测量不确定度的影响,适合于地基大口径望远镜红外光电测量系统的辐射定标与大气层外空间目标红外辐射特性高精度测量。     

脱水螺旋藻细胞复水后在不同光强下的谱学性质

将冷冻干燥处理后的极大螺旋藻干粉(脱水细胞)悬浮于NaCl等渗盐水中并添加葡萄糖和尿素,分别置于暗室、自然光照环境和培养箱中,在2,14,26 h后分别测定其吸收光谱、荧光发射和激发光谱的变化。结果表明：在相同时间下,藻细胞复水后的光谱特征峰随光强的不同呈现有规律的下降,暗室下的复水藻细胞特征峰强度最高,而放置在光照培养箱的则最低。说明在水分胁迫和光抑制的双重作用下,经过冷冻脱水的藻细胞复水后无法恢复其正常的光合作用。     

光学相关论题 大气光学

P401 2005021584 大气折射和色散对激光传输的影响=Effect of atmospher- ic refraction and chromatic dispersion on laser transmission [刊,中]／李双刚(电子工程学院光电子教研室．安徽,合肥 (230037)),聂劲松…//量子电子学报．-2004,21(5).- 679-682 建立了大气层折射模型,并给出了在不同仰角时,用 可见光(0．55 μm)和红外线(4 μm)进行瞄准,用CO2激光     

太阳多层共轭自适应光学系统的性能优化

为克服大气非等晕的影响,多层共轭自适应光学(MCAO)系统被广泛应用于太阳望远镜,以有效扩大校正视场。仅考虑由于大气非等晕造成的系统理论误差,研究了变形镜(DM)个数及其共轭高度对太阳多层共轭自适应光学(MCAO)系统性能的影响。结果表明,MCAO系统中DM的最佳共轭高度取决于大气湍流的分布;理论上,太阳望远镜(D/r0=28.57)视场为1arcmin时,只需两块DM,太阳MCAO系统斯特列尔比(SR)可达0.55,基本满足太阳望远镜的观测要求;同时,随着太阳望远镜口径的增大,需通过增加DM个数以满足其在大视场观测的需求。     

木星的条纹来自何处?

以色列Ｂｅｎｇｕｒｉｏｎ大学以Ｂ .Ｇａｌｐｅｒｉｎ教授为首的科学家们正在对围绕着旋转球体的大气湍流进行研究 ,他们的目的是解释为什么在木星、土星以及一些巨大行星上存在着引人关注的条纹现象 .一般认为地球表面湍流的产生是由于太阳所提供的热能和地球表面大气环流中的摩擦导致的能量耗散所造成 .而在稀薄的大气层中 ,气流内部的能量耗散比较小 ,因此部分太阳能将逐渐地聚集成一股稳定的整体的气流 ,它们将约束云层的分布 ,从而形成行星外部的条纹结构 .长期来科学家们一直认为行星的旋转运动与大尺度湍流间的相互作用控制着行星外…     

利用多源测量数据实时估算整层大气光学湍流

综合利用微波辐射计、风廓线雷达、自动气象站、温度脉动仪及历史探空资料等多源测量数据可实时估算整层大气光学湍流。本文通过构建实时大气参数廓线,计算边界层高度,在边界层和自由大气层分别采用指数递减模式和Dewan外尺度模式估算大气折射率结构常数（Cn2）廓线,拼接后积分实现了大气相干长度（r0）的实时估算,并与相干长度仪实测r0进行了对比。通过误差分析可知,r0的模式估算值与实测值在大气层结不稳定状态均方根误差最小,相关性较好,在稳定和近中性状态均方根误差较大,相关性较差,尤其在近中性状态均方根误差最大。研究结果表明,利用多源大气测量数据,采用分层估算的方法实时估算整层大气光学湍流是可行的,具有一定的工程应用价值。