Рассеяние солнечной радиации

Около 26% энергии общего потока солнечной радиации превращается в атмосфере в рассеянную радиацию. Рассеяние – это преобразование прямой радиации, распространяющейся в виде параллельных лучей в определенном направлении, в радиацию идущую от частиц воздуха по всем направлениям. Рассеяние связано с оптически неоднородной средой, какой является атмосфера.

Законы рассеивания различны в зависимости от соотношения длины волны и размеров рассеивающих частиц. Например, в чистой атмосфере рассеивание на молекулах, размеры которых меньше чем длина волны света, происходит по закону Рэлея. Согласно ему рассеяние обратно пропорционально 4 степени длины волны. Поэтому в атмосфере при равных условиях более длинные лучи красного цвета рассеиваются в 14 раз меньше, чем фиолетовые. Именно поэтому цвет неба – голубой (с высотой, по мере уменьшения плотности воздуха, цвет неба становится темнее и переходит в густо-синий и фиолетовый, а на Н=300км – черный. Чем больше в воздухе крупных примесей, тем белесее цвет неба, т.к. на крупных частицах происходит не рассеяние, а отражение обычного белесовато-видимого света).

Солнечный свет от диска Солнца, проходя через атмосферу, вследствие рассеивания меняет свой цвет. Когда Солнце высоко и рассеяние минимальное (а больше всего рассеваются сине-голубые короткие лучи), то цвет диска белесый, однако по мере продвижения его к горизонту путь луча увеличивается, поэтому увеличивается рассеяние и отражение аэрозолями и цвет становится желто-красным.

Когда солнце еще не показалось над горизонтом (утром) мы уже видим небо светлым, т.к. верхний слой атмосферы освещаются солнцем, и поглощают рассеянный свет. Такая же картина наблюдается и вечером после захода солнца. Эти явления называются утренние и вечерние сумерки.