2-laboratoriya mashg’uloti mavzu

Er atmosferasida quyosh nurlanishning susayishini hisobga olish
Er atmosferasining balandlik bo’yicha chegaralari hozirgi vaqtda bir necha ming kilometrni tashkil qiladi. Atmosfera zichligi yuqoriga chiqqan sari kamayib boradi. Atmosferaning yuqori qatlami geokaran deb ataladi va u 10-20 ming kilometr yer yuzasidan yuqorida joylashgan bo’ladi. Atmosferaning fizik sharoiti keskin o’zgarib turadi, chunki balandlik o’zgarishi bilan atmosfera qatlamlari ham o’zgaradi.
Atmosfera balandligi o’zgarishi bilan uning fizik kattaliklarini o’zgarishi 1-jadvalda keltirilgan. jadval

Balandlik h, km	Temperatura t,^0S	Zichlik ρ, 10^-3g/sm^3	Bosim R, mb.
0,0 0,5	+15,0 +11,75	1,225 1,1672	1013,25 954,53
1,0 1,5	+8,5 +5,25	1,1117 1,0582	898,76 845,66
2,0 3,0	+1,99 -4,51	1,0066 9,0941 ^-1	794,98 701,25
4,0 5,0	-11,02 -17,52	8,1942 ^-1 7,3654 ^-1	616,56 540,45
8,0 10	-37,01 50,0	5,2591 ^-1 4,1357 ^-1	356,48 264,91
11 20	-56,49 -56,49	3,6485 ^-1 8,8870 ^-1	226,90 55,269
30 40	-42,80 -15,49	1,7901 ^-2 4,0003 ^-3	11,836 2,9586
50 60	+0,85 -19,75	1,0754 ^-3 3,3162 ^-4	8,4581 ^-1 2,4121 ^-1
70 80	-54,0 -88,15	9,2747 ^-5 2,0979 ^-5	5,8343 ^-2 1,1141 ^-2
90 100	-88,15 -63,93	3,4733 ^-6 5,3993 ^-7	1,8444 ^-3 3,2411 ^-4
200	+953,61	3,6109 ^-10	1,3633 ^-6
300	+1084,8	3,3531 ^-11	1,5939 ^-7

Bu gaz to’lqin uzunligi 1,46 mkm gacha nurlarni yaxshi o’tkazib, to’lqin uzunligi katta bo’lgan nurlarni o’tkazmaydi.

Quyosh nurlanishining ma’lum qismini yerga yaxshi o’tkazib, yerni isishi tufayli chiqadigan uzun to’lqinlari atmosferadan tashqariga chiqarmaydi. Atmosfera kunduz kuni Quyosh radiatsiyasini Yerga tomon bir oz zaiflashtirilgan holda o’tkazib, yerni isitadi. Kechasi esa yerni ortiqcha sovib ketishiga yo’l qo’ymaydi. Kechasi yer chiqargan infraqizil nurlarni atmosfera yutadi va yana Yerga tomon yo’nalgan infraqizil nurlanishni hosil qiladi. Quyoshning ufqdan balandligi ortishi bilan Quyosh nurlanishining spektral tarkibi ham o’zgarib boaradi. yer yuzasiga tushuvchi Quyosh nurlanishining spektral tarkibining nisbiy qiymati 2-jadval berilgan.

2-jadval

Nurlanish	Spektral	sohadagi	energiyaning	foizdagi qiymti,%
Manbai	Ulьtrabinafsha nurlanish	Ko’zga ko’rinuvchi nurlanish	Infraqizil nurlanish
Quyoshning ufqqa nisbatan 0,5^0 balandlikda bo’lganida	0	28	72
Quyoshning ufqqa nisbatan 30^0 balandlikda bo’lganida	3	44	53
Quyosh zenitda bo’lganda	4	46	50
Hovo rang osmon uchun	10	65	25

Quyoshning zenit masofasi ortishi bilan yer yuzasiga tushuvchi infraqizil nurlarning miqdori ortadi. Spektrning energiya bo’yicha tasdiqlanishi nurlanish koeffitsenti va yutilish koeffitsentining nisbatlaridan aniqlanadi. Bu nisbat elementar hajm uchun Kirxgof qonunidan aniqlashi mumkin.
( ). (1)
Quyosh termodinamik muvozanatda bo’lgan hol uchun (1) formulaning ko’rinishi
= , (2)
o’tadi, bu yerda - Plank funktsiyasi deb ataladi.
. (3)
To’liq Quyosh nurlanishining to’lqin uzunligini aniqlash uchun, hamma soha bo’yicha integrallanishi kerak, u o’z navbatida Stefan- Bolьtsman qonunining parametrlari orqali ifodalanadi.
. (3¹)
Agar dan gacha to’lqin uzunligi oralig’ida quyoshdan chiqayotgan nurlanishni hissoblashda f egri chiziqli yuzani dan gacha bo’lgan qiymatni hisoblash kerak. Matematik nuqtai nazardan bu masala
J , (2¹)
shaklda ifodalanadi.
Buger-Lambert qonuni
modda qalinligidan nurlar dastasining intensivligi o’tayotgan bo’lsin. Nurlar intensivligi “elementar” і nurlar dastalarining yig’indisiga teng deb qarasak:
. (4)
Umumiy holda parametr, muhitning xarakteristikasi bo’lib . Hamma dasta uchun
, (5)
yoki
. (6)
1729 yilda frantsuz fizigi P’er Buger (6) tenglama, ya’ni yorug’likni susayish qonunini aniqladi. Ba’zi adabiyotlarda Buger-Lambert yoki Buger-Lambert-Ber qonuni deb ham ataladi. (6) tenglama muhitning ba’zi bir optik xarakteristikasini aniqlash uchun ishlatiladi. kattalikka susayish ko’rsatkichi deb ataladi, uning kattaligi
, (7)
-muhitning optik qalinligi. Demak, susayish ko’rsatkichi optik qalinlikka teng. Ko’p hollarda ko’rsatkichni hisoblashda, birlik uzunlik bo’yicha xisoblanmasdan, massa yoki modda hajmi bo’yicha(birlik yuzaga) hisoblanadi. Xususiy holda”o’nli susayish koefftsenti”dan ham foydalaniladi.
. (8)
“Susayish ko’rsatkichi” va “optik qalinlik”tushunchasidan foydalanishda yer atmosferasini “yorug’likni susaytiruvchi muhit deb qaraladi. Optik qalinlik atmosferadan tik yo’nalishi uchun ishlatiladi:
, (9)
va z zenit masofasi uchun:
. (10)
Integrallash balandlik bo’yicha olinadi, kuzatuvchining balandligi, N-atmosferaning tashqi chegarasi.
, (11)
kattalikka atmosfera yoki havoning tik yo’nalishdagi massasi deb ataladi. Agar atmosferani yassi parallel qatlamlardan iborat deb qaralsa va refraktsiya hisobga olinsa unda:
, (12)
ga teng deb qarash mumkin, atmosferaning massasi birinchi yaqinlashishda faqat to’lqin uzunlikka bog’liq bo’ladi.
Yorug’lik nurini susaytiruvchi muhitning yana bir asosiy xarakteristikasi tozalik koeffitsentidir. U muhitdan o’tgan nurning, dastlabki nurga nisbatiga teng: (6) va (7) formuladan: , (14)
Boshqa zenit masofasi uchun . (15)
(5), (6), (15) tenglamalar faqat monoxramatik nurlar uchun o’rinli. va spektral oraliq uchun (6) intergal qiymat orqali yozamiz:
. (16)
(16) ifodadan ko’rinadiki muhitning optik qallinligi to’lqin uzunlik o’zgarishi bilan eksponentsial qonun bo’yicha muhitdagi nur susayishiga ega.
Endi havo ochiq bo’lgandagi sochilgan nurlanish qisqacha to’xtalib o’taylik. Sochilgan Quyosh nurlanish intensivligini D harfi bilan belgilaylik. Havo ochiq kunlari sochilgan radiatsiya intensivligining qiymati unchalik katta bo’lmaydi. Yozda Quyosh juda balandda bo’lganda y 0,1 atrofida bo’ladi.
Odatda yassi sirtga bir vaqtda tushuvchi to’g’ri Quyosh radiatsiyasi va sochilgan Quyosh nurlanish yig’indi deb yuritiladi. Yig’indi Quyosh nurlanishi intensivligini Q bilan belgilaylik. U vaqt
. (17)
Yig’indi Quyosh nurlanish tarkibi ham Quyoshning ufqdan balandligiga, atiosferaning tiniqligiga, joyning geografik kengligiga qarab o’zgaradi.