Файл: Шалькевич Курс лекций.pdf

îòðàæåíèè îò âçâîëíîâàííîé âîäíîé ïîâåðõíîñòè. ×åì áîëüøå
âîëíåíèå, òåì áîëüøå ðàçëè÷èå â èíòåíñèâíîñòè îòðàæåííûõ ñèã-
íàëîâ ðàçíîé ïîëÿðèçàöèè. Ðåãèñòðàöèÿ ýòèõ ñèãíàëîâ ïîçâîëÿåò
áîëåå íàäåæíî õàðàêòåðèçîâàòü îáúåêò èëè ÿâëåíèå.

Âåñüìà öåííîå ñâîéñòâî ðàäèîèçëó÷åíèÿ

— åãî ïðîíèêàþùàÿ

ñïîñîáíîñòü. Ãëóáèíà ïðîíèêíîâåíèÿ óâåëè÷èâàåòñÿ ïðîïîðöèî-
íàëüíî äëèíå âîëíû èçëó÷åíèÿ è çàâèñèò îò ôèçèêî-õèìè÷åñêèõ
ñâîéñòâ ïîâåðõíîñòè, ãëàâíûì îáðàçîì äèýëåêòðè÷åñêîé ïîñòîÿí-
íîé. Â êà÷åñòâå ïðèìåðà îòìåòèì, ÷òî êîðîòêèå ðàäèîâîëíû ðàñ-
ñåèâàþòñÿ ðàñòèòåëüíîñòüþ, à äëèííûå ïðîíèêàþò ñêâîçü íåå.
Ïðîíèêíîâåíèå ðàäèîâîëí â âîäó, îñîáåííî ìîðñêóþ, çíà÷èòåëü-
íî ñëàáåå, ÷åì â ãðóíò. Â ïðåñíóþ âîäó ðàäèîèçëó÷åíèå ïðîíèêàåò
ëó÷øå. Ïðè êîðîòêèõ äëèíàõ âîëí è ãëèíèñòîé âëàæíîé ïî÷âå
ãëóáèíà ïðîíèêíîâåíèÿ ñîñòàâëÿåò ìèëëèìåòðû, ïðè äëèííûõ
âîëíàõ è ñóõîé ïåñ÷àíîé ïî÷âå — äåñÿòêè ìåòðîâ.

Îòðàæåíèå ðàäèîâîëí ìåíÿåòñÿ ïðè íàëè÷èè íåîäíîðîäíîñòåé

â ñòðîåíèè îòðàæàþùåãî ñëîÿ, íàïðèìåð âîäîíîñíûõ ñëîåâ, èí-
òåíñèâíî îòðàæàþùèõ ðàäèîâîëíû, ÷òî èñïîëüçóåòñÿ äëÿ ïîèñêà
ëèíç ãðóíòîâûõ âîä è äëÿ îïðåäåëåíèÿ ãëóáèíû èõ çàëåãàíèÿ.
Ïðè ýòîì óäàåòñÿ äîñòèãàòü ãëóáèí â äåñÿòêè ìåòðîâ, à äëÿ ñóõèõ
âåðõíèõ ãðóíòîâ — äî ñîòåí ìåòðîâ.

4.4. Âëèÿíèå àòìîñôåðû íà èçëó÷åíèå

 ïðàêòèêå àýðîêîñìè÷åñêèõ ñúåìîê âîçíèêàþò çíà÷èòåëü-

íûå îñëîæíåíèÿ, òàê êàê ìåæäó ñúåìî÷íîé àïïàðàòóðîé è çåì-
íîé ïîâåðõíîñòüþ íàõîäèòñÿ àòìîñôåðà, êîòîðàÿ ìîæåò èçìåíÿòü
ñëåäóþùèå õàðàêòåðèñòèêè ýëåêòðîìàãíèòíîãî èçëó÷åíèÿ: à) íà-
ïðàâëåíèå èçëó÷åíèÿ; á) èíòåíñèâíîñòü èçëó÷åíèÿ; â) äëèíó è
÷àñòîòó âîëí, äîñòèãàþùèõ îáúåêòà íà ïîâåðõíîñòè Çåìëè;
ã) ñïåêòðàëüíûé ñîñòàâ ëó÷èñòîé ýíåðãèè. Õàðàêòåð ýòèõ èçìåíå-
íèé çàâèñèò, â ïåðâóþ î÷åðåäü, îò ìàññû âîçäóøíîãî ñëîÿ, ÷åðåç
êîòîðûé ïðîõîäèò èçëó÷åíèå, îò ñîäåðæàíèÿ â íåì àýðîçîëüíûõ
÷àñòèö âîäÿíîãî ïàðà, óãëåêèñëîãî ãàçà, îçîíà, à òàêæå îò ýëåê-
òðîííîé êîíöåíòðàöèè ñëîåâ èîíîñôåðû (ðèñ. 7).

×òîáû ïðàâèëüíî âûáðàòü íåîáõîäèìóþ ñúåìî÷íóþ àïïàðàòó-

ðó è èçáåæàòü èëè óìåíüøèòü èñêàæåíèå èçîáðàæåíèé âñëåäñò-
âèå âëèÿíèÿ àòìîñôåðíûõ ïðèìåñåé, íåîáõîäèìî çíàòü, êàê ïðî-
èñõîäèò ðàññåÿíèå, ïîãëîùåíèå è ðåôðàêöèÿ èçëó÷åíèÿ.

Ðàññåÿíèå

. Îñëàáëåíèå èçëó÷åíèÿ, êîòîðîå ïðîèñõîäèò çà ñ÷åò

åãî ðàññåÿíèÿ ÷àñòèöàìè, âçâåøåííûìè â àòìîñôåðå, çàâèñèò êàê

47

îò äëèíû âîëí èçëó÷åíèÿ, òàê è îò êîíöåíòðàöèè è äèàìåòðà ÷àñ-
òèö. Ê âèäàì ðàññåÿíèÿ îòíîñÿòñÿ:

1.

Ðàññåÿíèå ïî çàêîíó Ðåëåÿ.

Îáóñëàâëèâàåòñÿ ìîëåêóëàìè è

äðóãèìè ìåëü÷àéøèìè ÷àñòè÷êàìè ñ äèàìåòðàìè, çíà÷èòåëüíî
ìåíüøèìè äëèíû âîëí ðàññìàòðèâàåìîãî èçëó÷åíèÿ. Èíòåíñèâ-
íîñòü ðàññåÿíèÿ îáðàòíî ïðîïîðöèîíàëüíà ÷åòâåðòîé ñòåïåíè
äëèíû âîëíû èçëó÷åíèÿ. Ïîýòîìó, íàïðèìåð, óëüòðàôèîëåòîâîå
èçëó÷åíèå, äëèíà âîëíû êîòîðîãî ñîñòàâëÿåò ïðèìåðíî îäíó ÷åò-
âåðòü îò äëèíû âîëíû êðàñíîãî ñâåòà, ðàññåèâàåòñÿ â øåñòíàäöàòü
ðàç ñèëüíåå. Ýòî ïîçâîëÿåò ïîíÿòü, ïî÷åìó íà çàõîäå ñîëíöà ïðè
íèçêîì åãî ïîëîæåíèè íà íåáå ïðåîáëàäàþò îðàíæåâûå è êðàñíûå
öâåòà: áîëåå êîðîòêèå âîëíû âèäèìîãî ñâåòà îòñåêàþòñÿ â ðåçóëü-
òàòå ïîãëîùåíèÿ â àòìîñôåðå è ìîùíîãî ðàññåÿíèÿ.

2.

Ðàññåÿíèå ïî çàêîíó Ìè (íà ñôåðè÷åñêèõ ÷àñòèöàõ).

Ïðî-

èñõîäèò â òåõ ñëó÷àÿõ, êîãäà àòìîñôåðà ñîäåðæèò ÷àñòè÷êè, ïî
ôîðìå áëèçêèå ê ñôåðå, ñ äèàìåòðàìè, ïðèìåðíî ðàâíûìè äëèíàì
âîëí ðàññìàòðèâàåìîãî èçëó÷åíèÿ. Ê íèì îòíîñÿòñÿ âîäÿíîé ïàð
è ïûëèíêè, êîòîðûå è ðàññåèâàþò âèäèìûé ñâåò.

3.

Íåñåëåêòèâíîå ðàññåÿíèå.

Çäåñü äåéñòâèå îêàçûâàþò ÷àñ-

òè÷êè ñ äèàìåòðàìè ïîðÿäêà íåñêîëüêèõ äëèí âîëí èçëó÷åíèÿ.
Íàïðèìåð, âîäÿíûå êàïëè ñ äèàìåòðàìè 5—100 ìêì îäèíàêîâî
ýôôåêòèâíî ðàññåèâàþò âñå âîëíû âèäèìîãî ñâåòà (0,4—0,7 ìêì).
 ðåçóëüòàòå îáëàêà è òóìàí êàæóòñÿ áåëåñûìè, òàê êàê ñìåñü
âñåõ öâåòîâ ïðèìåðíî â ðàâíûõ êîëè÷åñòâàõ äàåò áåëûé öâåò.

48

Ðèñ. 7

. Õàðàêòåðíûå ðàçìåðû ÷àñòèö, ñîäåðæàùèõñÿ â àòìîñôåðå

Ïîãëîùåíèå

. Â àòìîñôåðå ýëåêòðîìàãíèòíîå èçëó÷åíèå èçáè-

ðàòåëüíî ïîãëîùàåòñÿ âîäÿíûì ïàðîì, äâóîêèñüþ óãëåðîäà, ïî-
ýòîìó ñóùåñòâóåò ðÿä ðàçëè÷íûõ ïî øèðèíå ïîëîñ ïîãëîùåíèÿ.
Íàïðèìåð, àòìîñôåðíûé îçîí ñèëüíî ïîãëîùàåò óëüòðàôèîëåòî-
âîå èçëó÷åíèå, îáðàçóÿ øèðîêóþ è ãëóáîêóþ ïîëîñó

ïîãëîùåíèÿ

220—290 íì. Óçêèõ ïîëîñ ïîãëîùåíèÿ ÷ðåçâû÷àéíî ìíîãî. Òàê,
íà ó÷àñòêå ñïåêòðà 7—14 ìêì èõ îáíàðóæåíî îêîëî 400. Ãëàâíóþ
ðîëü â ïîãëîùåíèè èãðàþò ïàðû âîäû, ïîëîñû ïîãëîùåíèÿ êîòî-
ðûõ (íàïðèìåð, 1,2—1,5; 1,8—2,0; 2,5—3 ìêì è ò. ä.) â ïðèçåì-
íîì ñëîå âîçäóõà ïåðåêðûâàþò ïîëîñû ïîãëîùåíèÿ äðóãèõ ãàçî-
îáðàçíûõ âåùåñòâ.

Ïîýòîìó ïðèõîäÿùàÿ ñîëíå÷íàÿ ðàäèàöèÿ ïðè åå ïðîõîæäå-

íèè ÷åðåç àòìîñôåðó ñèëüíî îñëàáëÿåòñÿ. Ñîâìåñòíûé ýôôåêò
ïîãëîùåíèÿ è ðàññåÿíèÿ õàðàêòåðèçóåòñÿ ñ ïîìîùüþ êîýôôèöè-
åíòà îñëàáëåíèÿ (ðàâíîãî ñóììå êîýôôèöèåíòîâ ïîãëîùåíèÿ è
ðàññåÿíèÿ). Îí ïîçâîëÿåò âû÷èñëèòü ýíåðãèþ, êîòîðàÿ äîñòèãàåò
ïîâåðõíîñòè Çåìëè.

Ha ðèñ. 8 ïîêàçàíî ïðîïóñêàíèå àòìîñôåðîé èçëó÷åíèé ðàç-

ëè÷íûõ äëèí âîëí. Äëÿ óëüòðàôèîëåòîâîãî èçëó÷åíèÿ àòìîñôåðà
íåïðîçðà÷íà. Ïî ìåðå ïåðåõîäà â äëèííîâîëíîâóþ ÷àñòü âñòðå÷à-
þòñÿ, êàê îòìå÷àëîñü ðàíåå, ó÷àñòêè ñïåêòðà — îêíà ïðîçðà÷íî-
ñòè, ãäå êîýôôèöèåíò ïðîçðà÷íîñòè îòíîñèòåëüíî âåëèê, õîòÿ è
íå âñåãäà ðàâåí åäèíèöå. Íàèáîëüøåå ïðàêòè÷åñêîå çíà÷åíèå â
îïòè÷åñêîì ó÷àñòêå ñïåêòðà èìåþò îêíà ïðîçðà÷íîñòè, îõâàòûâà-
þùèå âåñü âèäèìûé äèàïàçîí, è îòäåëüíûå ó÷àñòêè â èíôðàêðàñ-
íîì äèàïàçîíå (3—5 ìêì è 8—12 ìêì). Ìèëëèìåòðîâûå ðàäèî-
âîëíû, êàê è áîëåå êîðîòêèå âîëíû, ïðîäîëæàþò èñïûòûâàòü ìî-
ëåêóëÿðíîå ïîãëîùåíèå â ãàçàõ, âõîäÿùèõ â àòìîñôåðó, êèñëî-
ðîäå è âîäÿíîì ïàðå. Â ìèëëèìåòðîâîì äèàïàçîíå èìååòñÿ íå-
ñêîëüêî îêîí ïðîçðà÷íîñòè. Íàèáîëüøåå çíà÷åíèå èìååò îêíî

49

Ðèñ. 8

. Ïðîçðà÷íîñòü àòìîñôåðû äëÿ îïòè÷åñêèõ âîëí è ðàäèîâîëí

ïðîçðà÷íîñòè íà äëèíå âîëíû 8,6 ìì. Ìîëåêóëÿðíîå ïîãëîùåíèå
ïåðåñòàåò áûòü çàìåòíûì ïðè äëèíàõ âîëí ñâûøå 1—2 ñì. Ìèë-
ëèìåòðîâûå ðàäèîâîëíû, òàê æå êàê è ñâåòîâûå, ïîãëîùàþòñÿ òó-
ìàíîì, äîæäåì, ãðàäîì, ñíåãîì. Ëèøü ñàíòèìåòðîâûå âîëíû äëè-
íîé ñâûøå 3—5 ñì íà÷èíàþò ñâîáîäíî ïðîõîäèòü ñêâîçü íèõ.
Âîëíû äåöèìåòðîâîãî äèàïàçîíà óæå áåñïðåïÿòñòâåííî ïðîõîäÿò
âñþ òîëùó àòìîñôåðû íåçàâèñèìî îò îáëà÷íîñòè. Ñ óâåëè÷åíèåì
äëèíû ðàäèîâîëí óñèëèâàåòñÿ èõ îòðàæåíèå îò èîíèçèðîâàííûõ
ñëîåâ àòìîñôåðû è äåêàìåòðîâûå âîëíû ñ äëèíîé âîëíû ñâûøå
10 ì óæå íå ìîãóò ïðîéòè ñêâîçü èîíîñôåðó. Äëÿ âîëí ýòèõ äëèí
àòìîñôåðà íåïðîçðà÷íà. Ïðèâåäåííàÿ íà ðèñ. 8 êðèâàÿ ñïåêò-
ðàëüíîãî ïðîïóñêàíèÿ àòìîñôåðû ìîæåò ìåíÿòüñÿ ïî âåëè÷èíå
ïðîïóñêàíèÿ è øèðèíå îêîí ïðîçðà÷íîñòè â çàâèñèìîñòè îò ñî-
ñòîÿíèÿ àòìîñôåðû (âàðèàöèé ñîäåðæàíèÿ âîäÿíîãî ïàðà, àýðîçî-
ëåé è ò. ï.).

Ðåôðàêöèÿ

(èñêðèâëåíèå ëó÷åé) ñâÿçàíà ñ èçìåíåíèåì êîýô-

ôèöèåíòà ïðåëîìëåíèÿ â ðàçëè÷íûõ ñëîÿõ àòìîñôåðû, ÷òî îáóñ-
ëîâëåíî ðàçëè÷íîé èõ òåìïåðàòóðîé, äàâëåíèåì, âëàæíîñòüþ.
Âëèÿíèå ðåôðàêöèè íåâåëèêî — èñêàæåíèå óãëîâ âèçèðîâàíèÿ
ñîñòàâëÿåò íåñêîëüêî óãëîâûõ ñåêóíä.

5. ÌÅÒÎÄÛ ÐÅÃÈÑÒÐÀÖÈÈ

ÝËÅÊÒÐÎÌÀÃÍÈÒÍÎÃΠÈÇËÓ×ÅÍÈß

Ýëåêòðîìàãíèòíîå

èçëó÷åíèå

ðåãèñòðèðóåòñÿ

ðàçëè÷íûìè

ïðèåìíèêàìè èçëó÷åíèÿ. Äëÿ îïòè÷åñêîãî èçëó÷åíèÿ — ýòî ãëàç
÷åëîâåêà, ôîòîãðàôè÷åñêèå ñëîè, ôîòî- è òåðìîýëåêòðè÷åñêèå
ýëåìåíòû, à äëÿ ðàäèîèçëó÷åíèÿ — àíòåííû.

Çðèòåëüíàÿ ñèñòåìà ÷åëîâåêà

ÿâëÿåòñÿ íàèáîëåå ñîâåðøåí-

íûì áèîëîãè÷åñêèì ïðèåìíèêîì èçëó÷åíèÿ è âîñïðèíèìàåò
ëèøü óçêóþ ÷àñòü ñïåêòðà 0,4—0,8 ìêì. Îíà ïîñòðîåíà íà åäèí-
ñòâå ãëàçà è çðèòåëüíîé êîðû ìîçãà. Ëó÷èñòûé ïîòîê, ïðîíèêàþ-
ùèé â ãëàç, ôîêóñèðóåòñÿ õðóñòàëèêîì íà ñåò÷àòêå, ñâåòîðåöåï-
òîðû êîòîðîé, ïîãëîùàÿ èçëó÷åíèå, ãåíåðèðóþò ýëåêòðè÷åñêèå
èìïóëüñû, ðàñïðîñòðàíÿþùèåñÿ ïî íåðâíûì âîëîêíàì â çðèòåëü-
íûå îáëàñòè ìîçãà. Ñåò÷àòêà ãëàçà ñîñòîèò èç ñâåòî÷óâñòâèòåëü-
íûõ

ýëåìåíòîâ

—

êîëáî÷åê

è

ïàëî÷åê,

êàæäàÿ

ðàçìåðîì

0,004 ìì. Ïàëî÷êè âîñïðèíèìàþò ñèíèé öâåò ëó÷øå, ÷åì êîëáî÷-
êè; çàòî êîëáî÷êè âèäÿò òåìíî-êðàñíûé öâåò, òîãäà êàê ïàëî÷êè
íà íåãî íå ðåàãèðóþò. Ïðè äíåâíîì (êîëáî÷êîâîì) çðåíèè ãëàç îá-

50

ëàäàåò íàèáîëüøåé ÷óâñòâèòåëüíîñòüþ ê èçëó÷åíèþ ñ äëèíîé
âîëíû 0,556 ìêì.

 îáëàñòè öâåòíîãî çðåíèÿ îñíîâíîé ÿâëÿåòñÿ èäåÿ, âûñêàçàí-

íàÿ åùå Ì. Â. Ëîìîíîñîâûì è Ò. Þíãîì, î òîì, ÷òî ñåò÷àòêà ãëàçà
èìååò òðè âèäà ðåöåïòîðîâ, ÷óâñòâèòåëüíûõ ê ñèíèì, çåëåíûì è
êðàñíûì ëó÷àì. Â çàâèñèìîñòè îò èíòåíñèâíîñòè ïîñòóïëåíèÿ íà
ñåò÷àòêó ãëàçà ñèíåãî, çåëåíîãî è êðàñíîãî èçëó÷åíèÿ ðåöåïòîðû
ñèíòåçèðóþò åãî è ïîëó÷àåòñÿ îïðåäåëåííûé ðåçóëüòèðóþùèé
öâåò. Èçâåñòíî, ÷òî êàæäîå ìîíîõðîìàòè÷åñêîå èçëó÷åíèå âîñ-
ïðèíèìàåòñÿ ãëàçîì êàê îïðåäåëåííûé öâåò. Îäíàêî ðàçëè÷íûå
öâåòà, êðîìå íàñûùåííûõ, ìîæíî ïîëó÷èòü, èñêóññòâåííî ñìå-
øèâàÿ â ðàçíûõ ïðîïîðöèÿõ òðè îñíîâíûõ öâåòà — ñèíèé (Ñ), çå-
ëåíûé (Ç) è êðàñíûé (Ê). Èç íèõ ìîæíî ñèíòåçèðîâàòü äîïîëíè-
òåëüíûå öâåòà — ãîëóáîé (Ã), æåëòûé (Æ), ïóðïóðíûé (Ï) è àõðî-
ìàòè÷åñêèé áåëûé (ñåðûé) öâåò (Á): Ñ + Ç = Ã; Ç + Ê = Æ; Ñ + Ê =
= Ï; Ñ + Ç + Ê = Á. Öâåòîâûå êîíòðàñòû ìîãóò èçìåíÿòüñÿ â çàâè-
ñèìîñòè îò ñî÷åòàíèé èçîáðàæàåìûõ îáúåêòîâ.

Îïòè÷åñêàÿ ñèñòåìà ãëàçà èìååò íåêîòîðûå íåäîñòàòêè: îãðà-

íè÷åííîñòü îñòðîòû çðåíèÿ, ò. å. íåñïîñîáíîñòü ðàçëè÷àòü ìàëûå
îáúåêòû, îòäàëåííûå íà áîëüøèå ðàññòîÿíèÿ; ãëàç âîñïðèíèìàåò
îãðàíè÷åííóþ îáëàñòü ýëåêòðîìàãíèòíîãî ñïåêòðà; çðåíèå èíåð-
öèîííî, ÷òî ïðèâîäèò ê íåîáõîäèìîñòè àäàïòèðîâàíèÿ, ò. å. ïðè-
âûêàíèÿ, ïðèñïîñîáëåíèÿ ãëàçà ê óñëîâèÿì íàáëþäåíèÿ. Âñòðå-
÷àþùèåñÿ äàëüíîçîðêîñòü è áëèçîðóêîñòü, åñëè îíè êîððåêòèðó-
þòñÿ î÷êàìè, íå ìåøàþò ðàáîòå ñî ñíèìêàìè.

Âåëè÷èíà ðàçëè÷èìûõ ãëàçîì äåòàëåé çàâèñèò îò ðàçìåðà âîñ-

ïðèíèìàåìûõ ýëåìåíòîâ. Îñòðîòà çðåíèÿ õàðàêòåðèçóåòñÿ ìèíè-
ìàëüíûì ïðîìåæóòêîì ìåæäó îáúåêòàìè, êîòîðûå ãëàç â ñîñòîÿ-
íèè âèäåòü. Ðàçðåøàþùàÿ ñïîñîáíîñòü íîðìàëüíîãî ãëàçà ïðè îï-
òèìàëüíûõ óñëîâèÿõ ðàññìàòðèâàíèÿ â óãëîâûõ åäèíèöàõ ñîñòàâ-
ëÿåò 1

¢

, à â ëèíåéíûõ åäèíèöàõ — 0,05—0,08 ìì. Â ïðàêòèêå äëÿ

äåøèôðîâî÷íûõ ðàáîò ïðåäåëüíàÿ îøèáêà îïðåäåëåíèÿ ïîëîæå-
íèÿ òî÷åê è êîíòóðîâ ïðèíèìàåòñÿ ðàâíîé 0,1—0,2 ìì.

Ñòåðåîñêîïè÷åñêîå çðåíèå

. Çðèòåëüíîå âîñïðèÿòèå îäíèì ãëà-

çîì íàçûâàåòñÿ

ìîíîêóëÿðíûì

, à äâóìÿ ãëàçàìè —

áèíîêóëÿð-

íûì

. Áèíîêóëÿðíîå çðåíèå, ïîçâîëÿþùåå íåïîñðåäñòâåííî âîñ-

ïðèíèìàòü ãëóáèííîñòü ïðîñòðàíñòâà è ïðîñòðàíñòâåííûå ôîðìû
íàáëþäàåìûõ îáúåêòîâ, íàçûâàåòñÿ

ñòåðåîñêîïè÷åñêèì

. Åñëè

ðàññìàòðèâàòü êàêîé-ëèáî îáúåêò îäíîâðåìåííî ïðàâûì è ëåâûì
ãëàçîì, òî ãëàçà ïîâîðà÷èâàþòñÿ òàê, ÷òî èõ âèçèðíûå îñè ïåðåñå-
êàþòñÿ ïîä òàê íàçûâàåìûì

óãëîì êîíâåðãåíöèè

, à èçîáðàæåíèÿ

51