紅外輻射大氣衰減

紅外輻射大氣衰減是紅外輻射在大氣中傳播時，由於大氣中各種成分的吸收和散射而引起的輻射功率的逐漸衰減。大氣中各種氣體分子吸收紅外輻射，使輻射能轉變為其他形式的能量

紅外輻射大氣衰減

正文

紅外輻射在大氣中傳播時，由於大氣中各種成分的吸收和散射而引起的輻射功率的逐漸衰減。
大氣是一種具有非常高的時空變易性的吸收物質和散射物質。因此，這種衰減過程是極其複雜的，它與輻射傳播過程中的溫度、壓力、大氣的性質、粒子的大小和所使用的波長，甚至與地形都有關係。只有知道這些因素的變化，才能準確獲得紅外輻射在大氣中的衰減情況。因此,為了解決某些實際的套用問題,需要實地、適時地進行衰減測量。
大氣中各種氣體分子吸收紅外輻射，使輻射能轉變為其他形式的能量；同時，大氣中的塵埃和水滴等粒子又將輻射散射到四面八方，因而在前進路程中的輻射功率也要減小。
由於大氣的吸收，紅外輻射在前進路程上的功率按指數式衰減(假定是平行光束, 沒有發散問題)。若x＝0處的輻射功率為I0，在路程x處的輻射功率為I，則

α為輻射功率衰減到一半所需的距離的倒數,稱為吸收係數，與波長有關。同樣，由於大氣的散射，紅外輻射功率的衰減也可寫成

β為散射係數，也與波長有關。因此，對於一定的波長，紅外輻射的大氣衰減規律為

式中κ＝α＋β，稱為大氣的衰減係數。

紅外輻射大氣衰減

實際上,紅外輻射在大氣中傳播時,主要的吸收來自水汽，其次來自二氧化碳。表列出水汽和二氧化碳的較強吸收帶。這些帶間的空隙形成了一些所謂天體輻射的“紅外視窗”,其中最寬的是在8～13微米處(其中9.5微米附近有臭氧的吸收)。17～22微米是半透明視窗。22微米以後直到1毫米處,由於水汽的嚴重吸收，對天體的紅外輻射是完全不透明的。但是，在海拔較高，空氣乾燥的地方，22微米以後的紅外輻射也有較高的透過率。例如，在海拔3.5公里的高度處，測量結果見表。

紅外輻射大氣衰減

大氣對紅外輻射的散射，主要取決於大氣中所包含的各種粒子的大小。對於空氣分子（粒子很小），其散射量反比於輻射波長的4次方；而塵埃,水滴等的散射量大致與波長的1.3次方成反比。

紅外輻射大氣衰減

圖為海平面上約1.83公里水平路程（有17毫米可降水分）的大氣透射比曲線。

配圖

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