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大气散射现象

大气散射现象
大气散射是重要而且普遍发生的现象，大部分进入我们眼睛的光都是散射光。

如果没有大气散射，则除太阳直接照射的地方外，都将是一片黑暗。

大气散射作用削弱了太阳的直接辐射，同时又使地面除接收到经过大气削弱的太阳直接辐射外，还接收到来自大气的散射辐射，大大增加了大气辐射问题的复杂性。

大气散射是大气光学和大气辐射学中的重要内容。

也是微波雷达、激光雷达等遥感探测手段的重要理论基础。

通常，根据光的散射的原因不同而将光的散射分为两类：一类是：廷德尔散射。

颗粒浑浊媒质（颗粒线度和光的波长差不多）的散射，散射光的强度和入射光的波长的关系不明显，散射光的波长和入射光的波长相同。

另一类是：分子散射。

光通过纯净媒质时，由于构成该媒质的分子密度涨落而被散射的现象。

分子散射的光强度和入射光的波长有关，但散射光的波长仍和入射光相同。

其原理是：光和粒子的相互作用，按粒子同入射波波长（λ）的相对大小不同，可以采用不同的处理方法：当粒子尺度比波长小得多时，可采用比较简单的瑞利散射公式；当粒子尺度与波长可相比拟时，要采用较复杂的米散射公式；当粒子尺度比波长大得多时，则用几何光学处理。

一般考虑
具有半径的均匀球状粒子的理想散射时，常采用无量纲尺度参数= 2πr/λ作为判别标准：当无量纲尺度参数<0.1时，可用瑞利散射；当无量纲尺度参数≥0.1时，需用米散射；当无量纲尺度参数>50时，可用几何光学。

同一粒子对不同波长而言，往往采用不同的散射处理方法，如直径1微米的云滴对可见光的散射是米散射；但对微波，却可作瑞利散射处理。

13大气散射

尺度数
1、散射过程 1.1 散射过程的分类
a
a：粒子半径
：辐射波长
散射图像：方向性图瑞利散射米散射米散射
几何光学散射
多次散射
1.2 描述散射过程的参数
散射函数
也称角散射截面：m2 sr-1
散射截面、散射效率
消光截面、消光效率散射效率吸收效率
单散ห้องสมุดไป่ตู้反照率、非对称因子
相函数
衍射现象
巴比涅(Babinet)原理圆屏和圆孔一样
夫琅禾费(Fraunhofer) 圆孔衍射
J1 ：一阶贝塞尔函数
：散射角
消光的光学定理
几何反射、折射：有效截面=几何截面 A 巴比涅(Babinet)原理：圆孔截面 = A
消光效率因子：Qe 如果没有吸收：Qe=Qs
雨：虹
• 雨滴大约 1 mm 直径 • 所有波长散射效率相同 • 雨散射在大部分方向是
考虑自然光：两个方向具有相同电场强度，并且两者之间具有随意位相关系散射波偏振强度分量：
瑞利推导的原始公式
相函数
极化率
洛伦兹—洛伦茨(Lorentz-Lorenz)公式
m：无量纲折射指数。实部（太阳光谱范围内的大气分子：接近1）对波长依赖大，对应散射。虚部对应吸收性质。
实际应用中近似：
天色：气溶胶的影响
蓝光散射比红光强
红光散射比蓝光强
所有色彩光散射相同
晚霞：小气溶胶粒子 (0.1-1微米)
蓝月亮：大气溶胶粒子 (>1 微米)
once in a blue moon 千载难逢地
MIE散射的例子
4、几何光学散射 (x >50)
服从几何光学规律斯涅尔定律(Snell law)

大气辐射与遥感-第四章-第二节

由此推导方程4.2.5和4.2.6可以表示为强度形式：
其中Ir和Ir是偏振强度分量，它们分别垂直于和平行于包含入射波和散射波的平面（即散射平面）。于是，入射在θ方向分子上的非偏振太阳光的总散射强度为：但是，对非偏振太阳辐射有I0r= I0l=I0/2，并注意到k=2π/λ，于是有：这就是由瑞利导出的最初公式，称为分子对太阳光的瑞利散射。
第四章大气粒子的散射
第四章大气粒子的散射
§ 4.1 电磁辐射的偏振特性及数学表征（刘长盛，大气辐射学）
§ 4.1.1 电磁波波动方程及其解（Page 3） § 4.1.2 电磁辐射的偏振状态（Page 11) § 4.1.3 偏振态的数学表征（Page 15) § 4.1.4 Stokes参量（Page 15）
6. 散射相函数P(θ) 根据以上的公式，我们知道散射辐射能量与散射角θ值有关，即散射辐射是有方向性的，定义一个相函数P(θ)来表达散射辐射按角度的分布。
该公式称为相函数的归一化条件。在非偏振入射辐射情况下，单个分子的瑞利散射相函数P(θ)为：
将相函数分别带入到公式：4.2.16,4.2.20和4.2.27中，则分别有：
特征三：如果入射辐射是非偏振光，即自然光，此时，电矢量E可在垂直于入射辐射传播方向z的xy平面内任意取向，并可将非偏振辐射看作由任意两个互相垂直的线偏振辐射构成，上述两种情况中，电矢量为Ex和Ey的两个线偏振辐射量是互相垂直的，故得非偏振辐射的散射辐射通量密度为：
因此有： •当 θ=00和θ=π时，Fθ值最大，此时偏振度P=0，即前向和后向散射辐射最强，且二者数值相等，即散射辐射为非偏振的。 •当 θ=900和θ=2700时，Fθ值最小，此时偏振度P=1，即在垂直于入射辐射方向上的xy平面内的散射最弱，只有前后向散射的一半，且为线偏振的。 •当 θ等于其他角度时，Fθ 值随θ角大小而改变，此时偏振度介于0与1之间，0<P<1，散射辐射为部分偏振的。 •散射辐射通量密度与波长的四次方成反比。因此大气辐射传输过程中，由于分子散射导致短波辐射衰减特别强。 •分子散射辐射方向性图，请参考上图(c).

《落日的幻觉》阅读答案

《落日的幻觉》阅读答案《落日的幻觉》阅读答案《落日的幻觉》阅读题①人们都喜欢观赏日出，无不赞叹太阳升起时的壮观景象。

而对日落，却很少有人去流连观赏、吟咏描绘。

原因何在？恐怕是一种感慨的影响，“日薄西山，气息奄奄”。

就连我们的古人不也留下“_________________”的诗句吗？②其实，日落的景象和日出同样壮观、绮丽，而且神秘、迷人如果有机会观日落，它会使你神往：太阳静静地躺在西方地平线上，变得如此之大，颜色是那样深黄、殷红；它缓缓坠落，接近地平线时竟缩身变扁若天空有云，你会看见灿烂的晚霞；全天无云，不要忘记回头，你会发现背后的天空中现出神秘的蓝色暗弧，暗弧外面还锻有明显的亮弧而在暗弧和亮弧上升的同时，西方天空还会出现迷人的紫光，随着太阳的坠落，紫光下移，接近地平线时才消失，可惜这种美丽的紫光并不多见。

③日落确实很美，色彩绚丽，变化多端可是观赏者不会想到吧，这些奇异景象竟然大都是幻觉，夕阳本身没有任何变化。

4天文学家早就发现，地球大气会使光线散射1871年，英国科学家端利证明，短波光的散射比长波光要强得多，所以，阳光中的短波光——紫色光被大气层中微小尘埃和空气分子散射要比长波光——红色光强10倍以上（这首先可以解释为什么天空总是蔚蓝色的）由于日落日出的时候，阳光所穿透的大气层增厚，而黄、红色光穿透能力最大，所以此时太阳看起来深黄、殷红一般地讲，黄昏时空气中的烟尘要比清晨多，因此，落日颜色又不同于旭日。

⑤由于地球表面和大气层都是弯曲的，接近地平线的太阳的光线穿过大气层时，其距离远大于高层，所以进入底层的光线迅速衰减，再加上太阳沉入地平线后所造成的地球影子，就呈现出天空中蓝灰色的暗弧；而高层大气密度小，光散射弱，就产生了暗弧上的亮弧这种奇妙的大气光学现象随着太阳的下落而升向天顶，随着黑暗的降临而消失至于美丽的紫光，是因为人眼的叠合效应，使通过大气尘埃的红色光与高层大气中较纯空气的蓝色散射光叠合而产生的。

大气遥感第三章：太阳辐射在大气中的吸收和散射1

1.05
0.001
2.5
31000
0.78
0.06
1.1
320
2.6
1500000
0.79
1.75
1.15
2300
2.7
2200000
0.8
3.6
1.2
1.6
2.8
800000
0.81
33
1.25
0.018
2.9
65000
0.82
135
1.3
290
3
24000
0.83
66
1.35
20000
3.1
23000
• 它是在大气温度变化范围内唯一可以发生相变的成分。由于水的三态都善于吸收和放射红外辐射，因而对地面和空气的温度变化也有一定的影响。
大气遥感
水汽的吸收系数
(m) kl,w (m-1) (m) kl,w (m-1) (m) kl,w (m-1)
0.691.6源自0.9327001.85
220000
0.84
15.5
1.4
110000
3.2
10000
0.85
0.3
1.45
15000
3.3
12000
0.86
0.001
1.5
1500
3.4
1950
0.87
0.001
1.55
0.17
3.5
360
0.88
0.26
1.6
0.001
3.6
310
0.89
6.3
1.65
1
3.7
250
0.9
210

2024年云南省初中语文学业水平考试模拟试题(五)

2024年云南省初中语文学业水平考试模拟试题（五）（满分：100分考试时间：150分钟）一、积累与运用（1～5题，每题2分，第6题6分。

共16分）阅读下面文字，按要求完成1～4题。

汹涌．．的黄河是中华文明的瑰（guī）宝，（A）深入研究黄河蕴（yùn）含的时代价值，讲好新时代黄河故事，有助于延续历史文脉，为实现中华民族伟大复兴的中国梦精神力量。

悠久的黄河文化都具有的地域特征，包含上游旗帜（zhī）鲜明的河湟—藏羌文化区、中游底蕴深厚的关中文化区和中华民族重要地的河洛——三晋文化区、下游的儒家文化区，以及流域内丰富的红色文化区，等等。

（B）建立跨学科、交叉型、多元化创新平台，有助于对黄河文化进行整体研究、系统梳理和创造性解释，为人类文明新形态的实践提供有力的理论支撑．．。

“黄河落天走东海，万里写入胸怀间。

”（C）历史之河、文明之河是一条黄河，黄河文化融合在流淌．．．．的中华文化里。

（D）．．多年的民族血脉中，聆（líng）听黄河故事唱响在声声不息以创新为音符，我们才能更好地唱响新时代的黄河大合唱，在黄河的涛声中不断弘扬中华优秀文化。

1.文中注音不正确的一项是（）A.瑰（guī）B.蕴（yùn）C.帜（zhī）D.聆（líng）2.文中加点词语有错别字的一项是（）A.汹涌B.支撑C.流淌D.声声不息3.文中横线上应填入的词语，最恰当的一项是（）A.凝聚浓厚发源连绵不绝B.聚集浓烈起源络绎不绝C.凝聚浓烈起源络绎不绝D.聚集浓厚发源连绵不绝4.文中句子有语病的一项是（）A.深入研究黄河蕴含的时代价值，讲好新时代黄河故事，有助于延续历史文脉。

B.建立跨学科、交叉型、多元化创新平台，有助于对黄河文化进行整体研究、系统梳理和创造性解释。

C.历史之河、文明之河是一条黄河。

D.以创新为音符，我们才能更好地唱响新时代的黄河大合唱。

5.下列句子的排序最恰当的一项是（）①当我们在芜杂的信息中流连忘返时，大脑就成了零散信息的跑马场。

五年级上册语文课内阅读精选答案

五年级上册语文课内阅读精选答案人教版五年级语文上册课内阅读精选（附答案）【文段一】窃读记我跨进店门，暗喜没人注意。

我踮起脚尖，从大人的腋下钻过去。

哟，把短发弄乱了，没关系，我总算挤到里边来了。

在一排排花花绿绿的书里，我的眼睛急切地寻找，却找不到那本书。

从头来，再找一遍。

啊！它在这里，原来不在昨天的地方了。

我急忙打开书，一页，两页，我像一匹狼，贪婪地读着。

我很快乐，也很惧怕――这种窃读的滋味！1、“它在这里”中的“它”指的是昨天读过的那本书。

2、“我像一匹狼，贪婪地读着。

”这句话把“我”比作饿狼，这个比喻形象地说明了我强烈的求知欲和对读书的渴望。

3、文中的破折号的作用是解释说明。

4、作者为什么说“我很快乐，也很惧怕――这种窃读的滋味！”我”在阅读中感受着书籍所带来的智慧与快乐，却时刻害怕被店员或老板发现受到训斥和哄赶，这种书内世界的吸引与沉迷，书外世界的担忧与紧张，使快乐与惧怕紧密地交织在一起，形成一种复杂的、难以言说的感受，正是窃读的滋味。

【文段二】小苗与大树的对话苗苗：爷爷，我喜欢语文，数学不行，偏科。

季羡林：喜爱语文当然好，但语文要好，数学也要好。

21世纪的青年，要能文能理。

所以，不管你喜不喜欢，一定要学好数学。

最近清华大学办了一个班，选的是高才生，提出要培养中西贯通、古今贯通的人才。

我看，有这两个贯通还不行，还应该加一个文理贯通。

三贯通，这才是21世纪的青年。

1、给下列句子中加点的字选择正确的解释。

才：A有才能的人；B表示只有在某种条件下然后怎样；C表示强调所说的事。

（1）这才．是21世纪的青年。

（ B ）（2）选的都是高才．生。

（ A ）2、写出下面词语的近义词。

喜欢――（喜爱）培养――（栽培）3、季羡林爷爷要求21世纪的青年是具有中西贯通、古今贯通、文理贯通三贯通的人才。

[拓展运用]1、季羡林对少年儿童提出了一个怎样的背诵要求，为什么要提这个要求？背两百首古诗，五十篇古文。

这里既有季老自身成长的经验，又有对中华传统文化继承的关注，更是对“古今贯通”的一个注解与落实。

精品解析：2023-2024学年北京市西城区部编版四年级下册期末考试语文试卷-A4答案卷尾

语文试卷第一部分识字与写字1．阅读下面一段话，根据拼音，在田字格中按顺序写出词语。

这学期我们跟随着语文课本，走进了纯朴的乡村，感受（dú tè）、（hé xié）的田园生活；阅读了中外童话，感受童话的（qí huàn），体会人物的美好形象；穿越时空（suì dào），（xīn shǎng）科技发展（miáo huì）的精彩画卷，感受科技给人类生活带来的（shēn kè）变化……一篇篇文章（shǎn shuò）着智慧的光芒，陪伴着我们快乐成长。

二、按要求完成。

2．下列每组词语中都有一个带点字的读音是错误．．的，用“√”标出。

（1）A．包蕴．（yùn）B．倔．强（juè）C．心急如焚．（fén）（2）A．奢侈．（chì）B．麦秆．（gǎn）C．前俯．后仰（fǔ）（3）A．尘垢．（gòu）B．应和．（hè）C．供．养不周（gòng）（4）A．绮．丽（qǐ）B．琥珀．（bò）C．悬．梁刺股（xuán）3．下列每组词语中都含有一个错别字，先用“ ”标出，再把正确的字写在括号里。

（1）A．践行B．艰巨C．依山旁水（）（2）A．结难B．晌午C．隐约可辨（）（3）A．装饰B．推侧C．无忧无虑（）（4）A．凌晨B．辟如C．镇定自若（）4．下列词语中带点字与“折纸”的“折”字读音不相同．．．的一项是（）A．曲折．B．转折．C．枝折．花落D．不折．不扣5．下列词语中带点字意思不相同．．．的一项是（）A．稀．奇——稀．客B．急促．——促．进C．解．答——解．说D．图书馆．——博物馆．6．“牌”字用音序查字法应查大写字母( )；用部首查字法应查( )部；第十笔是( )；可以组成词语( )。

7．给句子中的带点字选择正确的解释，把序号写在括号里。

部编版六年级第二学期期末调研考试语文试题(含答案)

部编版六年级第二学期期末调研考试语文试题（含答案）（用时：100分钟总分：100分）一、书写与审美（5分）1.用楷书抄写下列名言，注明出处，注意标点正确，行款工整美观。

（5分）穷则变，变则通，通则久。

——《周易》苟利于民，不必法古；苟周于事，不必循旧。

——《淮南子》二、阅读与理解（22分）2.阅读短文，完成练习。

（14分）海水为什么是蓝的1921年，碧波万顷的地中海。

印度科学家拉曼在英国皇家学会上作了声学与光学的研究报告后，取道地中海乘船回国。

阳光融融，暖风徐徐，深蓝色的海面上跃动着鳞片状耀眼的光斑。

甲板上漫步的人群中，一对印度母子的对话引起了拉曼的注意。

“妈妈，这个大海叫什么名字？”“地中海！”“为什么叫地中海？”“因为它夹在欧亚大陆和非洲大陆之间。

”“那它为什么是蓝色的？”年轻的母亲一时语塞．（），求助的目光正好遇上了在一旁饶．（）有是因为它反射了天空的颜色在此之前，几乎所有的人都认可这一解释。

它出自英国物理学家瑞利。

这位以发现惰．（）性气体而闻名于世的大科学家，曾用太阳光被大气分子散射的理论解释过天空的颜色，并由此推断海水的蓝色是反射了天空的颜色所致。

但不知为什么，在告别了那对母子之后，拉曼忽然对自己的解释产生了疑惑。

那个充满好奇心的稚．（）童，那双求知的大眼睛，那些源源不断涌现出来的“为什么”，使拉曼深感愧疚。

作为一名科学家，他发现自己在不知不觉中丧失了男孩儿那种在“已知”中追求“未知”的好奇心，他的心不禁．（）一震。

失去好奇心是科学发现与发明的最大忌讳．（），即使是一个颇有作为的科学家，也会因此而变得闭目塞听，止步不前。

拉曼回到印度后，立即着手研究海水为什么是蓝的。

首先，他发现瑞利的解释实验证据不足，令人难以信服；接着，他从光线散射与水分子相互作用入手，进行了深入地研究，终于运用爱因斯坦等人的涨落理论，获得了光线穿过净水、冰块及其他材料时散射现象的充分数据，证明出水分子对光线的散射使海水显出蓝色的原理，与大气分子散射太阳光而使天空呈现蓝色的原理完全相同。

部编版五年级语文上册期末专项复习 ——说明文阅读(有答案)

部编版五年级语文上册期末专项复习——说明文阅读（有答案）班级姓名成绩一、说明文阅读。

①日落确实很美，色彩绚丽，变化多端。

可是观赏者不会想到吧，这些奇异景象竟然大都是幻觉，夕阳本身没有任何变化。

②天文学家早就发现，地球大气会使光线散射。

1871年，英国科学家瑞利证明，短波光的散射比长波光要强得多，所以，阳光中的短波光紫色光被大气层中微小尘埃和空气分子散射，要比长波光红色光强10倍以上这首先可以解释为什么天空总是蔚蓝色的。

由于日落日出的时候，阳光所穿透的大气层增厚，而黄、红色光穿透能力最大，所以此时太阳看起来深黄、殷红。

一般来进，黄昏时空气中的烟尘要比清晨多，因此，落日颜色又不同于旭日。

③由于地球表面和大气层都是弯曲的，接近地平线的太阳的光线穿过大气层时，其距离远大于高层，所以进入底层的光线迅速衰减，再加上太阳沉入地平线后所造成的地球影子，就在天空中呈现出蓝灰色的暗弧;而高层大气密度小，光散射弱，就产生了暗弧上的亮弧。

这种奇妙的大气光学现象随着太阳的下落而升向天顶，随着黑暗的降临而消失。

至于美丽的紫光，是因为人眼的叠合效应，使通过大气尘埃的红色光与高层大气中较纯空气的蓝色散射光叠合而产生的。

④太阳扁的幻觉，不只出现在日落，太阳跳出地平线时也是如此。

这是由于光通过空气时，速度每秒减慢87千米，因而光线折射也随之发生变化，所以，当落日下缘接触地平线时，折射使落日的高度和宽度之比为26.5：32，观赏者眼睛里的太阳自然就是扁的。

⑤最令人迷惑的幻觉，是日落时的太阳看上去要比高挂天空时大两倍半到三倍半，就像一个巨大的玉盘远挂天边。

但实际上，在大气层外天文学家用各种仪器观测，包括用照相机拍照，已经证明黄昏的太阳与中午的太阳大小是一样的。

1.下列对人们看日落时产生的幻觉及幻觉产生的原因，判断错误的一项是( )A.颜色深黄、股红一光线散射和波光长短原理B.暗弧上的亮弧一高层大气密度大，光散射弱C.四方天空出现述人的紫光一人眼的叠合效应D.接近地平线时太阳变扁了光线折射原理2.下列选项中的说明方法在选文④⑤段中运用到的一项是( )①作比较②分类别③打比方④下定义⑤列数字⑥作诠释A.①②③⑤B.②④⑤⑥C.①③④⑥D.①③⑤⑥3.下列对选文的理解与分析错误的一项是( )A.选文②④段画波浪线句中一般来讲和不只的运用体现了说明文语言的准确性。

第三章：太阳辐射在大气中的吸收和散射2

大气遥感
第三章太阳辐射在大气中的吸收和散射
1
大气遥感
第二节大气吸收
吸收截面，吸收系数太阳辐射—短波辐射：0.15~4.0mm (UV,VIS,IR) 地气辐射—长波辐射：4.0~120mm (IR)
• 3.2.1 紫外吸收带
• 3.2.2 可见光和红外吸收带
• 3.2.3 微波吸收
• 3.2.4 窗区吸收
k ,o (m-1 ) 1.7 2.1 2.5 3 3.5 4 4.5 4.8 5.7 6.3 7 7.5 8 8.5 9.5 10.3 11 12 12.2 12 11.8 11.5
(mm) 0.29 0.295 0.3 0.305 0.31 0.315 0.32 0.325 0.33 0.335 0.34 0.345 0.35 0.355 0.445 0.45 0.455 0.46 0.465 0.47 0.475 0.48
k ( z ) d l m ( ) (0) k ( z ) dz
( )
11
大气遥感
在均质平面平行大气中，简单地有 dl = sec dz，且 sec 为常数，可移至积分号以外，因此大气质量即为 sec 而与k (z) 无关。但在又折射、密度随高度变化的球面分层大气中，大气质量 m的计算就要复杂得多。（与地面大气密度，均质大气高度。地球半径，折射率随z的变化，天顶角有关）
地球半径折射率随z的变化天顶角有关从图中可以看到对同样厚度的一层大气由于它离地面的高度不同dl与dz的比值是不相随高度有不同的分布当k值在低层较大而那里的dl值也较大这样分子上的积分值就会较大反之如果k因此对二种具有不同垂直分布特征的吸收气体即使对垂直路径而言吸收的光学厚度是相同的但对吸收气体主要分布在高空的气体其大气质量会小于主要集中在低层的吸收气体

雷达探测大气的基础知识(散射)

9

散射的分类
粒子散射电磁波的能力，除和电磁波的波长等因素有关外，和粒子的大小、形状、以及粒子的电学特性有关。当雷达波长确定后，球形粒子的散射情况主要取决于粒子直径d和入射波长λ的相对大小。瑞利散射：d<<λ 米（Mie）散射： d≈λ
10
4. 瑞利散射和米散射
瑞利散射 1871年Rayligh推出散射公式，粒子直径和入射波长 d＜＜λ 的小球形粒子散射。一般云滴、小雨滴对厘米波长的雷达波的散射可看作瑞利散射米散射 1908年G.Mie 推出均匀介质圆粒子对平行波散射的函数表达式。粒子直径和入射波长 d ≈ λ 的大球形粒子散射。
第二章雷达探测大气的基础知识
2.1 散射 2.2 衰减 2.3 雷达气象方程 2.4 折射 2.5 雷达的探测能力
1
1、雷达探测大气的基础：气象目标的散射作用
大气介质
大气气体分子大气介质折射指数分布不均
云滴
随粒子的相态、几何形状、大小、电学特性而异
降水粒子
2
2、散射现象
当电磁波传播遇到空气介质和云、雨质点时，入射的电磁波会从这些质点向四面八方传播相同频率电磁波，称散射现象。
或
σ = 4πβ (π )
引入的意义：以入射波能流密度乘上雷达截面，得到一个
散射粒子的总散射功率；当散射粒子以这个总功率作各向同性散射时，散射到天线处的功率密度正好等于该粒子在天线处造成的实际的后向散射能流密度。雷达截面的大小反映了粒子所造成的后向散射的大小。
23
说明： 1、假想面积 2、描述目标在入射功率一定下后向散射功率的大小 3、散射截面以面积单位来描述。面积越大，后向散射能力越强，产生的回波功率也就越大。

第三章：太阳辐射在大气中的吸收和散射3

e dz'
z

（3.4.4）
• 方程（3.4.2）可改写为： dI ( ; , ) I ( ; , ) J ( ; , ) （3.4.5） d • 式中源函数为
• 由此可见主导漫射强度传输的基本参数是消光系数（或光学厚度）、单散射反照率，以及相函数。
21
（3.5.1a）
大气遥感
• 由于吸收作用，净通量密度由高层项低层逐渐减小。于是，净通量密度的损耗，即微分层净通量密度的散度为 • ΔF(z) = F(z) F( z + Δz ) （3.5.1b）
因为能量守恒，吸收的辐射能必定用于加热该层。因此，由于辐射传输而得到的加热，按照温度变化率来表达： ΔF(z) = Cp Δz
P I • 式中： 0 是入射强度； () 是相函数； eff 是散射发生的
有效立体角；r 是粒子和观测者之间的距离； s 是散射截面；4 是整个球体空间的立体角。
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大气遥感
• 散射截面σs可由球体光散射的洛伦茨-米散射理论导出，可以写成下列展开式： • σs /a2 = Qs = c1 x4 (1 + c2 x2 + c3 x4 + … ) • 式中a是半径； Qs 称为散射效率, x 2a / • 粒子在无吸收情况下的系数
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大气遥感
几何光学
• sinθi /sinθt = υ1/υ2 = m m是第二种介质相对于第一种介质的折射率。 • 按照遥感平台分：地面遥感（地基雷达）、航空、航天（卫星）、航宇遥感。
– 地基遥感：要考虑地球-大气曲率及大气折射 – 航天遥感：视大气为平面平行大气。从这个理论角度看，地基探测要复杂一些。

研究大气中光的散射现象及特性

研究大气中光的散射现象及特性大气是我们生活中不可或缺的一部分，而光线则是大气中最常见的物理现象之一。

光的散射是光线在经过大气时，遇到气体、粉尘等微小颗粒后，改变方向传播的现象。

在大气中，光的散射呈现出独特而美丽的特性，这一现象被广泛研究并应用于各个领域。

首先，光的散射使得空中的光线呈现出不同的颜色。

这是因为太阳光中包含不同波长的光线，当光线射向大气时，波长较长的红色光线相对较少受到气体分子的散射，而波长较短的蓝色光线则容易散射。

因此，我们在日常生活中能够看到蓝天。

在黄昏或黎明时分，太阳的光线经过较长的传播距离，更多的蓝光被高层大气散射掉了，剩下的光线中主要是红色光。

这就是为什么我们在这个时候能够看到美丽的红色太阳。

其次，光的散射还会导致大气中的光线具有不同的传播特性。

根据Rayleigh散射定律，当散射物体的尺寸远小于光的波长时，散射的光强与波长的四次方成反比。

这就是为什么天空中的阳光呈现出明亮而均匀的白色。

此外，太阳近地点的角直径较大，使得阳光的强度减小，散射光线明亮而柔和。

对于云层等较大的散射颗粒而言，光的散射强度与颗粒的尺寸和浓度相关，不同颜色的光线在散射过程中受到不同程度的吸收和偏振。

进一步研究光的散射现象，我们发现光线的传播路径也会受到散射的影响。

这一现象被称为大气散射透视效应。

当我们看远处的景物时，远处的物体往往会呈现出淡蓝色或灰色，而近处的物体则更加清晰和饱满。

这是因为远处的物体与我们的视线夹角较小，光线需要经过更长的传播距离才能到达我们的眼睛，因此受到更多的散射影响。

而近处的物体则与我们的视线夹角较大，光线传播距离较短，散射影响较小，所以我们能够看到更加真实的颜色和细节。

除了这些基本特性外，光的散射在工程和科学领域中也具有广泛的应用。

例如，在大气光学中，研究光的散射现象可以帮助我们了解和纠正光在大气中传播时的畸变和损失，从而提高通信和成像系统的性能。

在环境监测和遥感技术中，通过对散射光的分析，我们可以推断大气中的颗粒浓度、气溶胶成分等信息，进而了解大气质量和环境状况。

大气对太阳辐射的散射作用

大气对太阳辐射的散射作用大气对太阳辐射的散射作用，这个话题听起来有点儿高深，但其实它就像是我们生活中的一场大秀。

想象一下，太阳每天早上都像个热情洋溢的演员，朝我们挥手致意，把温暖和光明洒向大地。

可是，嘿，别忘了，舞台上可不仅仅只有太阳这一位主角，还有我们的大气，充当着幕后导演的角色。

大气层就像是一张大网，捕捉着那些灿烂的阳光。

阳光虽然强烈，但当它穿过大气时，却会被空气中的分子和小颗粒“拦住”，在这里发生散射，简而言之，就是阳光像个调皮的小孩，时不时地跑去不同的地方。

你有没有发现，晴天时，天空是那么蓝，那其实就是散射的功劳。

太阳光中有不同颜色的光，而蓝光比红光更容易被散射开来，所以我们才会看到蔚蓝的天空。

说到这里，有没有觉得大气层就像个调皮的孩子，随心所欲地把阳光玩弄于股掌之间呢？可别小看这些小颗粒，它们可是在大自然中起着大作用的。

它们就像是大气中的小帮手，负责把阳光变得柔和，让我们能舒服地享受阳光的温暖，而不是被晒得像个烤鸡。

想想看，如果没有这些小颗粒，太阳光直接照射过来，咱们可就得穿上厚厚的防晒霜了。

再来聊聊日出和日落时的美景，那可是大气的另一场盛宴。

早上，阳光透过大气层，颜色渐变，从温柔的橙色到灿烂的金色，简直就像是一幅美丽的画卷。

而到了傍晚，日落时，红色的光线在天空中肆意挥洒，仿佛是在给一天画上一个完美的句号。

这一切都归功于大气的散射作用，真的是让人惊叹不已。

大气可不仅仅是在给我们带来美景，它还有其他的使命。

比如，散射作用还可以帮助我们辨别天气。

晴天时，天空清澈，蓝得像个宝石；而在阴雨天，天空却是灰蒙蒙的，那是因为云层挡住了阳光，减少了散射的机会。

就像天气预报员，虽然不靠谱，但也给了我们一个大致的方向。

你有没有发现，当阳光透过树叶洒在地上时，那种斑驳的光影就像是大自然的艺术品。

这也是散射的结果，让我们在大自然中总能找到一丝丝的诗意。

每一束阳光都像是一条光的丝线，把大自然的每个角落都串联在一起，形成了一幅美丽的画面。

大气对太阳辐射的散射

大气对太阳辐射的散射
大气对太阳辐射有两种主要的散射方式：雷利散射和密歇散射。

1. 雷利散射：当太阳辐射通过大气层时，与气体分子的尺寸相比较小的波长的光会发生雷利散射。

这种散射是非选择性的，即不受波长的影响。

雷利散射使得太阳光中的一部分能量散射到周围的各个方向，包括散射到地球表面上。

2. 密歇散射：相较于雷利散射，密歇散射是指太阳辐射与大气层中的气溶胶或云滴等较大的悬浮物质相互作用后发生的散射。

这种散射与波长有关，在可见光范围内，蓝光的波长较短，因此相对于其他波长的光，蓝光更容易被散射。

这就是为什么天空呈现出蓝色的原因。

由于密歇散射会将太阳光中的一部分能量散射到各个方向，这也会导致太阳在公认的位置附近产生光晕和彩虹等现象。

总体来说，大气层中的散射会导致太阳辐射的一部分能量在任意方向上进行散射，这就是为什么我们能够感受到来自各个方向的太阳辐射。

同样地，散射也会使得地球表面接收到来自不同角度的太阳辐射，从而影响地球的能量平衡和气候。

大气的散射作用

3. 无选择性散射：当微粒的直径比辐射波长大得多时所发生的散射。符合无选择性散射条件的波段中，任何波段的散射强度相同。
➢ 水滴、雾、尘埃、烟等气溶胶常常产生非选择性散射。
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问答题：
1、云雾为什么通常呈现白色？
答：云、粒子直径虽然与红外线波长接近，但相比可见光波段，云雾中水滴的粒子直径就比波长大很多，因而对可见光中各个波长的光散射强度相同，所以人们看到云雾呈白色。
➢ 瑞利散射对可见光的影响较大，对红外辐射的影响很小，对微波的影响可以不计。
➢ 多波段中不使用蓝紫光的原因。
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瑞利散射与波长的关系
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颜色波长
红橙黄黄绿青兰紫紫外线 0.7 0.62 0.57 0.53 0.47 0.4 0.3
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大气散射的三种情况：
瑞利散射
d <<λ
米氏散射
d ≈λ
无选择性散射 d >>λ
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三种散射作用
1. 瑞利散射：当微粒的直径比辐射波长小得多时的散射称为瑞利散射。
➢ 散射率与波长的四次方成反比，因此，瑞利散射的强度随着波长变短而迅速增大。紫外线是红光散射的30倍，0.4微米的蓝光是4微米红外线散射的1万倍。
关于大气的散射作用
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课前预习：
什么是散射？散射对遥感图像有哪些的影响？
辐射在传播过程中遇到的小微粒而使传播方向改变，并向各个方向散开，称为散射。
散射使原传播方向的辐射强度减弱，而增加向其他各方向的辐射。尽管强度不大，但从遥感数据角度分析，太阳辐射照在地面又反射到传感器的过程中，两次通过大气，在照射地面时，由于散射增加了漫入射的成分，使反射的辐射成分有所改变。返回传感器时，由于散射增加了漫入射的成分，使反射的辐射成分有所改变。返回传感器时，除反射光外还增加了散射光进入传感器。通过二次影响增加了信号中的噪音成分，造成遥感图像的质量下降。