红外辐射在大气中的传输演示文稿

学习必备欢迎下载大气物理中红外传输的认识先认识一下大气物理学的研究领域，大气物理学主要研究地球大气参数、大气现象和过程的物理性质及其变化规律。

大气中的物理过程研究不仅涉及大气科学的方方面面，还与陆地学、海洋学、生物学等学科密切相关。

大气科学最重要的使命是科学预测十年到百年间的环境一气候变化趋势。

现代大气物理学为了适应地球环境与全球气候变化的深入研究需求，产生许多新的学科分支，如研究大气辐射特性和辐射传输过程的大气辐射学、研究中层(或高层)大气中各种物理现象和过程的中层(或高层)大气物理学、研究大气遥感原理、技术和应用的大气遥感学、研究大气边界层中物理现象和过程的大气边界层物理学等等。

在这里，自己选择自己相对熟悉的大气物理中的大气红外辐射传输来谈谈自己的认识。

对大气辐射传输的认识大气辐射传输建立了一个简单的模型 (如下图) .在物理学中，介质与电磁波的相互作用是一个具有吸收又有发射的过程，在这里我们把整层大气也看成是一种介质，太阳穿过大气层，由于大气的存在，也会发生吸收与辐射，最后到达地面。

也正是这个热交换过程，才让我们的地球保持着一个热平衡。

我们可以用一个示意图来表示：学习必备 欢迎下载来 自 太 阳 的 辐 射辐射束通常可以按其在辐射传输场中的强度(或辐亮度) I 来表示， 根据模型的假设，可以得到一个红外传输方程1 dIv= I Jk v p a ds v v这个方程中 k v 是表示吸收系数， p a 表示吸收气体的密度， S 为倾斜的路径，J 为源函数。

这里解释一下， 电磁波在穿越大气的时候， 除了大气的吸收 (也成为大气消光) 外， 我们在测量时还有来自其他方面的辐射进入测量结果， 比如气溶胶的散 射， 会使测量的结果增加， 比如大地的黑体辐射， 也会使测量结果增加， 这些因素我们统一定义为源函数 J 。

V在红外辐射传输时， 大地近似为黑体， 可以用普朗克函数 B(T) 来代替， 而且 因为红外线波长较长， 一般大于气溶胶的尺度， 所以可以不考虑气溶胶的散射增 强。

大气环境中可见光与红外辐射的传输特性大气环境中的可见光和红外辐射对我们的日常生活和科学研究有着重要影响。

它们的传输特性在很大程度上决定了我们所看到的世界和我们对地球气候变化的认识。

在本文中，我们将探讨大气中可见光和红外辐射的传输特性，以及这些特性对人类和地球的影响。

大气中的可见光传输是人眼所能感知的电磁辐射的一部分。

可见光的传输特性主要受到大气中的散射和吸收影响。

散射是指光线遇到大气中的分子和大气微粒时改变方向的现象。

大气中的气溶胶、水蒸气和悬浮微粒会对可见光进行散射。

这就解释了为什么在雾霾天气中，我们看不清楚远处的景物，因为大气中的微粒使得光线散射，导致景物变得模糊不清。

而吸收是指光线被大气中的分子吸收，其中特定波长的光线被特定的分子吸收。

例如，大气中的氧气和臭氧吸收紫外线；水蒸气吸收红外线。

这种吸收现象在夜晚的天空中尤为明显，因为大气中的水蒸气会吸收太阳光的红外辐射，形成黑色的天空。

另外，近年来，随着大气中的温室气体浓度增加，温室效应引发了全球变暖的问题。

温室气体主要包括二氧化碳和甲烷，它们对地球表面的红外辐射起到了吸收和反射的作用，导致了地球的气温上升。

与可见光相比，大气中对红外辐射的影响更加复杂。

红外辐射主要是地球表面向大气传播的热辐射。

地球表面的对流和辐射过程会导致热量向大气中传输，这部分热量就以红外辐射的形式发出。

然而，红外辐射在大气中的传输过程中面临着散射、吸收和透射这三个主要的影响因素。

大气中的气溶胶和气体会散射红外辐射，影响到红外传输的能量和方向；同样，大气中的水蒸气、二氧化碳等温室气体会吸收红外辐射，改变辐射能量的大小和方向；而透射是指红外辐射通过大气透过到空间中，这取决于大气中温室气体的浓度。

红外辐射的传输特性对于地球气候的研究和太阳能的利用都具有重要意义。

在气候研究中，科学家通过观测和模拟大气中的红外辐射传输，了解地球表面与大气之间热量的分配和变化规律，这有助于预测和解释气候变化现象。

大气科学探索大气层中的辐射传输和散射大气科学：探索大气层中的辐射传输和散射当我们仰望天空，无论是那湛蓝的晴空还是绚丽的晚霞，都离不开大气层中奇妙的物理过程——辐射传输和散射。

这两个看似晦涩难懂的概念，实际上与我们的日常生活、地球的气候以及众多科学领域都有着紧密的联系。

让我们先从辐射传输说起。

辐射，简单来讲，就是能量以电磁波的形式传播。

太阳就是一个巨大的辐射源，不断向地球发送着各种波长的电磁波。

这些电磁波包括我们熟悉的可见光、紫外线、红外线等等。

当这些辐射从太阳穿越太空抵达地球大气层时，它们的旅程才刚刚开始变得有趣。

大气层就像一个复杂的过滤器和传输通道。

一些波长的辐射能够相对轻松地穿透大气层，直达地面，比如可见光。

这就是为什么我们在白天能够看到周围的物体，感受到光明。

然而，另一些波长的辐射，比如大部分的紫外线，会被大气层中的气体分子、臭氧等吸收或者散射，从而减少了它们到达地面的强度。

这对于地球上的生命来说是一件好事，因为过多的紫外线辐射对生物是有害的。

在辐射传输的过程中，大气层中的各种成分都会对辐射产生影响。

比如，水蒸气能够吸收和散射特定波长的红外线，从而影响地球的能量平衡和气候。

而大气中的气溶胶，如灰尘、烟雾等微小颗粒，也会与辐射相互作用，改变辐射的传输方向和强度。

接下来，我们谈谈散射。

散射可以理解为辐射在传播过程中方向发生改变的现象。

想象一下，一束阳光穿过窗户照进房间，我们可以看到空气中的灰尘颗粒在光线中闪烁。

这就是因为阳光被灰尘颗粒散射了，使得我们能够看到光线的路径。

在大气层中，散射现象无处不在。

当阳光照射到大气分子时，会发生瑞利散射。

由于大气分子的尺寸远远小于辐射的波长，散射的强度与波长的四次方成反比。

这就导致了波长较短的蓝光比波长较长的红光更容易被散射，所以我们看到的天空是蓝色的。

而当辐射遇到较大的颗粒，如气溶胶颗粒时，会发生米氏散射。

这种散射的特点与瑞利散射不同，其强度与波长的关系相对较弱，而且散射的方向更加复杂。