ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Внешние помехи из "Методы борьбы с помехами в оптико-электронных приборах " Основными источниками наиболее часто встречающихся на практике внешних естественных помех являются излучение небесных тел, Земли и ее покровов, атмосферы и ее образований, полярных сияний, а также искажающее влияние среды распространения излучения на сигнал. Последнее сказывается, главным образом, в ослаблении полезного сигнала в результате поглощения и рассеяния энергии излучения, а также в достаточно быстрых изменениях показателя преломления среды, приводящих к мерцанию и дрожанию изображений источников излучения. Кроме того, в ряде случаев необходимо учитывать медленные изменения показателя преломления среды, приводящие к рефракции оптических лучей. [c.38] Искажения сигнала в земной атмосфере, обусловленные влиянием указанных источников помех, достаточно хорошо изучены и рассмотрены в многочисленных публикациях (см., например, [21]). Поэтому в настоящей книге они не рассматриваются. [c.38] Поэтому прежде чем рассматривать способы описания точечных, фоновых и боковых помех, кратко рассмотрим некоторые физические свойства основных источников внешних помех естественного происхождения и их спектральные, энергетические и отчасти пространственные характеристики. [c.39] Солнце. Общий поток излучения Солнца составляет 3,8-1026 Вт. Спектр его излучения за пределами земной атмосферы примерно совпадает со спектром излучения черного тела, имеющего температуру 6000 К. Энергетическая светимость его 6,2 10 Вт-м . До поверхности Земли от Солнца через атмосферу доходит в основном излучение в диапазоне длин волн 0,3...3,0 мкм на площадке, перпендикулярной направлению на Солнце, оно создает энергетическую освещенность 1350 Вт-м . В видимой области спектра за пределами земной атмосферы освещенность, создаваемая Солнцем, составляет 1,37-10 лк. Иногда принимают, что в диапазоне 0,47. ..0,54 мкм цветовая температура Солнца равна 6500 К, а средняя его яркость в видимом диапазоне 2-10 кд м . [c.39] В приземном слое атмосферы Солнце эквивалентно черному телу с температурой 5600 К, а максимальная освещенность здесь составляет около 10 лк. [c.39] Угловой размер Солнца б при наблюдении с Земли равен приблизительно 32, что соответствует телесному углу 7-10 ср. Яркость солнечного диска уменьшается от центра к краям, одновременно меняется и спектральный состав излучения. Более подробные сведения об излучательных свойствах Солнца содержатся в [1, 5]. [c.39] Собственное излучение Земли сравнимо с отраженным солнечным на волнах длиннее 3...4 мкм. Уже на длине волны 5 мкм эти две составляющие равны. Спектр собственного излучения Земли в окнах прозрачности атмосферы зависит от температуры и типа подстилающей поверхности. Этот спектр определяется также поглощающей способностью атмосферы и атмосферных образований типа облаков. Интегральная плотность излучения системы Земля—атмосфера в космос равна примерно 2-102 Вт-м-2. [c.40] Луна имеет визуальную звездную величину —12 ,2. Ее средний угловой размер б составляет около 33. т. е. почти такой же, что и угловой размер Солнца. Освещенность, создаваемая Луной на земной поверхности в зависимости от ее положения, сезона наблюдения и других факторов, может меняться от 4Д-10 2 лк (через 7 дней до и после полнолуния, при фазовом угле Луны 85°) до 37,7 10 2лк (в полнолуние, при нулевом фазовом угле). [c.40] Излучение планет (табл. 2.2) также может быть источником помех. Основная доля собственного излучения планет приходится на инфракрасную область. Отраженное солнечное излучение зависйт от положения терминатора планеты, ее альбедо и характера атмосферы. Основная, доля отраженного излучения приходится на видимую и ближнюю инфракрасную области — до 2 мкм. [c.41] Максимум спектра излучения Р макс меняется для различных участков планет в зависимости от изменения температуры этих участков. Так, при изменении температуры Марса от экватора к полюсу от 280 до 205 К максимум излучения смещается с 10 до 14 мкм. Для Венеры Я акс определяется температурами нижних и верхних слоев ее атмосферы. Соответственно изменяется энергетическая яркость поверхности планет. [c.41] Земная поверхность. Наземные образования (ландшафт) являются весьма распространенным фоном, на котором наблюдаются исследуемые объекты. Изучение ландшафта зависит от его излучательных и отражательных свойств. [c.41] облака. Свечение неба складывается из свечения атмосферных и внеатмосферных источников. Для участка спектра с длинами волн короче 4 мкм основ- ным источником свечения дневного неба является рассеянное солнечное излучение. Если предположить, что излучение Солнца равномерно рассеивается по направлению к Земле, т. е. небо имеет одинаковую яркость, то иногда принимают, что эта яркость составляет около 10 от яркости Солнца и равна З-Ю Вт-м-2. мкм Х Хср в максимуме спектра излучения (А = 0,5 мкм) и 1 Вт м 2. мкм ср при Я = 4 мкм. Цветовая температура дневного неба оценивается (12...18) 10 К и в очень большой степени зависит от положения Солнца на небе и высоты места наблюдения над уровнем моря. Например, максимальная монохроматическая яркость при Я акс =0,5 мкм может изменяться от 3 102 до 1 Вт-м 2.ср-1 мкм Участки неба, противоположные Солнцу, гораздо ярче участков, лежащих под углом 90° к направлению на него. [c.42] Рассеянный свет ясного неба создает на земной поверхности освещенность, составляющую 20...30% от освещенности, создаваемой прямой солнечной засветкой, которая для безоблачного неба при восходе и заходе Солнца составляет около 500 лк, а при пасмурной погоде со сплошной облачностью уменьшается до (1...2) 10 лк (для средних широт). [c.42] Помимо излучения атмосферы, свечение ночного неба обусловлено и рассеянным светом звезд, зодиакальным светом, галактическим свечением, которые создают иногда в сумме такое же излучение, как и атмосфера. В ясную ночь звезды создают на Земле освещенность около 2-10 лк. Подавляющая часть этой освещенности приходится на долю звезд слабее +6 ,О Общая яркость ночного неба (в области зенита), выраженная в числе звезд десятой величины (+10 ,0), приходящаяся на телесный угол в 1 П , составляет 400 (3,36X Х10 кд-м 2). Переход к яркостям (в скобках) соответствует фотометрической системе ( ), в которой освещенность от звезды -I-10 , О с одного квадратного градуса эквивалентна 0,843 10 кд-м 2. Средняя яркость ночного неба на 1 +4 ,О (2,12-10 кд-м 2) или -1-4 ,5(1,34-10 кд-м 2). Следует отметить, что распределение яркости по ночному небу весьма неоднородно. Более подробные сведения о звездном фоне можно найти, например, в [1, 27, 40].. [c.43] Полярные сияния. Наиболее мощные полярные сияния возникают на высотах около 100 км над земной поверхностью и наблюдаются в основном в приполярных областях. Они не отличаются стабильностью своих характеристик— пространственных, спектральных, временных. По данным [24], их яркость может достигать 0,2 кд-м 2. Их спектр является линейчатым, и лишь на участке 0,65...0,95 мкм он сплошной с резко выделяющейся линией на 0,92 мкм, имеющей яркость около 6-10 Вт м 2 ср . В ультрафиолетовом и видимом диапазонах оптического спектра (полосы 0,3914 0,4278 0,5577 0,6300 0,7200 и 0,8680 мкм) яркость может изменяться от 3 10 до 1,1 10 Вт-м 2 ср . В инфракрасном диапазоне излучение полос полярных сияний меньше или практически равно излучению ночного неба. [c.44] Вернуться к основной статье