Как вода поглощает инфракрасное излучение: процессы и влияние на окружающую среду

Изучение спектральных свойств океанской воды является важной задачей для понимания ее составляющих и связанных процессов. Особенно интересны спектры, связанные с поглощением инфракрасного излучения. Во многих районах океана наблюдаются значительные колебания величины поглощения в данной области спектра.

Зависимость поглощения от длины волны

Поглощение инфракрасного излучения водой обусловлено ее составными частями и физическими свойствами. Вода содержит различные компоненты, такие как фитопланктон, детрит, пассатное вещество и другие поглощающие вещества. Каждый из этих компонентов имеет свою спектральную зависимость поглощения.

Наибольшую концентрацию пигментов и поглощение инфракрасного излучения в желтом спектре демонстрирует фитопланктон. При этом впадина между двумя полосами на границах спектральной области также сказывается изменчивость демографического состава.

Поглощение инфракрасного излучения водой возрастает с увеличением длины волны. Наименьшее поглощение наблюдается в области от 850 до 950 нм. Зависимость поглощения от длины волны часто представляется в виде спектров поглощения, где по горизонтальной оси откладывается длина волны, а по вертикальной — значения поглощения.

Факторы, влияющие на поглощение инфракрасного излучения водой

Концентрация фитопланктона — часто наиболее важный фактор, определяющий поглощение водой. Чем выше концентрация фитопланктона, тем выше поглощение в области инфракрасного спектра.
Концентрация детрита — органическое вещество, образующееся в результате жизнедеятельности организмов океана, таких как микроорганизмы и водоросли. Высокая концентрация детрита также способствует увеличению поглощения инфракрасного излучения водой.
Молекулярная структура воды — свойства молекул воды также влияют на ее спектральную зависимость поглощения. Особенно значима их ориентационная структура, которая проявляется в области инфракрасного спектра.

Изменение поглощения инфракрасного излучения водой в разных областях океана связано с различными факторами, такими как концентрация пигментов и прочих поглощающих компонентов, физические свойства воды и состояние окружающей среды. Учет всех этих факторов и их взаимодействие является сложной задачей, но необходимым для более точного понимания процессов, протекающих в океане.

Поглощение инфракрасного излучения водой

Спектральная зависимость поглощения инфракрасного излучения водой имеет свои особенности. В области коротковолнового излучения (около 2,5-3,5 мкм) наблюдается минимум поглощения, вызванный вращательными колебаниями молекул воды. При увеличении длины волны поглощение инфракрасного излучения водой возрастает и достигает максимума в области длинноволнового излучения (около 6-7 мкм).

Рассмотрим зависимости поглощения инфракрасного излучения водой в различных районах океана. В чистой морской воде поглощение инфракрасного излучения осуществляется в основном двумя составляющими — молекулами воды и солями. В прибрежных районах, где содержание детритом и других органических частиц в воде достаточно высокое, поглощение инфракрасного излучения значительно увеличивается, так как эти частицы также поглощают инфракрасное излучение.

Мутные воды обладают более высокими показателями поглощения инфракрасного излучения, чем чистые или эвтрофные воды. Влияние различных компонентов, таких как взвесь или детрит, на поглощение инфракрасного излучения может быть описано с помощью показателя поглощения. Этот показатель является величиной, характеризующей поглощение излучения веществом.

Одной из важных особенностей поглощения инфракрасного излучения водой является его зависимость от длины волны. Например, в районе 590-610 нм находится так называемый «желтый» минимум поглощения, который превышает значения в соседних областях спектра. Это объясняется тем, что молекулы воды и соли имеют максимум поглощения в данной области.

Измерения показателей поглощения инфракрасного излучения в водах проводятся во всех районах океана и позволяют получить точные данные о составе и свойствах воды. Эти данные необходимы для более глубокого понимания процессов, происходящих в океане, и их влияния на климат.

Видео:

Как увидеть радиоволны Wi-Fi?

Как увидеть радиоволны Wi-Fi? by Физика от Побединского 1,884,594 views 3 years ago 16 minutes