DINAMICA ATMOSFEREI - Facultatea de Fizică din Bucureşti

Intensitatea energiei solare înregistrează în timp variaţii nesemnificative, cu excepţia
erupţiilor cromosferice. Pe fotosferă se observă pete solare, izolate sau grupate, cauzate de
mişcările sub formă de vârtej ale masi gazoase solare. Numărul petelor este variabil, prezentând
periodic maxime şi minime la intervale de aproximativ 11 ani. În timpul maximelor se intensifică
protuberanţele cromosferice şi concomitent se intensifică radiaţia ultra violetă şi corpusculară. La
suprafaţa terestră aceasta declanşează furtuni magnetice care provoacă perturbaţii în
telecomunicaţii.
3.1.2. Conceptele de bază şi principalele legi ale radiaţiei
Cea mai mare parte din radiaţia luminoasă pe care o percepe ochiul nu vine direct de la
sursă, ci indirect prin procesul de împrăştiere a radiaţiei. Suprafeţele de uscat şi apă şi obiectele
înconjurătoare sunt vizibile datorită radiaţiei luminoase pe care ele o împrăştie. În afară de cazul
când se priveşte o sursă ca soarele, o flamă sau un filament incandescent, lumina se percepe ca un
rezultat al procesului de împrăştiere.
În atmosferă, sunt nenumărate exemple de împrăştiere generată de molecule, aerosol şi
norii care conţin picături de apă şi cristale de gheaţă. Cerul albastru, norii albi şi curcubeul sau
haloul, sunt doar câteva fenomene optice datorate împrăştierii luminii.
Împrăştierea este un proces fizic fundamental datorat interacţiunii radiaţiei luminoase cu
materia. Ea apare pentru toate lungimile de undă din spectrul electromagnetic şi trebuie înţeleasă ca
procesul de deviere a fotonilor din fasciculul incident prin împrăştiere în toate direcţiile, proces care
duce la scăderea intensităţii fasciculului incident. Împrăştierea reprezintă aşadar, procesul fizic prin
care o particulă absoarbe în mod continuu energia undei electromagnetice incidente pe o direcţie
dată şi o retransmite în toate direcţiile. De aceea, particula poate fi considerată ca o sursă
punctiformă de împrăştiere a energiei. În atmosferă, particulele responsabile de împrăştiere acoperă
un domeniu dimensional larg, de la moleculele de gaz (≈ 10 –8 cm) la picăturile mari de ploaie şi
grindină (≈ 1 cm). Intensitatea relativă a împrăştierii depinde puternic de raportul dintre raza
particulei şi lungimea de undă a undei incidente. Dacă mediul este izotrop, atunci împrăştierea va fi
simetrică în raport cu direcţia undei incidente.
O particulă mică, anizotropă, tinde să împrăştie lumina în mod egal pe direcţiile înainte şi
înapoi. Când particula devine mai mare, energia împrăştiată este concentrată mai mult în direcţiile
înainte cu o complexitate mai mare cum se vede din fig. 3.3, unde este ilustrată împrăştierea pe
trei particule de dimen şi uni diferite.
Distribuţia energiei împrăştiate pe particule sferice şi cu o anumită simetrie poate fi în mod
cantitativ determinată cu ajutorul teoriei electromagnetice.
Când particulele au dimensiuni mult mai mici decât lungimea de undă a undei incidente,
împrăştierea se numeşte împrăştiere Rayleigh. Această împrăştiere explică culoarea albastră a
cerului şi fenomenele de polarizare a luminii.
Pentru particulele ale căror dimen şi uni sunt comparabile sau mai mari decât lungimea de
undă, împrăştierea este numită împrăştiere Mie.