К вопросу о влиянии на измерения радиометрами, ориентированными в надир, полутеневой зоны в поле зрения

При обработке измерений уходящих потоков широко и среднеугольными радиометрами их апертуры обычно характеризуются одним центральным углом (угол из центра приемника между направлениями в надир и на край входной диафрагмы). Это верно только для точечного приемника радиации. У реальных радиометров приемники имеют конечные размеры. Тогда центральный угол определяет приход радиации только на центр. Любая точка приемника, расположенная вне центра, получает радиацию из другого телесного угла. Различные участки приемника с разных позиций «видят» входную диафрагму, что вызывает сдвиг ее изображения на удаленной поверхности, радиация от которой измеряется. Круглые приемники осесимметричны. Существует центральная круговая зона, с которой освещается весь приемник. Она определяется углом скоса диафрагм [1]. Далее идут кольцевые зоны, из которых освещается уже не весь приемник, входная диафрагма виньетирует его. Наконец с некоторого углового расстояния от точки поверхности, лежащей на оси, ни одна точка приемника освещаться не будет. Это предельный угол. Ситуацию можно описать, введя функцию полутени (функцию чувствительности приемника в зависимости от углового расстояния наблюдаемой зоны от оси приемника). Следовательно, есть центральная круговая зона с единичной чувствительностью, она главная, и периферийная зона, в которой эта чувствительность монотонно падает до нуля. Очевидно, что замена реальной картины с полутенями на приемнике на описание ее только одним центральным углом приводит к систематической погрешности измерений.
Используя соотношения общей теории геометрических свойств диафрагмированных приемников [2] мы получили рабочие формулы для оценки влияния полутеневой зоны на измерения. По литературным данным [3] были рассчитаны геометрические параметры некоторых зарубежных радиометров и использованы данные для нашего радиометра ИКОР. Результаты расчетов показали, что пренебрежение данным эффектом систематически занижает показания радиометров: среднеугольных на ИСЗ NOAA – на 0,44%; ERBS - на 0,45%; широкоугольного на NOAA – на 0,27%; ИКОР – на 0,47%.
Следовательно, измерения необходимо систематически увеличивать приблизительно на 0,5%.
Литература
1. Кмито А.А., Скляров Ю.А. Пиргелиометрия. Л.: Гидрометеоиздат. 1981. 232 с.
2. Bossy L., Pastiels R. Etude des proprietes fondamentales des actinometres // Institut Royal Meteorologique de Belgique. Memoires. 1948. V. 29. P. 1-116.
3. Luther M.R., Cooper J.E., Taylor G.R. The Earth Radiation Budget Experiment nonscanner instrument // Rev. of Geophys. 1986. V. 24. N2. P. 391-399.