Видимость

Эта статья включает в себя список общих ссылок , но он остается в основном непроверенным, поскольку в нем отсутствуют соответствующие встроенные ссылки . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью, добавив более точные цитаты. ( Март 2010 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

В метеорологии , видимость является мерой расстояния , на котором объект или свет может быть четко различим. Он сообщается в приземных наблюдениях за погодой и в коде METAR либо в метрах, либо в законных милях, в зависимости от страны. Видимость влияет на все виды движения: дороги, парусный спорт и авиацию. Под метеорологической видимостью понимается прозрачность воздуха: в темноте метеорологическая видимость остается такой же, как днем, для того же воздуха.

Определение [ править ]

Самолет летит в облака на спуске для посадки

Приложение 3 ИКАО « Метеорологическое обслуживание международной аэронавигации» ^[1] содержит следующие определения и примечание:

а) наибольшее расстояние, на котором черный объект подходящих размеров, расположенный у земли, можно увидеть и распознать при наблюдении на ярком фоне;

б) наибольшее расстояние, на котором огни 1000 кандел могут быть видны и различимы на неосвещенном фоне.

Примечание. Эти два расстояния имеют разные значения в воздухе данного коэффициента ослабления , и последний b) изменяется в зависимости от фоновой освещенности. Первый а) представлен метеорологическим оптическим диапазоном (MOR).

В Приложении 3 ^[1] дальность видимости на ВПП (RVR) также определяется как:

Дальность, в которой пилот воздушного судна на осевой линии ВПП может видеть маркировку поверхности ВПП или огни, очерчивающие ВПП или определяющие ее осевую линию.

Утренняя туманная дорога

В ясные дни горизонт Тель-Авива виден с гор Кармель, в 80 км к северу.

В исключительно чистом воздухе в Арктике или в горных районах видимость может достигать 240 км (150 миль) при наличии больших отметок, таких как горы или высокие хребты. Однако видимость часто несколько ухудшается из-за загрязнения воздуха и высокой влажности . Различные метеостанции сообщают об этом как о дымке (сухой) или туман (влажный). Туман и дым могут снизить видимость почти до нуля, делая вождение чрезвычайно опасным. То же самое может произойти во время песчаной бури в пустынных районах и вблизи них или при лесных пожарах . Сильный дождь (например, из-загроза ) вызывает не только плохую видимость, но и невозможность быстрого торможения из-за аквапланирования . Метели и наземные метели (метель) также частично связаны с плохой видимостью.

Вывод [ править ]

Для определения видимости исследуется случай, когда совершенно черный объект рассматривается на совершенно белом фоне. Визуальный контраст , С _V (х), на расстояние х от черного объекта определяются как разница между относительной интенсивностью света фона и объектом

${\ displaystyle C _ {\ text {V}} (x) = {\ frac {F _ {\ text {B}} (x) -F (x)} {F _ {\ text {B}} (x)}} }$

где F _B (x) и F (x) - интенсивности фона и объекта соответственно. Поскольку объект считается абсолютно черным, он должен поглощать весь падающий на него свет. Таким образом, когда x = 0 (у объекта), F (0) = 0 и C _V (0) = 1.

Между объектом и наблюдателем на F (x) влияет дополнительный свет, который рассеивается в зоне прямой видимости наблюдателя, и поглощение света газами и частицами . Свет, рассеянный частицами за пределами конкретного луча, может в конечном итоге способствовать освещенности цели, явление, известное как многократное рассеяние . В отличие от поглощенного света, рассеянный свет не теряется системой. Скорее, он может менять направление и вносить вклад в другие направления. Он теряется только из-за исходного луча, движущегося в одном конкретном направлении. Вклад многократного рассеяния в энергетическую освещенность при xизменяется в зависимости от коэффициента рассеяния отдельных частиц, числовой концентрации частиц и глубины пучка. Изменение интенсивности dF является результатом этих эффектов на расстоянии dx . Поскольку dx является мерой количества взвешенных газов и частиц, предполагается, что уменьшенная доля F пропорциональна расстоянию dx . Дробное уменьшение F равно

${\ displaystyle dF = -b _ {\ text {ext}} Fdx}$

где b _ext - коэффициент затухания . Рассеяние фонового света в поле зрения наблюдателя может увеличивать F на расстоянии dx . Это увеличение определяется как b 'F _B ( x ) dx , где b' - постоянная величина. Общее изменение интенсивности выражается как

${\ displaystyle dF (x) = \ left [b'F _ {\ text {B}} (x) -b _ {\ text {ext}} F (x) \ right] dx}$

Поскольку F _B представляет интенсивность фона, она по определению не зависит от x . Следовательно,

${\ displaystyle dF _ {\ text {B}} (x) = 0 = \ left [b'F _ {\ text {B}} (x) -b _ {\ text {ext}} F _ {\ text {B}} (x) \ right] dx}$

Из этого выражения ясно, что b ' должно быть равно b _ext . Таким образом, визуальный контраст C _V ( x ) подчиняется закону Бера – Ламберта.

${\ displaystyle {\ frac {dC _ {\ text {V}} (x)} {dx}} = - b _ {\ text {ext}} C _ {\ text {V}} (x)}$

что означает, что контраст экспоненциально уменьшается с расстоянием от объекта:

${\ displaystyle C _ {\ text {V}} (x) = \ exp (-b _ {\ text {ext}} x)}$

Лабораторные эксперименты показали, что коэффициент контрастности от 0,018 до 0,03 ощущается при типичных условиях дневного просмотра. Обычно для расчета дальности видимости используется коэффициент контрастности 2% ( C _V = 0,02). Вставка этого значения в приведенное выше уравнение и решение относительно x дает следующее выражение визуального диапазона (уравнение Кошмидера):

${\ displaystyle x _ {\ text {V}} = {\ frac {3.912} {b _ {\ text {ext}}}}}$

с x _V в единицах длины. На уровне моря атмосфера Рэлея имеет коэффициент экстинкции приблизительно 13,2 × 10 ^-6 м ^-1 на длине волны 520 нм. Это означает, что в максимально чистой атмосфере видимость ограничена примерно 296 км.

Восприятие видимости зависит от нескольких физических и визуальных факторов. Реалистичное определение должно учитывать тот факт, что зрительная система человека (HVS) очень чувствительна к пространственным частотам, а затем использовать преобразование Фурье и функцию контрастной чувствительности HVS для оценки видимости. ^[2]

Туман, туман, дымка и ледяная морось [ править ]

Международное определение тумана - это видимость менее 1 км (3300 футов); туман - это видимость от 1 км (0,62 мили) до 2 км (1,2 мили), а дымка - от 2 км (1,2 мили) до 5 км (3,1 мили). Обычно предполагается, что туман и туман состоят в основном из капель воды, дымка и дым могут иметь меньший размер частиц. Это имеет значение для датчиков, таких как тепловизоры (TI / FLIR ), работающих в дальнем ИК-диапазоне на длинах волн около 10 мкм, которые лучше проникают сквозь дымку и некоторые дымы, поскольку размер их частиц меньше длины волны; поэтому ИК-излучение существенно не отклоняется и не поглощается частицами. ^{[ цитата необходима]}

При тумане иногда возможны изморозь и снег . Обычно это происходит при температуре ниже 0 ° C (32 ° F). Эти условия опасны из-за образования льда, который может быть смертельным, особенно из-за плохой видимости, которая обычно сопровождает эти условия на расстоянии менее 1000 ярдов. Сочетание плохой видимости и обледенения может привести к авариям на дорогах. Эти холодные погодные явления в основном вызваны низко расположенными слоистыми облаками .

Очень низкая видимость [ править ]

Видимость менее 100 метров (330 футов) обычно считается нулевой. В этих условиях дороги могут быть закрыты или могут включаться автоматические сигнальные огни и знаки для предупреждения водителей. Они были установлены в определенных областях, которые постоянно подвергаются плохой видимости, особенно после дорожных столкновений или наездов с участием нескольких транспортных средств.

Предупреждения о плохой видимости [ править ]

Кроме того, правительственное погодное агентство часто выпускает рекомендации для плохой видимости, например, рекомендации Национальной метеорологической службы США о густом тумане . Они обычно советуют автомобилистам избегать поездок до тех пор, пока не рассеется туман или не улучшатся другие условия. Путешествие в аэропорт также часто задерживается из-за плохой видимости, иногда вызывая длительное ожидание из-за минимальной видимости при заходе на посадку и сложности безопасного перемещения самолета по земле в условиях плохой видимости. ^{[3] [4]}

Видимость и загрязнение воздуха [ править ]

Снижение видимости, вероятно, является наиболее очевидным признаком загрязнения воздуха . Ухудшение видимости вызвано поглощением и рассеянием света частицами и газами в атмосфере . Поглощение электромагнитного излучения газами и частицами иногда является причиной изменения цвета в атмосфере, но обычно не вносит значительного вклада в ухудшение видимости.

Рассеяние частицами значительно ухудшает видимость. Видимость снижается из-за значительного рассеяния частиц между наблюдателем и удаленным объектом. Частицы рассеивают свет от солнца и остального неба через луч зрения наблюдателя, тем самым уменьшая контраст между объектом и фоном неба. Частицы, которые наиболее эффективно снижают видимость (на единицу массы аэрозоля ), имеют диаметр в диапазоне 0,1–1,0 мкм. Влияние молекул воздуха на видимость незначительно для малых расстояний видимости, но его необходимо учитывать для дальностей более 30 км.

См. Также [ править ]

• Коэффициент матовости

Ссылки [ править ]

Дальнейшее чтение [ править ]