Видимость - Visibility

Эта статья включает в себя список общих Рекомендации, но он остается в основном непроверенным, потому что ему не хватает соответствующих встроенные цитаты. Пожалуйста, помогите улучшать эта статья введение более точные цитаты. (Март 2010 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

В метеорология, видимость является мерой расстояние на котором можно отчетливо различить объект или свет. Об этом сообщается в приземные наблюдения за погодой и METAR код либо в метры или же статутные мили, 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

Самолет летит в облака на спуске для посадки

ИКАО Приложение 3 Метеорологическая служба 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 канделы можно увидеть и опознать на неосвещенном фоне.

Примечание. Эти два расстояния имеют разные значения в воздухе заданного коэффициент экстинкции, а последний б) меняется в зависимости от фоновой освещенности. Первый а) представлен метеорологическим оптическим диапазоном (MOR).

Приложение 3 ^[1] также определяет Дальность видимости на ВПП (RVR) в качестве:

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

Туманный утренняя 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 снижается из-за загрязнение воздуха и высокий влажность. Разные метеостанции сообщить об этом как туман (сухой) или туман (влажный). Туман и курить может снизить видимость почти до нуля, делая вождение чрезвычайно опасно. То же самое может произойти в песчаная буря в и рядом пустыня области, или с лесные пожары. Тяжелый дождь (например, из гроза ) вызывает не только плохую видимость, но и невозможность тормозить быстро из-за аквапланирование. Метели и наземные метели (метель) также частично связаны с плохой видимостью.

Вывод

Для определения видимости случай совершенно черный исследуется объект, рассматриваемый на совершенно белом фоне. В визуальный контраст, C_V(x), на расстоянии Икс от черного объекта определяется как относительная разница между интенсивностью света фона и объекта

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

куда F_B(x) и F(x) - интенсивности фона и объекта соответственно. Поскольку объект считается совершенно черным, он должен поглощать весь падающий на него свет. Таким образом, когда Икс= 0 (на объекте), F(0) = 0 и C_V(0) = 1.

Между объектом и наблюдателем, F(x) зависит от дополнительного света, который разбросанный в поле зрения наблюдателя и поглощение света газами и частицы. Свет, рассеянный частицами за пределами определенного луча, может в конечном итоге способствовать сияние на цель, 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 того, что исходный луч движется в одном конкретном направлении. Вклад многократного рассеяния в освещенность при Икс изменяется в зависимости от коэффициента рассеяния отдельных частиц, числовой концентрации частиц и глубины пучка. Изменение интенсивности dF является результатом этих эффектов на расстоянии dx. Потому что dx является мерой количества взвешенных газов и частиц, доля F которая уменьшается, считается пропорциональной расстоянию, dx. Дробное снижение F является

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

куда б_доб это коэффициент затухания. Рассеяние фонового света в поле зрения наблюдателя может увеличиваться. F на расстоянии dx. Это увеличение определяется как b 'F_B(Икс) dx, куда б ' является константой. Общее изменение интенсивности выражается как

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

С F_B представляет интенсивность фона, не зависит от Икс по определению. 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 видно, что б ' должно быть равно б_доб. Таким образом, визуальный контраст, C_V(Икс), подчиняется Закон 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 контрастность 2% (C_V = 0,02) используется для расчета дальности видимости. Подставляя это значение в приведенное выше уравнение и решая для Икс производит следующее выражение визуального диапазона (уравнение Кошмидера):

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

с Икс_V в единицах длины. На уровне моря Рэлеевская атмосфера имеет коэффициент экстинкции примерно 13,2 × 10⁻⁶ м⁻¹ на длина 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, мгла и ледяная морось

Международное определение туман видимость менее 1 км (3 300 футов); туман видимость от 1 км (0,62 мили) до 2 км (1,2 мили) и туман 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 дальний ИК 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.^{[нужна цитата ]}

С туманом, иногда изморозь и снег может случиться. 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 низменностями слоистые облака.

Очень низкая видимость

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

Предупреждения о плохой видимости

Кроме того, правительственное погодное агентство часто выпускает рекомендации для плохой видимости, например, предупреждение о густом тумане из США. Национальная служба погоды. Они обычно советуют автомобилистам избегать путешествовать пока туман не рассеется или не улучшатся другие условия. Аэропорт путешествие также часто задерживается из-за плохой видимости, что иногда приводит к долгому ожиданию из-за минимумы видимости захода на посадку и сложность безопасного перемещения самолета по земле в условиях плохой видимости.^[3][4]

Видимость и загрязнение воздуха

Снижение видимости, вероятно, является наиболее очевидным симптомом загрязнение воздуха. Ухудшение видимости вызвано поглощение и рассеяние света частицами и газами в атмосфера. Поглощение электромагнитное излучение 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 солнце и остальное небо через луч зрения наблюдателя, тем самым уменьшая контраст между объектом и небом на заднем плане. Частицы, которые наиболее эффективно снижают видимость (на единицу аэрозоль масса) 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.

Смотрите также

• Коэффициент матовости

Рекомендации

дальнейшее чтение

• Сайнфельд, Джон Х.; Пандис, Спирос Н. (2006). Химия и физика атмосферы - от загрязнения воздуха до изменения климата (2-е изд.). John Wiley and Sons, Inc. ISBN  0-471-82857-2.