Расчет видимости звезд и далеких огней - Забелина И.А.
Скачать (прямая ссылка):
V4 ю'3 Ю2 0,1 1 В, кд/м2
Рис. 18. Зависимость коэффициента опознавания цвета от яркости фона для зеленого огня
54
геометрическую, оптическую и метеорологическую дальности видимости [18. 21].
Геометрическая дальность видимости, или дальность открытия, обусловливается кривизной Земли, рельефом местности и явлением рефракции. Дальность открытия оценивается расстоянием, на котором данный объект появляется на линии видимого горизонта. Определяется дальность видимости по формуле
где Я — высота огня над уровнем моря, м; h — высота глаза наблюдателя над уровнем моря, м. Коэффициенту 3,08 соответствует увеличение дальности за счет рефракции, принятое равным 7%. В работе [62] приводятся таблицы и номограммы для определения дальности открытия различных знаков и огней.
Оптическая дальность видимости или, как принято ее называть, дальность видимости, обусловливается свойствами атмосферы (рефракцией, мутностью), световыми характеристиками светосигнального огня и чувствительностью глаза человека. Дальность видимости в зависимости от обстоятельств может быть больше или меньше дальности открытия.
Понятием метеорологической дальности видимости пользуются для характеристики прозрачности атмосферы. Метеорологическая дальность видимости — условное выражение прозрачности атмосферы через такое расстояние, при котором под воздействием атмосферной дымки теряется видимость абсолютно черной поверхности, имеющей на этом расстоянии угловые размеры не менее 0,3° и проектирующейся на фоне неба (дымки) у горизонта. Метеорологическая дальность видимости зависит лишь от численного значения прозрачности атмосферы. Дальность видимости любого реального объекта, не являющегося черным, всегда меньше метеорологической дальности видимости, поэтому последняя может рассматриваться как некоторый общий предел дальности видимости реальных объектов.
Дальность видимости светосигнальных огней в большинстве случаев определяется оптической дальностью видимости. При этом обычно различают дальность видимости на появление и на исчезновение, так как они далеко не равнозначны.
Предельная дальность видимости огня L при отсутствии атмосферы определяется из соотношения
где ?н — блеск источника для невооруженного глаза.
С учетом атмосферы происходит уменьшение светового потока вследствие его поглощения и рассеяния; дальность видимости определяется по формуле, называемой уравнением Аллара и содержащей показатель ослабления атмосферы [18, 83, 21]:
L (км) = 3,08 {уН -\-Уh),
(60)
?и = //L2,
(61)
Еи = J/L2t~aL.
(62)
55
Показатель ослабления атмосферы различен для светового потока разных длин волн и зависит от условий наблюдения. Свет с короткими длинами волн интенсивно рассеивается атмосферой. Свет с более длинными волнами, особенно красный, гораздо лучше виден в тумане и при наличии воздушной дымки. По этой причине, а также из-за отсутствия ахроматического интервала у огней красного цвета, эти огни выбираются на практике в качестве запрещающих или предупреждающих об опасности сигналов.
При идеальной атмосфере получим спектральный показатель ослабления
«я = с/Х\ (63)
где с — постоянная величина.
В условиях слабой дымки и хорошей видимости ак = c/Ji2-5; в условиях сильной дымки и тумана
а*, = Ф. (64)
При рассмотрении влияния атмосферы на дальность видимости сигнального огня существенным становится вопрос об условиях наблюдения, которые с этой точки зрения следует разделять на дневные и ночные. Днем глаз наблюдателя адаптирован к яркому свету, поэтому работает колбочковый аппарат зрения, имеющий максимум спектральной чувствительности на центральной ямке. Днем огонь наблюдается на очень ярком фоне, поэтому дальность видимости значительно уменьшается. И, наконец, днем атмосфера не только ослабляет видимый блеск огня, но и накладывает на огонь и фон яркость воздушной дымки, уменьшающую контраст и ухудшающую видимость.
В ночных условиях собственный свет огня слаб для того, чтобы вызвать заметное рассеяние в окружающей атмосфере. По этой
причине отпадает один из оптических эффектов мутности ат-
мосферы — яркость рассеянного в атмосфере света (воздушная дымка) и имеет значение только прозрачность атмосферы.
Дальность видимости огня ночью, при яркостях фона менее
I кд/м2 определяется уравйением Аллара (62). Показатель ослабления атмосферы, или коэффициент прозрачности, как его еще называют, определяется из значения метеорологической дальности видимости SM по формулам:
SM = 3,5/а; SM = 1,5/а10, (65)
где а10 — коэффициент прозрачности, вычисленный с использованием десятичных логарифмов и связанный с коэффициентом прозрачности, определяемым по натуральным логарифмам соотношением e~aL = КН**»*-. Значение SM задается по данным метеосводки для любого времени суток.
56
Пользуясь выражениями для метеорологической дальности видимости, можно уравнение Аллара привести к виду
Ек = /e-3,5L/sM/i2 = 11 0~i,5l/sm/L2 (66)
Отсюда видно, что светосигнальный огонь виден, если его сила света не меньше
/>?,HL2e3'5i'/sM. (67)
Уравнение (66) можно решить относительно L графически — по кривым, представленным на рис. 19. Эти зависимости [181
