Physik der Atmosphäre: 1 Atmosphärische Strahlungsforschung
Gespeichert in:
| Format: | Buch |
|---|---|
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Berlin-Nikolassee
Borntraeger
1961
|
| Schriftenreihe: | Handbuch der Geophysik
8 |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XVI, 1102 S. Ill., graph. Darst. |
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Vorwort
Beite
XV
Abschnitt I. Vorbereitende Betrachtungen^ von Professor Dr. F. Li:xk:m. Frank-
furt a. M.
Kapitel 1. Die Bonne als primäre Strahluiigsquelle:
§ 1. Die Sonne, allgemein............................................. 1
§ 2. Die Solarkonstante .............................................. 3
§ 3. Die Sonnenfleekcn.....................,....................... 4
§ 4. Die einzelnen Schichten der Sonne und ihre Dotation ............. 5
§ 5. Sonstige Vorgänge und Zustände in der Sonne ................... 7
§ 6. Das Spektrum der Sonne........................................... 8
§ 7. Korpuskulare und extrem-kurze Ü V֊Strahlung der Bonne .......... 11
Kapitel 2. Das atmosphärische Aerosol:
§ 8. Die kolloidale Struktur der Atmosphäre ....................... 14
§ 9. Beobachtungsmethoden und -ergebnisse ......................... 16
§ 10. Herkunft der Aerokolloide...................................... 19
§ 11. Abhängigkeit von Luftkörpern und Höhensehichteii............... 23
§ 12. Einfluß der Aerokolloide auf Strahlung und Luftelektrizität.... 24
Kapitel 3. Grundgesetze der Strahlimgskunde:
| 13. Die Strahlungsarten ................................... ....... 28
§ 14. Die Strahlungsgrößen, ihre Einheiten und Dimensionen.............. 29
§ 15. Die wichtigsten Strahlungsgesetze .............................. 30
§ 16. Die Strahlung eines schwarzen Körpers ......................... 34
§ 17. Absorption und lieflexion der Strahlung......................... 37
§ 18. Licht und Helligkeit ........................................... 41
§ 19. Lichtgrößen................................................. 42
§ 20. Helligkeit sehr kleiner oder sehr entfernter Lichtquellen ....... 46
| 21. Farben................................................. -....... 49
§ 22. T) toi keile licht di ehte und DixnkelbeleucMiiogsstlirke ...... 51
Kapitel 4. Meßmethoden und Meßgeräte:
§ 23. Einleitung..................................... — .............
§ 24. Kalorimetrische Messung der Sonnenstrahlung ...................
§ 25. Elektrische Meßverfahren........................................
| 26. Ka lorimet rische Messung der Himmelsstrahlimg........... — .
§ 27. Die Messung der GlobalstraMung . — ............ — ..... — ...
§ 2-8. Helligkeitsmessungen ..................... — .................
| 29. Liehtelelvlrisiiiö Photometer ................-.......*..........
§ 30. Farbfilter....................................-................
§ 31. Photoehemisehe Messungen des IdeMies — ..................... — .
§ 32. Meßmethoden im äußersten Ultraviolett............................
| 33. Spektralaktinometer „ — . — ..................................
§ 34. Die Messung der EffektivstraMung ..............................
Anhang 1. Galvanometer als Hilfsgemt© ....................
Anhang 2- KtasfrUch© StraMirngsquelten mi Eielizweekeix
(XorimlMmpent)............................................
52
58
63
67
71
76
85
93
94
102
104
109
117
Inhaltsübersicht
IV
Abschnitt II. Bonnen֊ linā ffimmelsstraMimg Seite
Kapitel 5. Die Theorie der Zerstreuung» Extinktion und Polarisa-
tion des Dichtes in der Atmosphäre, von Dr. M.-A. Schiemaw, Wien:
§ 35. Einleitung...................................................... 120
§ 36. Allgemeine Problemstellung...................................... 121
§ 37. Di© Atmosphäre als natürliches trübes Medium. (Das atmosphärische
Aerosol)........ — ........................................ 122
§ 38. Die diffuse Zerstreuung......................................... 123
§ 39. Anfänge der Theorie des MimmeMiehtes. (Erklärung der blauen
Farbe des Himmels) ......................................... 124
§ 40. Die PAvnriiGHscho Theorie:
a) Ableitung der Intensität des zerstreuten Lichtes aus der Max-
WKia,sehen Theorie des elektromagnetischen Peldes. (Das 7; ^-
Gese z ........................................................ 126
b) Ableitung der Extinktionsformclu ............................... 131
c) Extinktion und Loscxffrvmxe sehe Zahl .......................... 132
d) Anfänge und Erweiterung der Theorie für größere Teilchen .... J 34
§ 41. Die strenge elektromagnetische Beugungstheorie nach Mie-Dkbye:
a) Problemstellung, Grundlage, Anwendungsbereich.............. 137
b) Die MhxwisnL schon Gleichungen in Polarkoordinaten ........ 140
c) Feststellungen der Grenzbedingungen ....................... 142
d) Losungen der MAXWEm schon Gleichungen...................... 142
e) Die Eunktionen Kv und Iv (Zylinderfimktioncn) und l*v und 5%
(Kugelfunktionen) .............................................. 144
f) Integralwerte der Kugelfunktionen............................... 145
g) Berechnung der ebenen Welle .................................... 145
h) Berechnung der gebrochenen und reflektierten Welle ............. 146
i) Bestimmung der Koeffizienten av (elektrische Eigenschwingun-
gen) und pp (magnetische Eigenschwingungen) .................... 148
j) Darstellung der Feldstärken mittels skalarer Potentiale II nach
Dbbxe............................................................ 149
k) Die Koeffizienten x^ und ocnQ nach Debyb und ihre Umrech-
nung auf die Koeffizienten xv und rpv nach Mxe ............... 149
1) Formeln zum praktischen Rechnen ................................ 150
m) Sehr Meines ac: Baylm h sehe Strahlung ........................ 151
n) Die Piotialwellen .............................................. 152
o) Die diffus zerstreute Strahlung................................. 152
p) Die Intensität des senkrecht zum durchgehenden Strahl zer-
streuten Lichtes ............................................... 154
q) Die Strahlung vieler Teilchen .................................. 154
I 42. Beispiele:
a) Die Ravtæi©h sehe Strahlung verschiedener GoMteilohen-Trü-
bungen...................................................... 156
b) Die Beugung des Lichtes an kolloidalen Kolilenstoffteilchcn .... 158
c) Die Zerstreiiungsgesetze dielektrischer Kügelchen in Medien von
fast gleichem Breelnmgsindex (nach Jobst) .................. 159
d) Diffuse Zerstreuung an großen Wassertröpfehen............. — 160
§ 43. Die Zerstrexmngsfnnktioii.................................... 161
a) Allgemeines ............................................... 161
b) Optische Behandlung des Problems:
1. Unter bloßer Berücksichtigung der Reflexion und Refraktion 162
2. Unter bloßer Berücksichtigung der Beugung ............ 104
3. Kaeh der neuen Regenbogeiitheorie.................... 165
e) Elektromagnetisch© Behandlung des Problems j die BAtLM®-
sche ZerstremingsfunktioB. .....................-. %........ 165
d) Die Zersferemuigsfunktion nach Mib-Dbbve................... 167
e) Di© empirische Zerstreuungsfunktion nach ScihjBMVMx ........ 171
Inhaltsübersicht V
f) Vergleich der exakten Zerslremmgsfimktion mit den Zerstreu- Beite
ungsfiinktionen auf Grund von Reflexion imd Refraktion bzw.
von Beugung................................................... 174
§ 44. Die IJfoi-DBBXBsehe Theorie der Extinktion des Lichtes in der Atmo-
sphäre :
a ) Die Extinktion trüber Medien (nach Mxk)..................... 176
b) Die Extinktion kolloidaler Goldlösnngen...................... 177
e) Die Extinktion kolloidaler Klohlenstoffteilehen............... 180
d) Die Extinktion großer Wassertrdpfehen (Stkattox-Rougutox) ISO
o) Die Extinktion gröberer Metalfsuspensionen (Jobst) .......... 183
§ 45. Die Plaxcic sehe elektromagnetische Dispersionstheorie:
A. ISTormale Dispersion in optisch homogenen Medien;
a) Eigenperiode und Dämpfimgsdekrement der Molekülsehwin -
gangen ..................................................... 186
b) Eormuliertnig des Problems.................................. 186
e) Erhaltung und Zerstreuung der Energie ...................... 187
d) Ebene periodische Wellen.................................... 187
e) Normale Dispersion. Eximktionskoeffizient. Rel xatioiisstreek© 188
f) Vergleich mit der Ravoeiox sehen Theorie................... 189
B. jSyormale und anomale Dispersion in nichtleitenden Medien
variabler Dichte:
a) Voraussetzungen der Theorie.......................... 190
b) Vor Stellungen über den Extinktionsvorgang im nichtleitenden
Medium ...................................................... 191
0) Behandlung der Dämpfung .................................... 191
d) Resultate der Theorie ..................................... . 192
e) Die PnAXOK sehe Theorie und die Extinktion des Sonnenlichtes
in der Atmosphäre .......................................... 193
f) Zusammenfassung über die Extinktion des Dichtes............. 193
g) Allgemeiner mathematischer Ausdruck für Brechnngsexponent
und Extinktionskoeffizient ................................... 194
h) Dispersionskurve des ersten Typus........................... 194
1) Dispersionskurve des- zweiten Typus ......................... 198
k) Dispersionskurve֊ des dritten Typus......................... 199
§ 46. Di© Theorie der Polarisation des diffus zerstreuten Dichtes in der
Atmosphäre:
Problemstellung ............................................... 261
Die RAYLKixffisehe Theorie:
a) Ableitung des Polarisatioxisgrades JP ( p) als Emiktion dos
streuungswiiikels cp ......... ............................. 202
b) Erweiterung der Theorie. (Partielle Polarisation im Maximum*
spektrale Polarisation) ................................ 204
| 47. Die Theorie der sekundären Diffusion:
a·) Ergänzung der Bavt/gtottsehen Theorie. (Partielle Polarisation
im Maximum* negative Polarisation und neutrale Punkte) ..... 205
b) Die SouBTsehe Theorie............................... — ..... 206
e) Erklärimg der neutralen Punkte. (Spektrale Abhängigkeit) ; Pola-
risation im Schatten ........................................ 207
d) Polarisationsgrad bei sekimdaxur Diffusion ................ 208
e) Di© Theorie von AnnaBxiim ................................. 208
f} Bedeutung spiegelnder und diffuser Reflexion an großen. Teilchen
und Mächen ................................................. 209
g) Einwände gegen die· Theorie der sekundären Diffusion. {Umfas-
sende Erklärung der atmosphärisch-optischen Erscheinungen
nach Sohibma^h) ........................................... 210
Bedeutung der Anisotropie der diffus streuenden Teilehen
^(Ravubigs* Ga3ss) . — ............................ 212
VI Inhaltsübersicht
§ 48. Die strenge elektromagnetische Beugimgsfcheorie nach Mxb-Dubyjs: Seite
a) Die Polarisation des diffus zerstreuten Lichtes топ verschiedenen
Goldteilchen-Trühmigen (nach Mie).............................. 215
b) Die Komponenten Ix und Tu in Abhängigkeit vom Winkel y.
Polarisationskurveii......................................... 215
c) Die Polarisation vollkommen leitender und vollkommen dielek-
trischer Kügelchen................. -........................... 218
d) Die Dispersion der Polarisation des diffus zerstreuten Lichtes von
metallischen und dielektrischen Kügelchen. Inversionseffekt-- 219
e) Zwei Arten von Polychroismus bei Kügelchen. (Polychroismus
der Hinmielspolarisation) ................................... 224
f) Verschiedene Btr hlimgsdiagramme für die beiden polarisierten
Komponenten lj imd Jjj (nach Воіішмахх und Бшжке)............ 225
g) Wellenllmgenabhängigkeit der Komponenten Ix und Jjj......... 230
Literaturverzeuihnis zum Kapitel o ........................................ 234
Kapitel 6. Die Bonnenstrahlung und ihre Schwächling in der Atmo-
sphäre. von Professor T)r. E. Linke, Frankf urt a. M.: ............... 239
§ 49. Das BoircifER-LAMB KBTsehe Extinktionsgesetz und die Lichtweg-
formel ................................................................ 239
§ 50. Die „wahre“ (durchstrahlte) Luftmasse............................ 244
§ 51. Komplexe Rxtinktion.......................................... 245
§ 52. Die Gültigkeit des Ravueto h: sehen Extinktionsgesetzes.......... 251
§ 53. Das a՜^-Gesetz der Extinktion ................................. 250
§ 54. Die Hypothese eines besonderen Dxtinktionsgesetzcs des Wasser-
dampfes ............................................................... 257
| 55. Die in der Atmosphäre absorbierten Strahlungsenergien ........... 259
| 56. Der Trübungsfaktor............................................... 265
§ 57. Rot- und kurzwellige Strahlung .................................. 268
§ 58. Änderung des Trübmigszustandes mit der Meereshölie............... 279
§ 59. Andere Berochnungsarten der Lufttrübung.......................... 282
§ 60. Ergebnisse von Messungen der direkten Sonnenstrahlung:
1. Mittelwerte; maximale und minimale Mittagswcrtc............. 284
2. Tägliche, monatliche und jährliche Strahlungssiimmen ..... 287
3. Die Mittelwerte des Trüb ungsfaktors in verschiedenen Orten . .. 295
4. Trübungsgrad der Luftkörper ................................ 296
5. Trübungszustand einer Großstadt............................. 300
§ 61. Intensitätsmessungen der Sonne in visuellen und benachbarten
Spektralbereichen ............................................... 301
| 62. Beobachtungsergebnisse im Ultraviolett .......................... 307
§ 63. Spektrale Messungen der Sonnenstrahlung.......................... 319
| 64. Die Solarkonstante ......................................... 325
Literaturverzeichnis zum Kapitel 6 .........................-............. 332
Kapitel 7. Die kurzwellige Himmelsstrahlung, von Professor Dr. F.
Linke. Brankitirt a. M.:
§ 65. Definition und Problemstellung.............................. 339
§ 66. Berechnung der HimmelsstraMmig aus der Diffusion der Bonnen-
Strahlung;
a) Anwendung der Ravehsioh sehen Gesetze ............... — 340
h) Berücksichtigung der Melirfachdiffusion ............... 344
c) Die Strahlung einer Himmelszone als Punktion des Azimut-
Winkels ................................................. 350
§ 67. Ergebnisse kalorischer Messungen............................ 351
Inhaltsübersicht
VII
§ 08. .Leuchtdichte und Beleuchtungsstärke des wolkenlosen Himmels: Seite
a) Vorbemerkungen ........................................... 357
b) Beobachtungen mit Wrber-Photometer........................ 358
c) Cur. Wüsstek,............................................. 359
d) C. Dqristo................................................ 361
e) H. Lij^osntns-i).......................................... 364
f) Vergleiche der [Ergebnisse................................ 365
g) Einfluß der Lufttrübung .................................. 366
h) Faustformeln ............................................. 368
i) Berechnung der Beleuchtungsstärke des Himmels............. 369
§ 69. Die Himmelsstrahlung in verschiedenen Spektralbereichen:
a) Allgemeines............................................... 372
b) Dor^stos Messungen........................................ 372
c) Andere Messungen.......................................... 373
d) /JF-Himmelsstrahlimg ..................................... 375
e) Graukeilphotometermessimgen .............................. 377
f) UV-[Dosimeter ............................................ 377
§ 70. Das Spektrum des Taghimmels.................................... 379
§ 71. 2Trkuiyisolare Himmelsstrahlimg................................ 382
§ 72. Die blaue Himmelsfarbe:
a) Historisches.............................................. 386
b) Theorie................................................... 387
e) Beobachtungen!ethodeii des Himmelsbaus .................... 389
d) Beobaohtungsergelmisse.................................. 393
§ 73. Einfluß der Bewölkung auf die Strahlung von Sonne und Himmel:
1. Bewölkungsgrad und Sonnenscheindauei* ..................... 396
2. Der Strahlmigsumsatz in Wolken............................ 400
3. [Beobachtungsgeräte und Beobachtungsergebnisse............ 402
4. Mehrfaclireflexionen der» Sonnenstrahlung zwischen Erdboden *
und Wolkendecke. Albedo von Wolken und Erdboden............ 408
5. Die Beleuchtungsstärke des Himmels in der Dämmerung ...... 411
Das Na c lit him m eis lieht, von Professor Dr. F. W. Paul Gqtz, Lichtklima-
tisches Observatorium Arosa:
§ 74. Die Leuchtdichte des Nachthimmels ............................. 415
§ 75. Lichtquellen des Nachthimmels................................ 416
§ 76. Das Spektrum des Erdliehtes ................................... 418
A. Die Atomspektren:
a) Atomarer Sauerstoff ..................................... 419
b) Natrium.................................................... 421
c) Atomarer Stickstoff.............*......................... 421
[R. [Bandenspektren:
d) Das Stickstoffmolekül ................................. 421
e) Weitere Banden............................................. 422
§ 77. Erdliehtsehwankungen und Helle Nächte:
A. Langjieriodisehe Schwankungen ............................. 422
B. Heller Nachthimmel ........................................ 425
Literaturverzeichnis zum [Kapitel 7 ...................................... 428
Kapitel 8. l)ämmerimgserselieiiumgeas von Professor Br. Paul Ob c^ek,
Bern:
§ ՝78. Gesamtdarstellung der Däminerungserseheiiiimgeii:
a) Die Tagdäjmimnmg....................................... 432
b) Die bürgerliche Abenddämmerung:
1. Die helle Dämmerung ......................... 432
2. Die Hati| tpurpOTdäni3:iiercmg ..................... 433
VIII
Inhaltsübersicht
e) Die astronomische Dämmerung: Beite
1. Die Zwiseheiidämmerimg..................................... 436
2. Die Machpiupurdämmermig ............................... 436
3. Die färb arme Bämmenmg .............................. 436
d) Die Machtd mmertmg imcl das Zodiakallieht:
1. Vor Mitternacht .^.................................... 437
2. Die dämmerungsfreie Macht ................................. 438
3. Mach Mitternacht .......................................... 438
e) Die astronomische Morgendämmerung:
1. Die farbarme Dämmerung .............................. 439
2. Zwisehendämmermig, einsclil. Vorpuipuxdämmerung...... 439
f) Die bürgerlich© und die Tagdanimerung am Morgen.......... 440
§ 79. Allgemeine historische und grundsätzliche Bemerkungen:
a) Historisches................................................. 440
h) Bezeichmingsweiso und Einteilung der Dämraerungserschei-
nnngen........................................................ 442
c) Definition einiger Hilfshegriffe .............................. 443
d) Zusammenhang der Dämmeruiigserschcimmgen mit verwandten
Phänomenen.................................................. 445
e) Übersieht und Einteilung der bisherigen Beobachtungen.......... 440
§ SO. Theoretische Grundlagen der Dämmcriin gserseheimingen:
a) Allgemeine (Grundbegriffe und pliotomctrisclie Grundgesetze . .. 448
1. Ausstrahlung........................................... 449
2. Einstrahlung.............................................. 449
3. Zerstreuung................................................ 450
4. Liehtsehwäehuiig .......................................... 451
b) Die Sonne als irdische Lichtquelle und die Atmosphäre als be-
leuchteter Gegenstand........................................ 452
c) Astronomische Beziehungen...................................... 453
d) Die geometrischen Grimdbeziehungen für die gesamte Atmo-
sphäre ..................................................... 454
e) Die Beleuchtung hzw. Helligkeit des reinen Himmels bei Annahme
bloß primärer Lichtzerstreuung.................................. 460
f) Die geometrischen Grundbezielrangen für dünne,, homogene
Schichten........................................... . ... 461
g) Die Leuchtdichte beleuchteter dünner atmosphärischer Schichten 462
h) Ergänzende Bemerkungen ........................................ 463
| 81. Die Dämmerungserscheinungen an der Sonnenstelle bei reiner Atmo-
sphäre :
a) Theoretisches ............................................... 464
h) Die Horizontalstreifen....................................... 466
e) Der Dämmerungsschein ........................................ 467
d) Der Machtschein und das Erdlicht ............................ 470
e) Die Leuchtdichte des Himmels während der Dämmerung und
der Macht ...................................................... 472
f) Das Zodiakallieht........................................... 473
g) Die Beleuchtungsstärke bei Dämmerung und Macht ................ 474
§ 82. Das Purpurlicht:
a) Historisches............................................... 476
b) Adigemeine theoretische Vorstellungen über das Purpurlieht .... 477
c) Der theoretische raumzeitliche Verlauf des Piirpuriiclites .... 480
d) Indirekte Wirkungen des Purpurlichtes: Einfluß auf die Gegen-
dämmerung und Maehpurpiirlieht .... — .................... 482
e) Visuelle BeobacMimgsresultate ........................... 482
f) Photometrie des Purpurlichtes ........................... 490
g) Diskussion des Verlaufes des Piupurlichtes............... 493
h) Vergleich der theoretischen mit den empirischen Besnltaten .... 496
i) Die Höhe der* Trübungssehieht und ihre Matur ............ 497
Inhaltsübersicht
IX
§ 83. Dämmer ungserseheinmigen an der Sonnengegcnstelle: Seite
a) Theoretische Vorstellungen ............................... 498
b) Die Gegendämmerimg........................................ 501
c) Der Erdschatten........................................... 504
§ 84. Gehemmte Dämmorungserscheimingen:
a) Allgemeine Bemerkungen....................................... 508
Tb) Wolkeiibeleuehtung ...................................... 508
e) Das Alpenglühen ............................................. 509
d) Verschattung und Strahlenbildnng............................ 512
§ 85. Periodische und imperiodLsehe Gesetzmäßigkeiten dos Dämmerunes-
vorlanfcs:
a) Jahresperiode............................................... 513
b) Sekulärer Verlauf......................................... olo
c) Starke atmosphärisch ֊optische Störungen:
1. Die Krakatau-Störung 1883—1886........................ 516
2. Die Mont-Pelee-Störung 1902—1904 ..................... 519
3. Die störungsfreie Zeit 1905—1912 ....................... 520
4. Die Katmai- Störung 1912—1914 ........................ 521
5. Störungen in den Jahren 1915—1938 .................... 522
d) Meteorologische, kosmische und lokale Einflüsse........... 523
Kapitel 9. Die Polarisation des Himmelslichts, von Professor Ut Ohe.
Jwi TSK f 5 Hamburg: und Professor Dr. It. Süranro, Potsdam:
§ 86. Einleitung.................................................... 527
Apparate und Meßmethoden:
§ 87. Allgemeine Orientierung......................................... 528
§ 88. Bestimmung der Polarisationsgröße mit Atigenbeobaelitungesi ...... 529
§ 89. Bestimmung der Polarisationsgröße mittels objektiver Methoden .... 540
§ 90. Bestimmung der Polarisationsebene............................... 541
§ 91. Di© Bestimmungen der Page der neutralen Punkte ................... 544
Ergebnisse der Beobachtungen:
§ 92. Von der Entdeckung der atmosphärischen Polarisation bis zum
Jahre 1912 .................................................... 551
§ 93. Kurze übersieht über die für die Messungen in Prag© kommenden
Gesichtspunkte .............................................. 562
Die Polarisationsgröße:
§ 94. Die Abhängigkeit von der Intensität der Somiemfrahkmg ......... 566
| 95. Di© Abhängigkeit der Polarisationsgröße von Sonnenhöhe und Boxmen֊
ab stand des anvisierten Punktes . ......................... 570
§ 96. Die Abhängigkeit der Polarisationsgröße von der Tages- und Jahres-
zeit ........................................................... 574
§ 97. Die Polarisationsgröße in Abhängigkeit von allgemeinen atmosphä-
rischen Trübungen ................................................... 575
§ 98. Polarisationsgroße und Sonnenfinsternis ........................ 579
| 99. Die Pölarisaiioiasgröß© in Abhängigkeit von der Parbe, an dor beob-
achtet wird, und der Polyelxrolsmij s der beiden Hauptschwdngtmgs-
komponenien ...................................................- 589
§ 190. Polarisaticmsgröße und Himmelshelligkeit........................ 584
§101. Die Polarisationsgröße nach Bonxxexmntergang .................... 584
§ 102. Die PoIarisationsgröBe des XacMMmmels.................. — .... 58S
Ergebnisse von Messungen der neutralen Punkte:
§ 193. Die neutralen Punkte hx normalen Zeiten ........................ 590
| 194. Die neutralen Punkte sa Zeiten allgemeiner atmosphärischer Trü-
bungen ............................................................... 594
§ 105. Beziehungen zwischen Polarisatioxisgröße und neutralen Punkten .„. 599
§ 196. Täglicher Gang der neutralen Punkte ........................... 601
X
Inhaltsübersicht
Seite
§ 107- Die Piinktabstände in verschiedenen Spektralbezirken............... 603
§ 108. Der Brewster-Punkt, sekundäre neutrale Punkte und die Umkehr-
zonen :
1. Der Brewster-Punkt .......................................... (Klo
2. Sekundäre neutrale Punkte.................................... 607
3. Die Umkehrzonen auf dem Wasser............................... 608
Die Polarisationsebene:
§ 109. Die Untersuchungen üben die Polarisationsebene.................... 608
Sehlußbetraehtiingen:
§ 110. Polarisation und Wetter .......................................... 614
Literatur Verzeichnis zum Kapitel 9 ......................................... 618
Abschnitt Ш. Strahlvmgsvorgänge innerhalb der Atmosphäre
Kapitel 10. Sicht, von Professor Dr. Fka3SZ Тішвдз, Frankfurt a. M.:
§ 111. Theorie der Sichtweite ....................................... 62 І
§ 112. Sicht stufen und Sicht weiteschätzuiigen.......................... 628
§ 113. Prüfungen der Sichtformeln........................................ 633
§ 114. Sieht und Trübimgsgrad............................................ 637
§ 115- Siohtmesser..................................................... 639
§ 116. Beobachtungsergebnisse ........................................... 641
§ 117. Sichthorizont .................................................... 646
§ 118. Nebelsicht........................................................ 647
§ 119. Sicht Verbesserung durch farbige Lichtquellen und Farbfilter ..... 648
Kapitel 11. Langwellige Strahlungsströme in der Atmosphäre und
die Strahlungsbilanz, von Professor Dr, F. Lhke und Dozent Dr. Fritz
Möhler, Frankfurt а. M.:
§ 120. Die Effekt! vstrahlung und ihre Messung........................... 651
§ 121. Einige Beobaehttmgsergolmisse..................................... 655
§ 322. StraMungskoeffizient der Luft..................................... 661
§ 123. Formeln für die effektive Ausstrahlung............................ 662
§ 124. Bedeutung der groben Aerokolloide und der Bewölkung für die lang-
wellige Strahlung..................................................... 665
І І 25. Die Gesetze monochromatischer Strahlung in der Atmosphäre..... 668
§ 126. Die Absorption des atmosphärischen Wasserdampfes ................. 675
§ 127. Die Druck- und Temperaturabhängigkeit der Absorptionskoeffizienten 680
I 128. Die Absorptionsfimktion einer Linie............................... 684
§ 129. Strahlmigsdiagramme zur praktischen Berechnung der atmosphä-
rischen Eigenstraid ung............................................... 686
§ 130. Btrahlungsberechnungen: I. Die Gegenstrahlung..................... 693
I 131. Btrahlmigsberechmmgen: II. Die Ausstrahlung in den Weltraum . . . 696
§ 132. Stralütmgsbereehnmigen: III. I i© Ausstrahlung der Atmosphäre . .. 700
I 183. Die Wärmescheinleitung durch Strahlung............................ 706
§ 134- Das BtrahkmgsgMchgewicht.......................................... 709
§ 135. Die Strahlimgshilanz.............................................. 714
§ 136. Das Ozon...................................................... 718
Kapitel 12. Bonnen- und II imm ei s s t r a lilun g im Meer und in Ge-
wässern, von Professor Dr. F. Lauscher, Wien:
§ 137. JSinleit img und Voraussetzungen................................ 723
I 138. Reflexion und Brechung .................................... 724
I 139. Der Betrag der Reflexion ................................. -« — 726
§ 140. Brechzahlen ...................................................... 728
§ 141. Die Reflexion der Sonnenstrahlung an einer Wasserkugel........... 729
§ 142. Tagesgang und Ta-gessimimoii der Boimenstrahlmigsreflexion........ 731
Inhaltsübersicht
XI
Beite
§ 143. Die Reflexion der Himmelsstrahlung................................ 734
§ 144. Die Reflexion der ans dem Wasser aiistretenden Strahlung.......... 735
§ 145. Die Reflexion am Grunde der Gewässer ............................. 736
§ 146. Die Reflexion an wellenbewegten Wasserspiegeln ................... 737
§ 147. Beobachtungen über Reflexion...................................... 740
§ 148. Absorption und Kindringen der Strahlung ins Wasser ............... 74Ö
§ 149. Absorption und diffuse Reflexion an Schwebeteilchen .............. 742
§ 150. Die Zerstreuung durch absolut reines Wasser....................... 743
§ 151. Die Absorption durch reines Wasser.............................. 745
I 152. Die Absorption gelöster Stoffe.................................... 746
§ 153. Die gesamte Extinktion ........................................... 747
§ 154. Berechnung des primären Unterlichtes ............................. 748
§ 155. Die abwärts gerichtete Streustralilung.......................... 751
§ 156. Berechnung des sekundären Unterlichtes ......................... 752
§ 157. Extinktionskoeffizient und Unterlieht als Hilfsmittel der Analyse
von Messungsergebnissen ........................................ 754
§ 158. Meßmethoden..................................................... 755
§ 159. Einige Hauptergebnisse spektraler Messungen in natürlichen Ge-
wässern ............................................................... 758
§ 160. Optische Klassifikation der Gewässer.............................. 760
§ 161. Rückblick und Ausblick. Beobachtungen aus den Weltmeeren........ 763
Auswahl neuerer Literatur.................................................. 767
Kapitel 13. Atmosphärische Strahlenbrechung, топ Prof. Dr. R. Михгз в»
Ğöttingen:
§ 162. Die Eortpfhmzimg des Lichtes in der Atmosphäre ................... 769
§ 163. Die Krümmung der Lichtstrahlen................................. 771
§ 164. Die Strahlenbrechung in einer idealen Atmosphäre....... 773
§ 165. Die durch Brechung im optischen System der idealen Atmosphäre
entstehenden Bilder............................................ 776
§ 166. Die normale astronomische Refraktion ........................... * 778
Ş 167. Eolgeersciieitumgen der normalen astronomischen Refraktion........ 782
§ 168, Anhaltende Störungen der astronomischen Refraktion............... 785
§ 169. Schnell wechselnde Störungen der astronomischen Refraktion ...... 786
A. Die scheinbare Zitterbewegrmg ............................ 788
B. Der schnelle Wechsel der Helligkeit........................ 790
C. Der Earbeiiweeiisel ...................................... 795
§ 170. Astronomische Luftspiegelungen .............................. *. 809
§ 171. Der „grüne Strahl**........ .................................. 804
§ 172. Die normale irdische Refraktion ............................... 807
§ 173· Kimmtiefe und Kimmweite .................................... 812
§ 174. Storungen der irdischen Rerfraktion ....................*....... ВІЗ
§ 175, Irdische Luftspiegelungen .................................. 815
Kapitol 14. * Optik der Tropfen:
Abschnitt 1: Optik des Dunstes, von Di% F, Voiä, Mainz:
§ 176. 3?roblemstelhirig; ......................................— - - - 822
Â. Größen Verteilung, Zustand, Chemie und Herkunft des atmosphärischen
Aerosols und die Beeinflussung der Größenverteihmg;
§ 177. Messung der Aerosol-Großen verteilmig ..........— .............. 822
§ 178. Beemfltissimg der KcregröEenVerteilung und Chemie des Aerosols:
а) ІСезшзаЙтІїмІегпсІе Vorgänge ................................ 826
b Wirkungen des Eeuehtewaehstums der Kerne ............. 826
c) Tröbiiingsprcsduktioii ...................... 828
B. Btremmg und Sehwüehimg des Lichtes durch Miss-Partikel........ 831
§ 179. Ergebnisse der Sfcrøulicht-Theorlen--— ........................ 832
I 180. Das reale Aerosol ............................................. 839
§ 181. LiehtsekwaehuMg аІшоЛіешшІег Aerosole .......................... 840
XII
Inlmltsübersmlıt
O. Opüsche Bezielìimgen bei verseMedeııen G-roBen-Verteilımgeıı elea Aerosols ; Beile
§ 182. Optik bei Gauss-FbbMìoiì eler GroBenverteilimg .......... 842
§ 183. Optik bei Potè® zfaxddämx eler GrdBenverteilımg .................. 844
§ 184. Optik bei AerosobO-rdBeiwerteilimgreK? die von einem Potenzgesetz
alnveielien ......................................................... 849
§ 185. Theorie der Btralilimg.werteilimg am Himmel ................... 850
§ 186. Mehrfaeìistrexmiìg rnd Hrdboden-AIbedo ......................... 851
D. MeBergcbmsse der spekfcralen ExtioMion toh 1 ատէ? Xebe-1 tmd R nchen:
§ 187. Die WeBenlangenabliimgigkeit- der Hxtinktion von Dmist tmd Nebel :
a) Problemstellimg raid Torbemerkungen ........................... 852
b) Die DimstextÌBktìon in der Gesamtatmosphare (Somienstrahlmig) 853
e) Die Kxtiììktìoìi der նօdermaben Trabtmg ..................... 857
§ 188. Anomale Hxtinktioii bei at-mospbäriseben Trübımgen tmd expori·
mentolle Tiiitorsiiebtiìigeii ...................................... 800
a) Anomale Hxtinktìon bei gewobiilielmr atmosplmriselier Trubung 861
b) Bpektraler l^xtinktionswrlaTif bei ungewohnlielieii atmosplm-
risehen Trübımgeıı linci im JSxperiment...................... 863
e) Spektrale Dielitsdiwäebimg clurelì Industrie-Aerosole........ 865
§ 189. Vergimeli von Strati- mid Absorptionsverm.ögen von Aerosolen ...... 866
B. MeBergebnisse des BtreulieMs von atmospbärisdiem Aerosol tmd von
llauchen :
§ 190. Btrenfraiktion des Himmelslielites .......«,...................... 868
§ 191. Bodcmiakes Aerosol (Seheimverfer-Btreufimktionen) ................ 869
§ 192. Btreufniiktian von Kauelien.................................... 870
B. Die Dmisfficbtfcyperg diro Optik and Meteorologie :
§ 193. Messori gen and Beobaelitmigeix im Tieflancl tmd Hoòhgobirge ..... 872
§ 194. Analy e der Träbtmgstypen: GroBeııvertcilung des Aerosols tmd
Breelizabl ................................................... 875
§ 195. Hän!igkeit and Meteorologie der Tmbxmgstypen...................... 878
§ 196. Beheinwerf er-Btreailuilction and Hinmielsliclittypen.............. 880
§ 197. Die Parbe des Dunsthimmels nacli Tlieorie and Beobaehtimg.......... 882
I 198. Die Barbe der Sielit........................................... 884
§ 199. Winkelweite der Btrenliebtsebeiben in Abhängigkoit von dei Soimen-
lıölıe........................................................... 886
§ 200. Optik der Hoìiemnrteihmg des Aerosols onci Pnrpurlicht ........... 887
§ 201. Btreolmlit am Boimenrand....................................... 888
§ 202. Btrenfrmktion im divergente!! Uckt ................................ 892
Diteratarver^eielmis.............................................«........... 894
Abselmitt 2: Ivranze, Glorien unti verwandte Ersckcintingcn, von
Prof. Dr. H. Mkvkiì, Göttingen:
¿203. Die Ivränze ........................ — ...... ......... * ....* * * 898
§ 204. AUgemeiııe Voraussetzimgen der Theorie der Bengi mgskränze ........ 901
§ 205. Die İdassisehe Theorie der Beugtmgskranze in Wasserwolken.......... 903
§ 206. Neuere Wege der Theorie....................................-...... 909
! 207* Beugmigskränze in lìiswolken....................................... 915
I 208. GroBcnbesiimraimg der beugenden Teilelien mıeh dem Halbmesser
von Tvränzen................................................... 917
§ 209. Gloriali................... — .................................... 919
I 210. Das Irisiercm der Wolken ...................................... 928
§ 211. Schatten in der Atm ospitare ............................... — 931
I 212. Der Heiligensehein.......................................... » 940
Àbselmitt 3: Der Eegenbogen, von Dr. B. Youz9 Mainz and Cambridge:
A. Binleittmg:
§ 213. Gesehiehtliebes........................................... — 943
§ 214. Kurze Besehreibtmg der Hegenbogenerseheimmgen ..................... 944
m m aø® ato eø ♦M aøs fløs Í՜4 mk -w® y røseø«¿oaase sø» w?/»
Inhalt síibe rsieht
XIII
1?. Geometrische Optik großer Wassertropf en: Seite
§ 215. Optische Eigenschaften des Wassers: Brechzahl und Absorption .... 946
§ 216. Spiegelung«- und Brechungsgesetz an ebenen Wasserflächen, Fpæsstel-
Koeffizicnten .................................................. 947
§ 217. Die Strahlengänge bei Tropfen und die elementare Begenbogen-
theorie .......................................................... 949
§ 218. Divergenz der Strahlenbüschel; Einheiten der Streulichtintensität
eines Tropfens.................................................... 952
§ 219. Streulicht einer Tropfen welke.................................... 954
§ 220. Die Intensität des Begehbogens nach der geometrischen Optik ........ 955
§ 221. Streuf unkt Ion und Lichtpolarisation bei großen Wassertropfen ..... 956
§ 222. Brechzahl-Einfluß und Farben in der geometrischen IIegenbogen-
theorie ...................................................... 958
0. Wellenoptisohe Theorie des Hogenbögens:
223. Vorbemerkung ................................................. 959
224. Weglängen- und Phasendifferenzen bei der Lichtstreuung an großen
Tropfen ........................................................ 959
225. Einfache Intorferenztheorie des Begehbogens..................... 961
226. Die Begenbogentheorie von Ami................................... 961
227. Interferenztheorie von Mascarx1............................... 966
228. Tiber Begenbogen und Streufunktion bei kleinen Wassertröpfdien . . 966
229. Arbeiten über Tropfenoptik und Hegeitbogen nach der Mjk-Debvk-
schen Theorie...................................................... 968
230. Streufunktion und Ttegehbogen bei Kugeln mit Brechzahlen kleiner
als 1 (Luftbläschen im Wasser) ................................. 970
Die Einflüsse der Orößenvertoilnng der Tropfen, der Winkelausdehmmg der
Sonne und der Tropfenform auf den Begenbogen
231. Begentropfenspektrum und Begenbogen ........................... 971
a) Begentropfenspektrum in Bodennähe ........................... 971
b) Tropfenspektrum und Fallhöhe ............................... 972
e) Begenbogen bei Modell-Tropfenspektren....................... 973
232. Die Soimenseheibe als Lichtquelle ........................ 975
233. Deformation fallender Tropfen und Begenbogenwinkel ....»....... 977
234. Schwingungen fallender Tropfen und Begenbogen.................. 984
Theorie von Helligkeit und Barbe des Begenbogens:
235. Spektralvarteilung dos Bogenbogens und Farben nach der Theorie:
a) Monochromatische Begenbogemntexisität ...................... ÖSE
b) F rbmefcrik des Begenfoogens .,............................ 990
236. Strahlungsdichte des Begehbogens und des Himmels............... 993
Bestätigungen der Begenbogentheorie durch Experimente, Wiiskclmessim-
gföin Beobachtungen und Photometrierimgen
237. Experimentelle Darstellungen des Regenbogen® ................. 994
238. Prüfungen der Begenbogentheorie durch Winkebnessmagen ........ 995
239. Beobachtung natürlicher Begenbogen und ihre Deutung:
a) Begenbogen ............................................... 996
h) Xdheibogen .................. — -........................ 998
249. Zten Problem der Interferenzbögen ...........*................. 908
241. Spektrale Messungen der Intensität und Polarisation von Hegen- und
3Í ebelbogen :
a) Begeiibogen-Messuingen ................................... 1009
b) Begenbogen-PoMriss tlon .................................. 1002
es) Kebelbogen................*............— . - — .......... 1002
d) Megfefeierung des Regenbogens im WoIkerdidhen-MeEgerät.... 1008
Inha Itsübersieht
G. Besondere Regeiihogenersehemimgeii: Seite
§ 242. Die geographische Verbreitung des Regenbogens und Zusammenhänge
mit den Witteriingsersclieiimngen ............................. 1005
§ 243. Der durch den Mond erzeugte Regenbogen.......................... 1000
§ 244. Regenbogen bei irdischen Lichtquellen mit divergentem Lieht..... 1007
§ 245. Bpiegehingserseheimmgen:
a) Das Spiegelbild des Regenbogens ............................ 1008
b) Spiegelbogen bei ruhigem W asser............................ 1010
e) Spiegelbild des Spiegelbogens .............................. 1011
d) Spiegelbogen in unruhig gekräuseltem Wasser................. 1011
e) Beliebige Richtung der Parallelwellen ...................... 1013
$ 246. Der horizontale Regenbogen .................................... 1016
a) Theorie des horizontalen Regenbogens........................ 1016
b) Beobachtungen............................................. 1018
e) Über die den horizontalen Regenbogen erzeugenden Tropfen . .. 1019
d) Besonderheiten des horizontalen Regenbogens................ 1020
e) Tropfendeformation und horizontaler Regenbogen ............. 1023
Kapitel 15. Die Ha.lo-Krscheinringen, von Professor Dr. S. W. Visstek,
Elleeom:
§ 247. Photometeore................................................... 1027
§ 248. Theorie der Haloerseheimmgen.................................. 1027
Eiskristalle ............................................... 1027
Eiswolken .............................................. 1030
Die Lage4 der Kristalle ................................... 1031
Der Beobachter ........................................... 1032
Die optische Wirkung der Kristalle ........................ 1033
Halos unter ungewöhnlichen Umständen........................ 1035
§ 249. Systematische Übersicht der einzelnen Haloerscheimingeii ....... 1036
I 250. Beschreibung und Theorie der Einzelhalos ....................... 1038
A. Einmalige Spiegelung an Kristallflächen................... 1038
B. Zweimalige Brechung ..................................... 1041
a) Brechungswinkel 60°.................................... 1043
b) Brechungswinkel von 90°................................ 1048
e) Andere Brechungswinkel ................................. 1051
0. Brechungen kombiniert mit inneren Spiegelungen.............. 1059
a) Einmalige innere Spiegelung ........................... 1059
b) Zweimalige innere Spiegelung ....................... 1061.
D. Wiederholte äußere Spiegelungen an zusammengesetzten Kri-
stallen ...................................................... 1064
E. Spiegtdung und Brechung in einem zweiten Kristall...... 1064
E. Beugungserschein ungen ...................................... Ю65
(j. Seltene, unerklärte Haloerseheinungen ..................... 106S
§ 251. Die Polarisation der Haloerseheimmgen .......................... 1069
§ 252. Die Halo Häufigkeit ........................................ 1070
Halofamilien................................................. Ю71
Halos ohne kleinen Ring...................................... Ю73
§ 253. Die Eisbildung in der Atmosphäre.............................. 1074
§ 254. Haloerseheinungen und Sonnenflecken .............-..............- 1075
§ 255. Die Halos und das Wetter. Die geographische Verbreitung........ 1077
Literaturverzeichnis........................................................ 10*8
Sachregister ................................................-.............. 1032
Namenverzeichnis ...
... 1039
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