Contents
1 Radiation in the Earth Atmosphere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1 Characteristics of the Radiation Field in the Atmosphere . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Interaction of the Radiation and Atmosphere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.3 Radiative Transfer in the Atmosphere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.4 Transformation of the Radiation Transfer Equation . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2 Special Features of Self-surface (Heat) Radiation Forming . . . . . . . . . . 19
2.1 The Black Body Radiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.2 Basic Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.3 The Brightness Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.4 Practice 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.4.1 Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.4.2 Software and Set of Input Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.4.3 Test Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.4.4 Sequential Steps of the Exercise Implementation . . . . . . . . . . . . . 25
2.4.5 Requirements to the Report . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3 The Direct Calculation of the Absorption Coefficient
of Atmosphere Gases with Using Parameters of Absorption
Bands Fine Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.1 The Analysis of Physical Processes of the Interaction . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.2 Infrared Spectral Range . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.3 The Microwave Spectral Interval . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.4 Practice 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.4.1 Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.4.2 Software and Set of Input Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.4.3 Test Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.4.4 Sequential Steps of the Exercise Implementation . . . . . . . . . . . . . 36
3.4.5 Requirements to the Report . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.4.6 Additional Formulas and Relations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
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1 Radiation in the Earth Atmosphere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1 Characteristics of the Radiation Field in the Atmosphere . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Interaction of the Radiation and Atmosphere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.3 Radiative Transfer in the Atmosphere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.4 Transformation of the Radiation Transfer Equation . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2 Special Features of Self-surface (Heat) Radiation Forming . . . . . . . . . . 19
2.1 The Black Body Radiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.2 Basic Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.3 The Brightness Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.4 Practice 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.4.1 Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.4.2 Software and Set of Input Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.4.3 Test Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.4.4 Sequential Steps of the Exercise Implementation . . . . . . . . . . . . . 25
2.4.5 Requirements to the Report . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3 The Direct Calculation of the Absorption Coefficient
of Atmosphere Gases with Using Parameters of Absorption
Bands Fine Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.1 The Analysis of Physical Processes of the Interaction . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.2 Infrared Spectral Range . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.3 The Microwave Spectral Interval . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.4 Practice 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.4.1 Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.4.2 Software and Set of Input Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.4.3 Test Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.4.4 Sequential Steps of the Exercise Implementation . . . . . . . . . . . . . 36
3.4.5 Requirements to the Report . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.4.6 Additional Formulas and Relations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
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