Podczas przejścia przez atmosferę światło ciał niebieskich ulega osłabieniu i zjawisko to nazywa się ekstynkcją atmosferyczną. Podczas ekstynkcji natężenie światła osłabia się w atmosferze na skutek pochłaniania i rozpraszania. Dokładniej: cząsteczki atmosferyczne pochłaniają i/lub rozpraszają światło. Ekstynkcję atmosferyczną opisujemy równaniem, które inaczej nazywamy prawem Bouguera.
Prawo Bouguera,
gdzie:
m – mierzona jasność,
m0 – jasność pozaatmosferyczna,
k = k(λ) – współczynnik ekstynkcji atmosferycznej,
X – masa powietrzna.
Absorpcja
Najważniejszym źródłem absorpcji światła w atmosferze ziemskiej jest ozon, który silnie pochłania promieniowanie w zakresie bliskiej podczerwnieni. Podczas przejścia światła przez każdy ośrodek materialny zmniejsza się jego natężenie. Gdy absorpcja zachodzi w jednakowym stopniu dla różnych długości fal świetlnych, to mówimy wtedy o absorpcji nieselektywnej. Na ogół jednak absorpcja jest różna dla różnych długości fal, a wartość współczynnika absorpcji a jest dla danej substancji funkcją * (absorpcja selektywna).
Prawo Bouguera-Lamberta:
Jeżeli natężenie światła padającego prostopadle na warstwę jednorodnej substancji o grubości x oznaczymy przez I0, a natężenie wiązki wychodzącej przez I, to między tymi wielkościami istnieje następująca zależność:
I=I0e-ax
gdzie:
Io – natężenie światła wchodzącego do ośrodka
I – natężenie światła po przejściu przez warstwę o grubości x
a – stała absorpcji.
Schemat zjawiska absorpcji światła przez ośrodek materii
Rozproszenie
Natomiast rozpraszanie światła to zjawisko fizyczne polegające na zmianie kierunku propagacji światła. Rozproszenie w atmosferze ma miejsce na molekułach powietrza, kroplach wody czy kryształkach lodu w chmurach, oraz na drobnych cząsteczkach zanieczyszczeń (aerozolach). Przy braku rozpraszania, niebo powinno być czarne wszędzie poza tarcza słoneczną. Tak, jak ma to miejsce w górnych warstwach atmosfery.
Rozpraszanie światła
Podstawowe zjawiska optyczne powstałe wskutek zmiany kierunku propagacji światła:
1. rozproszenie: niebieski kolor nieba
2. odbicie, załamanie, rozszczepienie: tęcza, halo
3. zakrzywienie: miraż, fatamorgana, halo słoneczne
