확산하늘방사선

확산하늘방사선(diffuse sky radiation)은 대기 중 분자나 미립자에 의해 직사태양광선으로부터 산란된 후 지구 표면에 도달하는 태양방사선이다. 하늘의 색을 바꾸는 결정 과정인 하늘 복사라고도 불린다. 총 일조 직사 방사선의 약 23%는 대기 중으로 산란함으로써 직사 태양 광선에서 제거된다. 이 양의 약 2/3는 광자가 확산된 하늘빛 방사선으로 궁극적으로 지구에 도달한다.^{[citation needed]}

대기의 주요 복사 산란 과정은 Rayleigh 산란과 Mie 산란이다; 그것들은 탄성이 있다. 이것은 빛의 광자가 흡수되지 않고 파장을 바꾸지 않고 그것의 경로에서 이탈될 수 있다는 것을 의미한다.

흐린 하늘 아래에는 직사광선이 없으며, 모든 빛은 확산된 하늘빛 방사선에 의해 발생한다.

필리핀 화산 피나투보 화산(1991년 6월) 폭발의 여파에 대한 분석과 기타 연구를 계속한다.^[2][3] 확산된 하늘빛은 본질적인 구조와 행동 때문에 캐노피 아래 잎을 비출 수 있어 다른 경우보다 더 효율적인 전체 식물 광합성이 가능하다; 이것은 완전히 맑은 하늘의 효과와 극명한 대조를 이루며, 직사광선이 아래층 잎에 그림자를 드리워 식물 사진을 제한한다.상단 캐노피 층에 대한 합성(아래 참조).

색

지구의 대기는 긴 파장보다 단파장 빛을 더 효율적으로 산란시킨다. 파장은 짧기 때문에 파장 길이가 긴 파장 조명인 빨강이나 녹색보다 푸른 빛이 강하게 산란된다. 따라서 직접 입사광에서 멀리 떨어진 하늘을 바라볼 때 사람의 눈은 하늘이 파랗다고 인식한다.^[4] 감지된 색상은 흰색 빛, 즉 불포화 청색 빛과 혼합된 단색 청색(파장 474–476 nm)이 나타내는 색과 유사하다.^[5] 1871년 레일리(Rayleigh)의 블루 컬러에 대한 설명은 물리학의 문제 해결에 치수 분석을 적용한 유명한 사례다.^[6] (상단 그림 참조)

산란과 흡수는 대기에 의한 일광 복사 감쇠의 주요 원인이다. 산란은 입사 방사선의 파장에 대한 입자 직경(대기 중 입자)의 비율의 함수에 따라 달라진다. 이 비율이 약 10분의 1 미만이면 레일리 산란 현상이 발생한다.(이 경우 산란계수는 파장의 네 번째 동력에 따라 반비례적으로 변한다. 더 큰 비율의 산란에서는 미에 이론에 의해 구형 입자에 대해 기술된 것처럼 더 복잡한 방식으로 다양하다.) 기하학적 광학 법칙은 더 높은 비율로 적용되기 시작한다.

일출이나 일몰을 경험하는 세계 어느 곳에서나 매일, 가시광선의 태양 광선의 대부분은 거의 지구 표면에 접해 도착한다. 여기서 대기를 통과하는 햇빛의 길은 푸른 빛이나 녹색 빛의 상당 부분이 가시광선의 선에서 멀리 흩어져 있을 정도로 길쭉하다. 이 현상은 태양의 광선을 떠나게 하고, 그것들이 비추는 구름은 풍부한 주황색에서 붉은색으로 물들며, 이것은 일몰이나 일출을 볼 때 볼 수 있다.

정점에 있는 태양의 예를 들면, 대낮에 하늘은 Rayleigh 산란으로 인해 파랗고, 이산화질소 N과
₂ O도
₂ 관여한다. 해질 무렵에 특히 황혼기에 오존(O
₃)에 의한 흡수는 저녁 하늘에서 푸른색을 유지하는 데 크게 기여한다.

흐린 하늘 아래

흐린 하늘 아래에는 본질적으로 직사광선이 없기 때문에 모든 빛은 하늘의 방사선을 분산시킨다. 빛의 흐름은 구름 방울이 빛의 파장보다 크고 모든 색을 대략적으로 균등하게 분산시키기 때문에 파장에 크게 의존하지 않는다. 그 빛은 서리 내린 유리와 비슷한 방식으로 반투명 구름을 통과한다. 강도 범위는 (대략) 가장 두꺼운 폭풍구름의 극한 아래 비교적 얇은 구름의 직사광선 1⁄1,000까지의 직사광선을 위한 직사광선 1⁄6.^{[citation needed]}

전체 방사선의 일부로

총 일사량 방정식 중 하나는 다음과 같다.^[7]

${\displaystyle H_{t}=H_{b}R_{b}+H_{d}R_{d}+(H_{b}+H_{d})R_{r}}}$

여기서 H는_b 빔 방사선 조사 강도, R은_b 빔 방사선의 틸트 계수, H는_d 확산 방사선 조사 강도, R은_d 확산 방사선의 틸트 계수, R은_r 반사 방사선의 틸트 계수다.

R은_b 다음에 의해 주어진다.

${\displaystyle R_{b}={\frac {\sin(\delta )\sin(\phi -\beta )\cos(\delta )\cos(\delta)\cos(\delta )\cos(\delta)\cos(\phi )}}}$

여기서 Δ는 태양열 열화, Δ는 위도, β는 수평으로부터의 각도, h는 태양시간 각이다.

R은_d 다음에 의해 주어진다.

${\displaystyle R_{d}={\frac {1+\cos(\beta )}{2}}:}$

및_r R 기준:

${\displaystyle R_{r}={\frac {\rho (1-\cos(\beta )}{2}}}$

여기서 ρ은 표면의 반사율이다.

농업과 피나투보 화산 폭발

로 1991년 쿠웨이트 대부분 6월 15일 1991년의 폭발적인Plinian/Ultra-Plinian 행사 기간 중 gl을 만드는 fires,[8]필리핀의 폭발 volcano- 있는 피나투보산은 1991년 6월에 하늘을 향해, 열배 정도는 더 많은 전체 SO2를 소개하는 마그마가 약 10km3(2.4)mi)이나 아황산 가스 SO2의"17,000,000톤"(17teragrams)을 몰아냈다.obal성층권 SO₂ 아지랑이 층은 수년동안 지속되었다. 이로 인해 지구 평균 온도가 약 0.5°C(0.9°F) 하락하였다.^[9] 화산재가 대기권 밖으로 급격히 떨어지면서, 화산재에 의한 부정적인 농업 효과는 대부분 즉각적이고 화산재에 가까운 비교적 작은 지역으로 국산화되었다.^[10] 그 결과적으로는 두꺼운 화산재 덮개로 인해 발생했기 때문이다.^[11][12] 그러나 전 세계적으로 몇 달 동안 전반적인 일조량이 5% 감소하고 직사광선이 30% ^[13]감소했음에도 불구하고 세계 농업에 부정적인 영향은 없었다.^[2][14] 놀랍게도, 전 세계 농업 생산성과 임업 성장의 3~4년^[15] 증가가 관찰되었다.^[16]

이것을 발견한 방법은, 처음에는 이산화탄소(CO₂)가 대기를 채우고 있는 속도의 신비한 하락이 관측되었는데, 이것은 "킬링 곡선"^[17]이라고 알려진 것으로 도표가 되어 있다. 이것은 수많은 과학자들을 지구의 온도가 낮아졌기 때문이라고 가정하게 했고, 이로 인해 식물과 토양 호흡이 느려져 화산 연무층으로부터 지구 농업에 해로운 영향을 주었다.^[2][14] 그러나 실제 조사 결과 이산화탄소가 대기를 가득 채운 비율의 감소는 식물 호흡수가 감소했다는 가설과 일치하지 않았다.^[18][19] 그 대신 유리한 변칙은 전 세계 식물 수명의 성장/^[21]순차 생산의 전례 없는 증가와 상대적으로 확실하게^[20] 연관되어, 지구 광합성의 탄소 싱크 효과의 증가를 가져왔다.^[2][14] 식물성장의 증가가 가능했던 메커니즘은 직사광선의 30% 감소도 확산 일조량의 증가나 "강화"로 표현될 수 있다는 것이었다.^{[2][18][22][14]}

확산된 하늘빛 효과

이 확산된 하늘빛은 본질적인 특성 때문에 캐노피 아래 잎을 비출 수 있기 때문에 다른 경우보다 더 효율적인 전체 식물 광합성을 할 ^[2][14]수 있고 또한 식물성 표면에서 증발 냉각을 증가시킬 수 있다.^[23] 극명한 대조적으로, 완전히 맑은 하늘과 그것에서 오는 직접적인 햇빛의 경우, 그림자가 층이 낮은 나뭇잎 위에 드리워져 식물 광합성을 위쪽 캐노피 층으로 제한한다.^[2][14] 화산 연무층으로부터 지구 농업이 이렇게 증가하게 된 것은 인간이 만든 "더럽게 두꺼운 연기 하중" 공해와 같이 화산이 배출하지 않는 다른 에어로졸의 산물로서도 자연스럽게 나타나게 되는데, 같은 메커니즘과 마찬가지로 "에어로졸 직접 복사 효과"가 두 가지 모두 뒤에 있다.^[16][24][25]

참고 항목

참조

추가 읽기

• Pesic, Peter (2005). Sky in a Bottle. The MIT Press. ISBN 978-0-262-16234-0.

외부 링크

• C. V. 라만 박사 강의: 하늘은 왜 푸른가?
• 하늘은 왜 푸른가?
• 푸른 하늘과 레일리 산란
• 대기 광학(.pdf), 크레이그 보렌 박사