Влияние твердых частиц на видимость звезд?

Я ищу (математическую) взаимосвязь - эмпирическую или теоретическую - которая количественно определяет, как видимость небесных объектов уменьшается с увеличением количества твердых частиц в воздухе . Я был бы уже рад, если бы кто-нибудь знал такую ​​зависимость для эффектов ослабления атмосферного света сажей или сажей. Эти двое на самом деле не совпадают, как отмечает Альфред Виденсолер из Института тропосферных исследований им. Лейбница в презентации на эту тему :

Сажа – это частицы углерода, образующиеся в результате неполного сгорания углеводородов. Сажа содержит полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) и тяжелые металлы . Черный углерод (ЧУ) сам по себе не является ни токсичным, ни канцерогенным.

Чего я ожидаю (но я рад, что ошибся), так это того, что я на самом деле ищу три константы в следующем выражении:

ф а т т е н ты а т я о н ( д ) "=" 1 к с + к л ⋅ д + к д ⋅ д 2

В этой формуле д — расстояние между источником света и наблюдателями, поэтому в нашем случае это будет высота атмосферы Земли (если предположить однородное распределение сажи/ЧУ по воздушному столбу). к с называется постоянным коэффициентом затухания , к л – линейный коэффициент затухания , а к д означает квадратичный коэффициент затухания .

Такое выражение уже было бы очень полезно, но если есть наука об общем влиянии твердых частиц, это было бы намного круче. Я мечтаю иметь формулу для видимой величины звезд невооруженным глазом в зависимости от концентрации частиц (для идеальных, кромешных ночей без облаков).

Фон

Мой вопрос навеян тем, как самолеты влияют на видимость в ночное время? на который пока нет ответа.

Я знаю, что в физической океанографии и морской биологии проводятся обширные исследования ослабления света из-за ВС или других растворенных веществ в воде , и большинство результатов поиска посвящено этому.

Ссылки и сопутствующие вопросы

Ответы (1)

Физика аэрозолей на самом деле старая тема, но все еще очень яркая.

Одним из основных факторов экстинкции (который суммирует рассеяние и поглощение), помимо расстояния (которое почти постоянно при рассмотрении определенного зенитного расстояния), является длина волны. λ вы смотрите на по сравнению с типичным радиусом аэрозольных частиц р так как его отношение влияет на режим рассеяния, который мы рассматриваем ( λ ≫ р , λ ≈ р , λ ≪ р ). Существует множество статей о влиянии аэрозолей на наблюдения, например эта (Стаббс и др.) для PanSTARRS или Патат и др. (2018) о вымирании над Параналом , в которых также рассматривается временная изменчивость.

Глядя на типичные концентрации аэрозолей (например, здесь, по данным DWD ), кажется, что более мелкие частицы присутствуют в большем количестве. Таким образом, мы находимся в режимах рассеяния Рэлея или Ми, где ослабление происходит из-за рассеяния и мало зависит от реальных свойств частиц, кроме их размера. Фактическое поглощение становится важным только для более крупных частиц, которых меньше всего.

В целом, это может быть только половина ответа, но слишком длинно для комментария и, возможно, даст вам возможность продолжить работу. Если вы доберетесь до «дыма, пыли и дымки» Фридлендера , это тоже может быть хорошим чтением (особенно главы 5 и 13).

Спасибо за полезные советы и ссылки. В моем понимании, твердые частицы (и в особенности сажа или ЧУ) не обязательно являются аэрозолем, т.е. смесью жидких и твердых частиц, но, безусловно, будут иметь аналогичные (рассеивающие) эффекты. Я хорошо помню связанное с этим обсуждение в 2010 году о том, как далеко ведет себя вулканический пепел Эйяфьятлайокудля .
Э-э, определение аэрозоля - это "твердые или жидкие частицы, взвешенные в газе" (и где мы имеем значительные эффекты, из-за которых время их жизни в атмосфере сильно отличается от времени свободного падения в вакууме; таким образом, камень размером с кулак, падающий с небо не аэрозоль, конечно). Однако да, сажа и ЧУ в атмосфере являются (важной) частью атмосферного аэрозоля, особенно в приповерхностной области.
Да, я только что узнал, что ваше (более общее) определение аэрозоля является более широко используемым. Интересно, что некоторые организации различают влажные и сухие частицы — я увлекся этим определением.
Влияние твердых частиц на видимость звезд?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v