Laukinių gaisrų dūmų ir dienos šviesos spektras: kaip šviežias prieš. Senstantys dūmai laikui bėgant keičia šviesą (ir kaip kompensuoti)

Laukinių gaisrų dūmų ir dienos šviesos spektras: kaip švieži ir senesni dūmai keičia šviesą laikui bėgant (ir kaip kompensuoti)

Dieną, kai kyla gaisras, išeini į lauką. Tai oranžinis dangus. Net vidurdienį šviesa atrodo kaip saulėlydis. Čia dauguma žmonių sustoja. Tačiau ta oranžinė šviesa yra brangi, jei naudojate saulės baterijas, fotografuojate pragyvenimui ar auginate augalus patalpose.

Dūmų sukeliamas dienos šviesos keitimas nėra vienintelė problema. Problema ta, kad dienos šviesą nuolat keičia dūmai. Šviežių dūmų poveikis skiriasi nuo -senų dūmų poveikio. Be to, tai nėra aptariama daugumoje straipsnių.

Šiuo vadovu atliekami trys dalykai:

parodo šviežių dūmų poveikį šviesos spektrui, naudodamas faktinius skaičius.

paaiškina, kodėl dūmų sugeriamos mėlynos šviesos kiekis laikui bėgant kinta.

pateikia nuoseklų{0}}po-apšvietimo planą, kad galėtumėte kompensuoti

Pradėkime nuo to, ką iš tikrųjų galite pamatyti.

1. Pirma, kaip dienos šviesą veikia nauji gaisrų dūmai?

1.1 Tiesioginis poveikis: išlieka oranžinė/raudona šviesa, užblokuota mėlyna šviesa

Saulės šviesa turi subalansuotą visų matomų bangų ilgių mišinį vidurdienį po giedru dangumi. Ši pusiausvyra drastiškai pasislenka link oranžinės ir raudonos spalvos, kai yra daug dūmų.
Kodėl? Kadangi trumpi bangos ilgiai (mėlyna ir violetinė) dūmų dalelių išsklaido ir sugeria daug dažniau nei ilgieji (oranžinės ir raudonos spalvos). Pašalinus mėlyną šviesą, dangus atrodo oranžinis, o ne todėl, kad dūmai yra oranžiniai.

Jaučiasi kaip vėlyva popietė, kai išeini į lauką miglotą dieną. Spalvos prislopintos. Baltos spalvos turi gintaro išvaizdą. Tai yra tiesioginis rezultatas.

1.2 Faktiniai duomenys: šviežių dūmų spektrometro matavimai (3440K, SPD Shift)

Sudėkime keletą skaičių.
Nešiojamasis spektrometras buvo naudojamas dienos šviesai aptikti vidurdienį per 2020 m. rugsėjo mėn. miškų gaisrus Portlande, Oregone. Įprasta vidurdienio temperatūra yra nuo 5500 K iki 6500 K. Kai buvo daug dūmų, jis sumažėjo iki 3440 tūkst.

Violetinė, mėlyna ir net kai kurie žali bangos ilgiai aiškiai rodė spektrinės galios pasiskirstymo (SPD) sumažėjimą. Šviesa pajudėjo kryptimi580 nm, ryškaus gintaro atspalvio.

Skaičius 3440K nebūtinas, kad atsimintumėte. Tiesiog nepamirškite, kad nemaža dalis mėlynos ir žalios spalvos pašalinama šviežiais dūmais. Lieka gintaras, šildomas ir mažai augalinės energijos.

1.3 Rayleigh sklaida: paaiškinimas, kodėl pilki dūmai skleidžia gintarinę šviesą

Pilkos anglies{0}}dalelės sudaro dūmus. Taigi kodėl gintaro šviesa gali sklisti iš pilkų dūmų?
Rayleigh sklaida. Ilgesni bangos ilgiai (raudona) išsklaido mažiau nei trumpesni bangos ilgiai (mėlyna). Mėlyna šviesa pasklinda visomis kryptimis, kai saulės šviesa sklinda per tankų dūmų dalelių sluoksnį. Dalis jo niekada nepatenka į jūsų saulės baterijas ar akių obuolius. Didžioji dalis šviesos, kuri praeina, yra oranžinė ir raudona.

Dūmai veikia kaip didžiulis mėlynas{0}}blokuojantis filtras, pakabintas danguje. Tai ne oranžinis filtras. Mėlyna tiesiog pašalinta.

Tačiau tik spalvos pasikeitimas gali būti paaiškintas Rayleigh sklaida. Mėlynos šviesos sugerties kiekis tuo nepaaiškinamas. Norėdami tai padaryti, turime ištirti dūmų chemiją.

2. Neatsakytas klausimas: kodėl dūmai sugeria tiek daug mėlynos šviesos?

2.1 Pristatome dominuojantį absorberį „Dark Brown Carbon“ (d-BrC)

Dūmų dalelės skiriasi viena nuo kitos. Kai kurios yra suodžių arba juodos anglies. Kai kuriuos iš jų sudaro organinė anglis. Pagrindinė priežastis, dėl kurios dūmai sugeria mėlyną šviesą, yra tam tikros rūšies organinė anglis, žinoma kaip tamsiai ruda anglis (d-BrC).
Priešingai nei įprasta ruda anglis, d-BrC yra atsparus fotobalinimui ir netirpus vandenyje. Jis ir toliau sugeria šviesą, likdamas atmosferoje. Remiantis 2023 m. „Nature Geoscience“ paskelbtu tyrimu, d-BrC yra vyraujantis trumpųjų bangų sugėriklis, sugeriantis dūmus, kilusius po miškų gaisrų JAV vakaruose.

2.2 Išmatuota: 3/4 mėlynos šviesos sugerties prisideda d-BrC

Sunkūs skaičiai iš to paties tyrimo:

Trys-ketvirčiai trumpos matomos šviesos sugerties (nuo mėlynos iki žalios) priskiriamos d-BrC.

Jis yra atsakingas už 50% ilgos matomos šviesos (raudonos) sugerties.

Juoda anglis nėra pagrindinė mėlynos šviesos praradimo priežastis, kurią pastebite dūminę dieną. Jis kilęs iš d-BrC. Šios dalelės yra labai klampios, mažos ir sferinės. Mokslinėje literatūroje jie dažnai vadinami „deguto kamuoliukais“.

2.3 Deguto rutuliai: Gintaro dangaus mikroskopinės dalelės

d-BrC atrodo kaip apvalios stiklinės dalelės, žiūrint pro elektroninį mikroskopą. Jų skersmuo svyruoja nuo 140 iki 200 nanometrų. Jie ne tik rūko; jie susidaro esant aukštai -temperatūrai liepsnai.

Kodėl turėtum pykti? dėl deguto kamuoliukų užsispyrimo. Jie užtrunka šiek tiek laiko, kad išbaltų. Jie ir toliau sugeria mėlyną šviesą kelias dienas, likdami atmosferoje. Dėl šios priežasties dūminis dangus ilgą laiką gali išlikti oranžinės spalvos. Bet ne iki galo.

3. Dūmų pokyčiai laikui bėgant: ko dauguma straipsnių jums nepasakoja

3.1 Senėjimo procesas:-šviesos sklaida (balta) į šviesą-sugerianti (ruda)

Šviežių dūmų spalva yra ruda. Jis šildo atmosferą, sugerdamas trumpųjų bangų spinduliuotę. Tačiau dūmai bręsdami reaguoja su oksidatoriais, tokiais kaip OH ir NO3 radikalai. Keičiasi cheminė sudėtis. Dalelės pradeda labiau sklaidytis ir mažiau sugeria.
Senesni dūmai tampa balti. Oras nuo jo nešildo tiek daug. Šviesa sklinda visomis kryptimis. Žemę pasiekiančiai šviesai tai svarbu.

3.2 Išmatuota: šviesos sugerties sumažinimas iki 46 %

Palyginti su šviežiais dūmais, pasenę dūmai gali sumažinti šviesos sugertį iki 46 %, rodo 2017 m. Vašingtono universiteto Sent Luise mokslininkų tyrimas (paskelbtas Environmental Science & Technology Letters).
Tai didžiulis nuosmukis. Po kelių dienų tas pats dūmų stulpelis, dėl kurio jūsų vidurdienio dangus buvo oranžinis, leis daugiau mėlynos šviesos.

3.3 Vaizdinė laiko juosta: dienos šviesos spektro raida (0 val. → 24 val. → 72 val.+)

Remiantis lauko matavimais ir laboratoriniais senėjimo tyrimais, šis grafikas yra apytikslis:
0–12 valandų (nauji dūmai): CCT nuo 3400K iki 3800K. Žalios ir mėlynos spalvos bangų ilgiai yra stipriai nutildyti. Dangus atrodo nuo oranžinės iki rudos spalvos. Saulė dažnai nematoma.

Ankstyvas senėjimas (12–24 val.): CCT pakyla iki 4000–4500 K. Grįžta šiek tiek mėlynos šviesos. Dangus tampa gelsvas, o ne oranžinis.

24–72 valandos (pereinamojo laikotarpio): CCT nuo 4500K iki 5000K. Mėlyna šviesa vis dar gerėja. Dangus atrodo neryškiai baltas su geltonos spalvos atspalviu.

CCT artėja prie 5000–5500 K po 72 valandų (pasenę dūmai). Nors spektras yra arčiau normalaus, dėl sklaidos vis tiek gali sumažėti bendras intensyvumas.

Oras, gaisro tipas ir dūmų tankis turi įtakos šiam tvarkaraščiui. Tačiau kryptis visada ta pati: pasenę dūmai yra labiau išsklaidyti ir balti, o švieži dūmai yra oranžiniai.

4. Šios laiko juostos reikšmė jūsų kasdieniniam gyvenimui

4.1 Augintojams ir kambariniams augalams:PPFDAtkūrimo ir kritimo kreivė

Kompaktiškam vystymuisi ir dantų kontrolei augalams reikia mėlynos šviesos. Esant šviežiems dūmams mėlyna šviesa gali sumažėti 60–70 %. PPFD arba fotosintezės fotonų srauto tankis dažnai sumažėja 30–50%.
Komerciniams augintojams tai reiškia sumažėjusį derlių, tempimą ir lėtesnį augimą. Geros naujienos yra tai, kad PPFD atsigauna senstant dūmams. Tačiau reikia laiko, kol viskas grįš į įprastas vėžes. Per pirmąsias 48 valandas turite kasdien reguliuoti papildomą apšvietimą.

4.2 Baltos spalvos balanso košmaras, kuris fotografams keičiasi kiekvieną dieną

Automatinis baltos spalvos balansas jūsų fotoaparate priklauso nuo šviesos šaltinio, esančio netoli D65, arba dienos šviesos. Kai atsiranda naujų dūmų, fotoaparatas perkoreguoja 3440 K. Vaizdai atrodo pernelyg vėsūs, kartais net violetiniai.
Dar blogiau, kad spalvos temperatūra kinta kasdien. Iki 14 val. tinkintas baltos spalvos balansas, nustatytas 10 val., gali būti neteisingas. Naudokite pilką kortelę, jei fotografuojate lauke per dūmų incidentą. Kas kelias valandas patikrinkite baltos spalvos balansą. Arba pakeiskite į rankinį Kelviną ir atlikite reguliavimą, kai dūmai bręsta.

4.3 Saulės kolektorių savininkams: kasdieniai galios nuostolių svyravimai

Tiesioginę normalią apšvitą (DNI) labai sumažina švieži dūmai. Išsklaidyta šviesa iš jūsų plokščių vis tiek sukuria tam tikrą galią, nors bendra galia gali sumažėti 20–40%.

Išsklaidyta šviesa sustiprėja dūmams bręstant ir tampa labiau sklaidoma. Tačiau, kol pūslė išnyks, bendra apšvita išlieka mažesnė nei vidutinė. Stebėkite savo kasdienius rezultatus. Nebus labai naudinga intensyviai valyti plokštes dūmų atsiradimo metu. Palaukite, kol išsisklaidys dūmai.

4.4 Visiems kitiems: senstančių dūmų įtaka miegui, nuotaikai ir regos komfortui

Esant žemai mėlynai šviesai ir žemai spalvų temperatūrai, galite jaustis mieguisti ir mažiau pabudę. Tai nėra kūryba. Cirkadinius ritmus reguliuoja mėlyna šviesa. Jūsų kūnas gali matyti sutemus, jei visą dieną praleisite 3400 K šviesoje.
Dienos metu naudokite 5000K apšvietimą, kad kompensuotumėte darbą patalpoje. Jūsų akys taip pat tai įvertins. Skaitant gintaro šviesoje akys greičiau pavargsta.

5. Kaip atsigriebti: laiku{1}}pagrįstas apšvietimo planas

5.1 Bendra idėja: iš naujo pristatykite tai, ko trūksta, atsižvelgiant į amžių

Dangus atrodo šiltas, todėl nepridėkite tik šiltos šviesos. Tai paaštrina problemą. Vėl nustatykite mėlyną ir žalią bangų ilgį, kuris pašalino dūmus.

Kompensacija turi atitikti dūmų stadiją. Šviežiems dūmams reikalingas intensyviausias rektifikavimas. Senesniems dūmams reikia mažiau.

5.2 1 etapas: švieži dūmai (0–24 val.): mėlynas priedas +5000K–6500K aukštas CRI

CCT: nuo 5000 iki 6500 tūkst

CRI: > 90

Mėlynas priedas: jei auginate augalus, pridėkite papildomus 450 nm.

Kodėl? Švieži dūmai mėlyną šviesą sumažina daugiau nei 50%. Norint atkurti spalvų perteikimą ir suteikti augalams tinkamą mėlyną spalvą, reikia didelio CCT ir aukšto CRI.

5.3 2 etapas: pereinamasis dūmas (24–72 val.):Visas spektrasCCT: nuo 4000 iki 5000 tūkst

Tipas: LED su visu spektru

Spektras pradeda tobulėti. Sunkūs mėlyni papildai nebėra būtini. Paprastai tiks tinkama viso-spektro šviesa 4000–5000 K srityje.

5.4 3 etapas: pasenę dūmai (72 val.+): 3500–4500 tūkst., tolygumas CCT: 3500–4500 tūkst.

Prioritetas: tolygus padengimas, o ne maksimalus intensyvumas

Šiuo metu spektras yra beveik tipiškas. Tačiau šviesa vis tiek yra labiau išsklaidyta nei įprastai. Įsitikinkite, kad jūsų darbo vieta yra tolygiai apšviesta dirbtiniu apšvietimu.

5.5 Ko nedaryti: naudojimas"Šiltai balta" (2700K)vien tik pablogins situaciją.

Dažniausia klaida yra ši. Bandydami „prilyginti“ oranžinį dangų, žmonės ieško šiltos baltos šviesos. Dėl to problema dvigubai rimtesnė. Šiltai baltų lempučių mėlyna spalva (2700K) jau žema. Jūsų mėlynos šviesos lygis dar labiau sumažėja, kai jas derinate su dūmine diena.
Naudokite šviesas su dideliu CCT ir aukštu CRI. Nemėginkite prilygti dangaus. Atsigriebti.

6. Ne visos atmosferos miglos yra vienodos: dūmai ir kiti

Dūmai yra unikalūs, nes jie sensta chemiškai. Migla ir debesys ne.

7. Kaip stebėti šviesos kokybę, kai atsiranda dūmų

7.1 Vizualiniai ženklai: ką pamatyti danguje kiekvienu etapu

Švieži: Oranžinės iki rudos spalvos dangus, nematoma saulė
Pereinamasis: auksinis dangus, sunkiai matoma saulė

Amžius: Baltas dangus, miglota, bet pastebima saulė

Vizualinius įkalčius sunku interpretuoti. Tiesiog naudokite juos, kad greitai spėtumėte.

7.2 Žemi-Techniniai ištekliai: CCT įvertinimo programos išmaniesiems telefonams

CCT gali būti įvertintas pagal jūsų telefono kamerą naudojant tokias programas kaip Colorimeter arba LightSpectrum Pro. Nors jos nėra laboratorinės{1}}klasės, jų pakanka norint nustatyti, ar esate 3 500 000 ar 5 000 000 tūkst.

7.3 Ekspertiniai instrumentai: nešiojamieji spektrometrai

Investuoti į rankinį spektrometrą verta, jei vadovaujate komercinei veiklai arba fotostudijai. Vienu matavimu galite gauti CCT, CRI ir visą BPD. Galėsite nustatyti tikslią dūmų stadiją.

DUK

Susisiekite
Kevinas Rao

El. paštas:bwzm12@benweilighting.com

Tel / WhatsApp:+8619972563753