Дим от горски пожар и спектър на дневна светлина: Колко свеж срещу. Старият дим променя светлината с течение на времето (и как да се компенсира)

Дим от горски пожар и спектър на дневна светлина: Как свежият спрямо стария дим променя светлината с течение на времето (и как да се компенсира)

В ден, когато има горски пожар, излизате навън. Това е оранжево небе. Дори по обяд светлината изглежда като залез. Това е мястото, където повечето хора спират. Но тази оранжева светлина е скъпа, ако използвате слънчеви панели, правите снимки, за да си изкарвате прехраната, или култивирате растения на закрито.

Промяната на дневната светлина от дима не е единственият проблем. Проблемът е, че дневната светлина постоянно се променя от дима. Въздействието на пресния дим се различава от това на еднодневния дим. Освен това, това не се обсъжда в повечето документи.

Три неща се постигат с това ръководство:

демонстрира ефектите на пресен дим върху светлинния спектър, използвайки действителни числа.

обяснява защо количеството синя светлина, погълната от дима, варира с времето.

ви предоставя план-по-стъпка за осветление, за да можете да компенсирате

Нека започнем с това, което всъщност можете да видите.

1. Първо, как дневната светлина се влияе от дима от нов горски пожар?

1.1 Директното въздействие: Оранжевата/червената светлина остава, синята светлина е блокирана

Слънчевата светлина има балансирана смес от всички видими дължини на вълните по обяд при ясно небе. Това равновесие се измества драстично към оранжево и червено, когато има много дим.
защо Тъй като вълните с къса дължина (синьо и виолетово) се разсейват и абсорбират от частици дим много по-често, отколкото вълните с дълга дължина (оранжево и червено). Премахването на синята светлина кара небето да изглежда оранжево, не защото димът е оранжев.

Усещането е като късен следобед, когато излезете навън в мъглив ден. Цветовете са приглушени. Белите имат кехлибарен вид. Това е прекият резултат.

1.2 Действителни данни: Измервания със спектрометър за пресен дим (3440K, SPD Shift)

Нека сложим някои цифри върху него.
Преносим спектрометър беше използван за откриване на дневна светлина по обяд по време на горските пожари през септември 2020 г. в Портланд, Орегон. Типичната температура на обяд е между 5500K и 6500K. Падна до 3440K, когато имаше много дим.

Виолетови, сини и дори някои зелени дължини на вълните ясно показват спад в разпределението на спектралната мощност (SPD). Светлината се движеше в посока на580 nm, ярък кехлибарен оттенък.

Числото 3440K не е необходимо да помните. Само имайте предвид, че значителна част от синьото и зеленото се елиминират от пресен дим. Това, което остава, е кехлибар, нагрят и с ниско съдържание на растителна енергия.

1.3 Релеево разсейване: Обяснение защо сивият дим произвежда кехлибарена светлина

Сивите въглеродни -частици образуват самия дим. Така че защо кехлибарена светлина може да идва от сив дим?
Релеево разсейване. Вълните с по-дълга дължина (червено) се разпръскват по-малко от вълните с по-къса дължина (синьо). Синята светлина се разпръсква във всички посоки, когато слънчевата светлина преминава през плътен слой от частици дим. Част от него никога не стига до вашите слънчеви панели или очни ябълки. По-голямата част от светлината, която преминава, е оранжева и червена.

Пушекът функционира като масивен син{0}}блокиращ филтър, висящ над небето, казано по един начин. Не е оранжев филтър. Синьото е просто елиминирано.

Въпреки това, само промяната на цвета може да се обясни с разсейването на Rayleigh. Количеството поглъщане на синя светлина не се обяснява с това. Трябва да изследваме химията на дима, за да направим това.

2. Въпросът без отговор: Защо димът абсорбира толкова много синя светлина?

2.1 Представяне на доминиращия абсорбатор, „Тъмнокафяв въглерод“ (d-BrC)

Частиците дим се различават една от друга. Някои са сажди или черен въглерод. Органичният въглерод съставлява някои от тях. А основната причина за високото поглъщане на синя светлина от дима е особен вид органичен въглерод, известен като тъмнокафяв въглерод (d-BrC).
За разлика от обикновения кафяв въглерод, d-BrC е устойчив на фотоизбелване и е неразтворим във вода. Той продължава да абсорбира светлина, докато остава в атмосферата. Според проучване от 2023 г., публикувано в Nature Geoscience, d-BrC е преобладаващият абсорбатор на къси вълни в димни стълбове от горски пожари в западните Съединени щати.

2.2 Измерено: 3/4 от абсорбцията на синя светлина се допринася от d-BrC

Твърди числа от същото проучване:

Три-от късото поглъщане на видима светлина (синьо до зелено) се приписва на d-BrC.

Той е отговорен за 50% от абсорбцията на дълга видима светлина (червена).

Черният въглерод не е основната причина за загубата на синя светлина, която наблюдавате в задимен ден. Произхожда от d-BrC. Тези частици са изключително вискозни, малки и сферични. В научната литература те често се наричат ​​"катранени топчета".

2.3 Катранени топчета: Микроскопичните частици на Кехлибареното небе

d-BrC изглежда като кръгли, стъклени частици, когато се гледа под електронен микроскоп. Диаметърът им варира от 140 до 200 нанометра. Те не просто тлеят; образуват се по време на-пламъци с висока температура.

Защо да ти пука? поради упоритостта на катранените топки. Те отнемат известно време, за да избелят. Те продължават да абсорбират синя светлина с дни, докато остават в атмосферата. Поради тази причина димното небе може да остане оранжево за значително време. Но не безкрайно.

3. Димът се променя с времето: Какво не ви казват повечето статии

3.1 Процесът на стареене: Светло-разсейване (бяло) към светло-поглъщане (кафяво)

Цветът на пресния дим е кафяв. Той затопля атмосферата, като поглъща късовълнова радиация. Въпреки това димът реагира с окислители като OH и NO3 радикали, докато узрява. Химическият състав се променя. Частиците започват да се разпръскват повече и да абсорбират по-малко.
Димът, който е по-стар, става бял. Въздухът не се затопля толкова много от него. Светлината се разпръсква във всички посоки. За светлината, която достига до земята, това е важно.

3.2 Измерено: Намаляване на абсорбцията на светлина до 46%

В сравнение с пресния дим, отлежалият дим може да намали абсорбцията на светлина с до 46%, според проучване от 2017 г. на изследователи от Вашингтонския университет в Сейнт Луис (публикувано в Environmental Science & Technology Letters).
Това е огромен спад. След няколко дни същата димна струя, която направи вашето обедно небе оранжево, ще позволи на повече синя светлина да премине.

3.3 Визуална времева линия: Еволюцията на спектъра на дневната светлина (0h → 24h → 72h+)

Въз основа на полеви измервания и лабораторни изследвания на стареенето, следният график е приблизителен:
0–12 часа (нов дим): CCT между 3400K и 3800K. Зелените и сините дължини на вълните са силно заглушени. Небето изглежда оранжево до кафяво. Слънцето често не се вижда.

Ранно стареене (12–24 часа): CCT се повишава до 4000K–4500K. Връща се малка синя светлина. Небето става жълтеникаво вместо оранжево.

24–72 часа (преходно): CCT между 4500K и 5000K. Синята светлина все още се подобрява. Небето изглежда размито бяло с оттенък на жълто.

CCT достига 5000K–5500K след 72 часа (отлежал дим). Въпреки че спектърът е по-близък до нормалния, разсейването все пак може да доведе до намаляване на общия интензитет.

Времето, типът пожар и плътността на дима влияят върху този график. Посоката обаче винаги е една и съща: отлежалият дим е по-дифузен и бял, докато пресният дим е по-оранжев.

4. Значението на тази времева линия за вашето ежедневие

4.1 За производители и стайни растения:PPFDКрива на възстановяване и падане

За компактно развитие и контрол на устицата растенията се нуждаят от синя светлина. Синята светлина може да намалее с 60–70% при наличие на пресен дим. PPFD, или фотосинтетичната плътност на фотонния поток, често намалява с 30–50%.
За търговските производители това води до намалени добиви, разтягане и по-бавен растеж. Добрата новина е, че PPFD се възстановява при стареене в дим. Нужно е време обаче всичко да се нормализира. През първите 48 часа трябва да правите ежедневни корекции на вашето допълнително осветление.

4.2 Кошмар за баланса на бялото, който се променя всеки ден за фотографите

Автоматичният баланс на бялото на вашия фотоапарат зависи от източника на светлина, който е близо до D65 или дневна светлина. Камерата прекоригира при 3440K, когато има нов дим. Изображенията изглеждат прекалено студени, понякога дори лилави.
Дори по-лошо, цветната температура варира ежедневно. До 14 часа персонализираният баланс на бялото, зададен в 10 сутринта, може да е неправилен. Използвайте сива карта, ако снимате навън по време на инцидент с дим. На всеки няколко часа проверявайте баланса на бялото. Като алтернатива сменете на ръчен Келвин и направете корекции, докато димът узрее.

4.3 За собствениците на слънчеви панели: Ежедневни вариации в изходните загуби

Директното нормално излъчване (DNI) е значително намалено от пресен дим. Дифузната светлина от вашите панели все още генерира известна мощност, въпреки че общата мощност може да намалее с 20–40%.

Дифузната светлина се засилва с узряването на дима и става по-разпръскваща. Въпреки това, докато струята изчезне, общото излъчване остава под средното. Следете ежедневната си продукция. Няма да е много полезно да почиствате енергично панелите си по време на появата на дим. Изчакайте, докато димът се разсее.

4.4 За всички останали: Въздействието на стареещия дим върху съня, настроението и визуалния комфорт

Слабата синя светлина и ниската цветна температура могат да ви накарат да се чувствате сънливи и по-малко будни. Това не е креативност. Циркадните ритми се регулират от синя светлина. Тялото ви може да види здрач, ако прекарате целия ден на 3400K светлина.
Използвайте 5000K осветление през деня, за да компенсирате работата на закрито. Очите ви също ще го оценят. Четенето на кехлибарена светлина кара очите ви да се напрягат по-бързо.

5. Как да се компенсираме: план-базиран на времето за осветление

5.1 Обща идея: Повторно въвеждане на липсващото в съответствие с възрастта

Небето изглежда топло, така че не добавяйте само топла светлина. Това изостря проблема. Въведете отново сините и зелените дължини на вълните, които димът елиминира.

Компенсацията трябва да съответства на етапа на дима. Най-енергичната ректификация се изисква за свеж дим. По-старият дим изисква по-малко.

5.2 Етап 1: Свеж дим (0–24 часа): Синя добавка +5000K–6500K Висок CRI

CCT: между 5000K и 6500K

CRI: > 90

Синя добавка: Ако култивирате растения, добавете допълнителни 450 nm.

защо Синята светлина се намалява с повече от 50% от пресния дим. За да възстановите цветопредаването и да дадете на растенията подходящо синьо, имате нужда от висок CCT и висок CRI.

5.3 Етап 2: Преходен дим (24-72 часа):Пълен спектърCCT: 4000K до 5000K

Тип: LED с пълен спектър

Спектърът започва да се подобрява. Тежките сини добавки вече не са необходими. Обикновено е подходяща прилична светлина с пълен-спектър в областта 4000K–5000K.

5.4 Етап 3: Отлежал дим (72 часа+): 3500K–4500K, равномерност CCT: 3500K–4500K

Приоритет: Равномерно покритие вместо максимална интензивност

В този момент спектърът е почти типичен. Светлината все още е по-разпръсната от нормалното. Уверете се, че работното ви пространство е равномерно осветено от вашето изкуствено осветление.

5.5 Какво да не правите: Използване"Топло бяло" (2700K)сам ще влоши ситуацията.

Най-честата грешка е тази. В опит да "съвпаднат" с оранжево небе, хората избират топли бели светлини. Това прави проблема двойно по-сериозен. Синият цвят на топлите бели крушки (2700K) вече е нисък. Нивото на вашата синя светлина намалява още повече, когато ги комбинирате с опушен ден.
Използвайте светлини с висок CCT и висок CRI. Не се опитвайте да съвпадате с небето. Компенсирайте го.

6. Не цялата атмосферна мъгла е еднаква: дим срещу други

Димът е уникален, защото остарява химически. Мъглата и облаците не.

7. Как да следите качеството на светлината, когато се появи дим

7.1 Визуални знаци: Какво да видите в небето на всяка фаза

Свеж: Оранжево до кафяво небе, невидимо слънце
Преход: златно небе, едва видимо слънце

На възраст: Бяло небе, мъгливо, но забележимо слънце

Визуалните улики са трудни за тълкуване. Просто ги използвайте, за да направите бързо предположение.

7.2 Ниски-технически ресурси: Приложения за оценка на CCT за смартфони

CCT може да бъде оценен от камерата на телефона ви с помощта на приложения като Colorimeter или LightSpectrum Pro. Въпреки че не са лабораторни, те са достатъчни, за да определят дали сте на 3500K или 5000K.

7.3 Експертни инструменти: преносими спектрометри

Инвестирането в ръчен спектрометър си струва, ако управлявате търговско отглеждане или фото студио. Можете да получите CCT, CRI и пълния SPD с едно измерване. Ще можете да определите точната степен на дима.

ЧЗВ

Контакт
Кевин Рао

Имейл:bwzm12@benweilighting.com

Тел/Whatsapp:+8619972563753