İçeriğe atla

Chappuis emilimi

Gün batımından sonra, mavi saat boyunca (deniz alacakaranlığı civarında) batı yönünde alacakaranlık gökyüzü. Üst kısmın koyu mavi rengi, Chappui emilimi ile açıklanmaktadır.

Chappuis emilimi (Fransızca: [ʃapɥi] ) elektromanyetik spektrumun görünür kısmında güneş ışığının küçük bir kısmını emen ozon tabakasında özellikle belirgin olan ozon tarafından elektromanyetik radyasyonun emilmesini ifade eder. Chappuis absorpsiyon bantları, 400 ile 650 nm arasındaki dalga boylarındadır. Bu aralık içinde, 575 ve 603 nm'de benzer yüksekliğe sahip iki absorpsiyon maksimumu vardır.[1][2]

Hartley ve Huggins absorpsiyonları olarak bilinen ozon tabakası tarafından ultraviyole ışığın absorpsiyonu ile karşılaştırıldığında, Chappuis absorpsiyonu belirgin şekilde daha zayıftır.[3] Rayleigh saçılmasıyla birlikte gökyüzünün mavi rengine katkıda bulunur ancak ışığın Dünya atmosferinde uzun bir yol kat ettiği durumlarda ön plana çıkmaktadır. Bu nedenle, Chappui absorpsiyonu gökyüzünün rengi üzerinde yalnızca mavi saat olarak adlandırılan şafak ve alacakaranlıkta gözlemlenebilir bir etkiye sahiptir.[4] Adını, bu etkiyi keşfeden Fransız kimyager James Chappuis'den (1854–1934) almıştır.[5]

Tarihçe

James Chappuis, ozon gazından geçen ışığın mavi bir tonu olduğunu fark eden ilk araştırmacıydı (1880'de). Bu etkiyi, ışık tayfının sarı, turuncu ve kırmızı kısımlarındaki absorpsiyona bağladı.[6] Fransız kimyager Auguste Houzeau, 1858'de atmosferin eser miktarda ozon içerdiğini göstermişti, bu nedenle Chappuis, ozonun gökyüzünün mavi rengini açıklayabileceği savını ortaya attı. Dünya yüzeyinden görülebilen mavi ışık polarize olduğundan, bunun tek olası açıklama olmadığının kesinlikle farkındaydı. Polarizasyon, ozon tarafından ışık absorpsiyonu ile açıklanamaz, ancak Chappuis'in zamanında yaygın olarak bilinen Rayleigh saçılması ile açıklanabilir. Günün bilim adamları, Rayleigh saçılımının mavi gökyüzünü açıklamak için yeterli olduğunu düşündüler ve bu nedenle ozonun bir rol oynayabileceği fikri sonunda unutuldu.[5]

1950'lerin başında Edward Hulburt, Dünya yüzeyinde ölçülen dağınık ışık temelinde üst atmosferin sıcaklığı ve yoğunluğuna ilişkin teorik tahminleri doğrulamak için alacakaranlıkta gökyüzü üzerinde araştırma yapıyordu.[7] Temel fikir, Güneş'in ufkun altından geçtikten sonra atmosferin üst katmanlarını aydınlatmaya devam etmesiydi. Hulburt, Rayleigh saçılması yoluyla Dünya yüzeyine ulaşan ışığın yoğunluğunu, gün batımı boyunca güneş ışığı atmosferden farklı yüksekliklerde geçerken, her yükseklikteki parçacıkların bolluğuyla ilişkilendirmeyi diliyordu. 1952'de New Mexico'daki Sacramento Peak'te yaptığı ölçümlerde, ölçülen ışığın yoğunluğunun tahmin edilen değerden 2 ila 4 kat daha düşük olduğunu buldu. Tahminleri, teorisine ve sadece birkaç yıl önce Sacramento Zirvesi'nden pek de uzak olmayan bir yere fırlatılan roket uçuşlarıyla üst atmosferde yapılan ölçümlere dayanıyordu. Sacramento Peak'te yapılan tahmin ve fotometrik ölçümler arasındaki sapmanın büyüklüğü, yalnızca ölçüm hatası ile açıklandı. O zamana kadar teoriler, gün batımı sırasında zirvede gökyüzünün mavi-yeşilden griye görünmesi gerektiğini ve alacakaranlıkta rengin sarıya dönmesi gerektiği yönündedydi. Bu, alacakaranlıkta zirvede gökyüzünün mavi renginin yalnızca algılanamaz bir şekilde değiştiğine dair günlük gözlemlerle açıkça çelişiyordu. Hulburt, ozon tarafından absorpsiyonu bildiğinden ve Chappui'nin absorpsiyonunun spektral aralığı daha kesin olarak yalnızca birkaç yıl önce Fransız çift Arlette ve Étienne Vassy tarafından ölçüldüğünden, hesaplamalarında bu etkiyi açıklamaya çalıştı. Bu, ölçümleri teorik tahminlerle tamamen uyumlu hale getirdi. Hulburt'un sonuçları sonraki yıllarda defalarca doğrulandı. Gerçekten de, alacakaranlıkta açık gökyüzündeki tüm renkler daha derindeki katmanlarla açıklanamamaktadı. Bu amaçla muhtemelen teorik simülasyonlarda aerosollerin spektral yok oluşunu hesaba katmak gerekmektedir.[8]

Fransız meteorolog Jean Dubois, Hulburt'tan bağımsız olarak, birkaç yıl önce Chappui'nin absorpsiyonunun alacakaranlıkta gökyüzünün başka bir renk fenomeni üzerinde bir etkisi olduğunu öne sürmüştü. Dubois, 1940'larda doktora tezinde sözde " Dünya'nın gölgesi " üzerinde çalıştı ve bu etkinin Chappui'nin özümsemesine de atfedilebileceğini öne sürdü.[5] Ancak, bu varsayım daha yeni ölçümlerle desteklenmemektedir.[9]

Fiziki temeller

Chappuis absorpsiyonu, 400 ile 650 nm dalga boyu aralığında sürekli bir absorpsiyondur. Ozon molekülünün fotodisosiyasyonu (parçalanmasından) kaynaklanır. Absorpsiyon maksimumu 603 nm civarındadır ve 5.23 10 −21 cm2 ve tesir kesitine sahiptir. 2 ve daha küçük maksimum 575 nm'dir ve tesir kesiti 4.83'tür 10 −21 cm2 .[2] Chappuis bantlarındaki absorbans enerjisi 1,8 ile 3,1 eV arasındadır.  Ölçülen değerler, absorpsiyon mekanizmasının sıcaklığa neredeyse hiç bağlı olmadığını göstermektedir, bu sapma yüzde üçten azdır. Maksimum değeri civarında, Chappuis absorpsiyonu, Hartley bantları aralığında ultraviyole ışığın absorpsiyonundan yaklaşık üç büyüklük mertebesi daha zayıftır.[10] Bu durumda dahi, Chappuis absorpsiyonu, Dünya atmosferindeki görünür spektrumdaki dikkate değer birkaç absorpsiyon sürecinden biridir.[11]

Daha kısa dalga boylarında Chappuis bantlarının absorpsiyon spektrumu üzerine kaplanan, moleküler titreşimlerin neden olduğu kısmen düzensiz ve dağınık bantlardır. Bu bantların düzensizliği, ozon molekülünün ayrışmadan önce yalnızca son derece kısa bir süre için uyarılmış bir durumda olduğu anlamına gelir.[10] Bu kısa uyarım sırasında, bazı bükülme titreşimlerinin katkıları olsa da, çoğunlukla simetrik gerilme titreşimlerine maruz kalmaktadır[1] Titreşim yapısının deneysel verilerle uyumlu tutarlı bir teorik açıklaması, uzun süre çözülmemiş bir sorundu; bugün bile, Chappuis absorpsiyonu tüm ayrıntıları teoriyle açıklanamamaktadır.[10]

Tıpkı ultraviyole ışığı emdiği zaman olduğu gibi, ozon molekülü Chappuis absorpsiyonu sırasında bir O2 molekülüne ve bir O atomuna ayrışabilir. Bununla birlikte, Hartley ve Huggins absorpsiyonlarının aksine, ayrışma ürünleri uyarılmış durumda kalmaz. Chappuis bantlarındaki ayrışma, Dünya atmosferinde 30 km irtifanın altındaki ozonu içeren en önemli fotokimyasal süreçtir. Bu irtifanın üzerinde, Hartley bandındaki absorpsiyonlar ağır basar. Bununla birlikte, ne Hartley ne de Chappuis absorpsiyonları, yüksek potansiyel fotoayrışma oranına rağmen, stratosferde önemli ozon kaybına neden olmaz, çünkü element halindeki oksijenin bir O2 molekülüyle karşılaşma ve yeniden ozona dönüşme olasılığı yüksektir.[12]

Kaynakça

  1. ^ a b Absorptionsspektroskopie von Ozon und anderen, wichtigen, atmosphärischen Spurengasen mit dem SCIAMACHY-Satellitenspektrometer im ultravioletten bis nahinfraroten Spektralbereich (PDF) (Tez) (Almanca). University of Bremen. 2005. ss. 21-26. 1 Nisan 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 1 Nisan 2023. 
  2. ^ a b Brion (1998). "Absorption Spectra Measurements for the Ozone Molecule in the 350–830 nm Region" (PDF). Journal of Atmospheric Chemistry. 30 (2): 291-99. doi:10.1023/A:1006036924364. 14 Ağustos 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 1 Nisan 2023. 
  3. ^ The Earth as a Distant Planet: A Rosetta Stone for the Search of Earth-Like Worlds (İngilizce). Springer Science & Business Media. 12 Mart 2010. s. 159. ISBN 9781441916846. 
  4. ^ Der Brockhaus Wetter und Klima : Phänomene, Vorhersage, Klimawandel. 1. Aufl (Almanca). Leipzig: Brockhaus, F A. 2009. s. 54. ISBN 9783765333811. OCLC 316287956. 
  5. ^ a b c Why the Sky is Blue: Discovering the Color of Life (İngilizce). Princeton University Press. 2007. ss. 238-53. ISBN 978-0691124537.  Yazar |ad1= eksik |soyadı1= (yardım)
  6. ^ Hautefille (1880). "Sur la liquéfaction de l'ozone et sur la couleur à l'état gaseux". Comptes Rendus de l'Académie des Sciences. 91: 552-525. 
  7. ^ "The Brightness of the Twilight Sky and the Density and Temperature of the Atmosphere". JOSA (İngilizce). 28 (7): 227-236. 1 Temmuz 1938. doi:10.1364/JOSA.28.000227.  Birden fazla yazar-name-list parameters kullanıldı (yardım); Yazar |ad1= eksik |soyadı1= (yardım)
  8. ^ Lee (2011). "Atmospheric ozone and colors of the Antarctic twilight sky" (PDF). Applied Optics. 50 (28): F162-71. doi:10.1364/AO.50.00F162. PMID 22016241. 1 Nisan 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 1 Nisan 2023. 
  9. ^ "Measuring and modeling twilight's Belt of Venus". Applied Optics (İngilizce). 54 (4): B194-B203. 1 Şubat 2015. doi:10.1364/AO.54.00B194. ISSN 2155-3165. PMID 25967826.  Birden fazla yazar-name-list parameters kullanıldı (yardım); Yazar |ad1= eksik |soyadı1= (yardım)
  10. ^ a b c Grebenshchikov (27 Nisan 2007). "New theoretical investigations of the photodissociation of ozone in the Hartley, Huggins, Chappuis, and Wulf bands". Physical Chemistry Chemical Physics (İngilizce). 9 (17): 2044-64. doi:10.1039/b701020f. ISSN 1463-9084. PMID 17464386. 
  11. ^ "Wechselwirkung zwischen Strahlung und Erdatmosphäre: Absorption und Emission" (PDF). 23 Eylül 2015 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi.  Yazar |ad1= eksik |soyadı1= (yardım)
  12. ^ "Erster Zwischenbericht der Enquete-Kommission "Vorsorge zum Schutz der Erdatmosphäre."" (PDF). 4 Mart 2016 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. 

Dış bağlantılar

İlgili Araştırma Makaleleri

Elektromanyetik tayf veya elektromanyetik spektrum (EMS), evrenin herhangi bir yerinde fizik kurallarınca mümkün kılınan tüm elektromanyetik radyasyonu ve farklı ışınım türevlerinin dalga boyları veya frekanslarına göre bu tayftaki rölatif yerlerini ifade eden ölçüt. Herhangi bir cismin elektromanyetik tayfı veya spektrumu, o cisim tarafından çevresine yayılan karakteristik net elektromanyetik radyasyonu tabir eder.

Ultraviyole (UV) veya morötesi; dalga boyu görünür ışıktan kısa, ancak X-ışınlarından uzun olan bir elektromanyetik radyasyon şeklidir. Güneş ışığında bulunur ve Güneş'ten çıkan toplam elektromanyetik radyasyonun yaklaşık %10'unu oluşturur. Ayrıca elektrik arkları, Çerenkov radyasyonu, cıva buharlı lambalar, bronzlaşma lambaları ve siyah ışık gibi kaynaklar tarafından üretilir. Uzun dalga boylu UV fotonları atomları iyonize edecek enerjiye sahip olmadığı için iyonlaştırıcı bir radyasyon olarak kabul edilmese de, kimyasal reaksiyonlara neden olabilir ve birçok maddenin parlamasına neden olabilir. Kimyasal ve biyolojik etkiler de dahil olmak üzere pek çok pratik uygulama, UV radyasyonunun organik moleküllerle etkileşime girmesinden türer. Bu etkileşimler emilimi veya ısıtma dahil moleküllerdeki enerji durumlarının ayarlanmasını içerebilir.

<span class="mw-page-title-main">Rayleigh saçılması</span>

Rayleigh saçılımı, ışığın veya diğer elektromanyetik radyasyonun, ışığın dalga boyundan daha küçük tanecikler tarafından saçılımını ifade eder. Bu isim, İngiliz fizikçi Lord Rayleigh'ın adına ithafen verilmiştir.

<span class="mw-page-title-main">Ozon</span> 3 oksijen atomundan oluşan renksiz bir gaz

Ozon gazı (O3), 3 oksijen atomundan oluşan molekülleriyle renksiz bir gazdır ve atmosferin üst katmanlarında yer alır.

<span class="mw-page-title-main">Kızılötesi</span> dalga boyu görünür ışıktan uzun, fakat terahertz ışınımından ve mikrodalgalardan daha kısa olan elektromanyetik ışınımdır

Kızılötesi, görünür ışıktan daha uzun ancak mikrodalgalardan daha kısa dalga boylarına sahip elektromanyetik radyasyondur (EMR). Kızılötesi spektral bant, kırmızı ışığınkinden biraz daha uzun dalgalarla başlar, bu nedenle IR insan gözü için görünmezdir. IR'nin genellikle yaklaşık 750 nm (400 THz) ila 1 mm (300 GHz) arasındaki dalga boylarını içerdiği anlaşılmaktadır.

<span class="mw-page-title-main">Mavi saat</span> Gün doğumu ve gün batımı öncesi 🌌

Mavi Saat, gün doğumundan önce ve gün batımından sonra olmak üzere gece ve gündüz arasındaki zaman süresinde ortaya çıkan gökyüzünün neredeyse tamamının mavi renkle doldurulduğu alacakaranlık. Rayleigh saçılımı etkisinden kaynaklanır. Bu renk, Altın saat ile birlikte kaliteli bir ışık ortamı yarattığından dolayı özellikle fotoğrafçılar tarafından tercih edilir. Buna rağmen "Mavi Saat"in herhangi bir alanda resmi bir tanımı yoktur.

<span class="mw-page-title-main">Atmosfer kimyası</span> Dünyanın ve diğer gezegenlerin atmosferlerini çalışan atmosfer biliminin bir dalı

Atmosfer kimyası, Atmosfer biliminin bir dalıdır. Dünya atmosferi ile diğer gezegenlerin atmosferlerini inceler. Atmosfer kimyası disiplinler arası araştırma alanıdır ve çevre kimyası, fizik, meteoroloji, bilgisayar modelleme, volkanoloji, iklim bilimi gibi diğer alanlarla da çalışır.

<span class="mw-page-title-main">Beer-Lambert yasası</span>

Optikte Beer–Lambert yasası ışığın soğurulmasını ışığın içinden geçtiği malzemenin özelliklerine bağlar.

<span class="mw-page-title-main">Tyndall etkisi</span>

Tyndall efekti, ışığın kolloid içindeki parçacıklardan ya da aerosollerdeki, süspansiyonlardaki ve emülsiyonlardaki küçük parçacıklardan saçılmasıdır. Adını 19. yüzyıl fizikçisi olan John Tyndall'dan alır. Dağılan ışık yoğunluğunun frekansın dördüncü kuvvetine bağlı olması ile Rayleigh dağılımına benzer. Bu yüzden mavi ışık kırmızı ışığa göre daha güçlü bir şekilde saçılıma uğrar. Günlük hayattan bir örnek, yanan motor yağının parçacıkları oluşturduğu motosikletlerden çıkan dumanın mavi renkte görülmesidir ayrıca CD'ler ya da sabun köpüklerinin ışığı kırıp renkli görülmesinin sebebi yine Tyndall efektidir.

<span class="mw-page-title-main">Atmosfer optiği</span>

Atmosfer optiği Dünya atmosferinin kendine özgü optik özelliklerinin nasıl geniş ölçüde optik olgulara yol açtığını inceler. Gökyüzünün mavi rengi, yüksek frekanstaki mavi güneş ışığını gözlemcinin görüş alanına yönlendiren Rayleigh dağılımının direkt bir sonucudur. Mavi ışık kırmızıdan daha kolay dağılıma uğradığı için güneş kalın bir atmosferden gözlendiğinde kırmızı bir ton alır, bu da gündoğumu veya günbatımında olur. Ek olarak gökyüzündeki parçacıklar farklı renkleri farklı açılarda kırarak akşam veya şafak vaktinde rengarenk parlayan bir gökyüzü meydana getirebilir. Haleler, günbatımı parlaklığı, koronalar, güneş ışınları ve yalancı güneşlerin oluşmasında buz kristallerinden ve diğer parçacıklardan saçılım sorumludur. Bu olgulardaki çeşitlilik parçacık boyut ve geometrilerine bağlıdır.

<span class="mw-page-title-main">İyonlaştırıcı olmayan radyasyon</span> Düşük frekanslı radyasyon

İyonlaştırıcı olmayan radyasyon, bir atomdan veya molekülden bir elektronu tamamen koparabilmek için atomları veya molekülleri iyonlaştırabilecek yeterli enerji taşıyan kuantumlara sahip olmayan herhangi bir elektromanyetik radyasyon türüdür. Elektromanyetik radyasyon, maddenin içinden geçerken yüklü iyonlar üretmez. Yalnızca, bir elektronu daha yüksek enerji seviyesine çıkaran uyarım için yeterli enerjiye sahiptir. İyonlaştırıcı olmayan radyasyondan daha yüksek bir frekansa ve daha kısa dalga boyuna sahip olan iyonlaştırıcı radyasyon birçok kullanım alanına sahiptir, ancak sağlık için bir tehdit olabilir. İyonlaştırıcı radyasyona maruz kalmak yanıklara, radyasyon hastalıklarına, kansere ve genetik hastalıklara sebep olabilir. İyonlaştırıcı radyasyon kullanmak, iyonlaştırıcı olmayan radyasyon kullanılırken genelde gerekli olmayan dikkatli ve özenle alınmış radyolojik korunma önlemleri gerektirir.

Sönme, gözlemci ve astronomik obje arasında ortaya çıkan gaz ve tozun oluşturduğu elektromanyetik radyasyonun serpintisini ve emilimini (absorbasyonunu) anlatmak için kullanılır. Yıldızlararası sönümleme Robert Julius Trumpler tarafından 1930 yılında tanındı. Ancak, etkileri Friedrich Georg Wilhelm von Struve'nin tarafından 1847 yılında belirtilmiştir. Ve bu yıldızların renkleri üzerindeki etkisi, onu galaktik tozun genel varlığı ile irtibatlamamış bazı kişilerce gözlemlenmiştir. Samanyolu'nun düzlemine yakın uzanan yıldızlar dünyanın birkaç bin parseki içinde olup V bandındaki tükenme kiloparsec başına 1,8 büyüklüğündedir.

<span class="mw-page-title-main">Rayleigh gökyüzü modeli</span>

Rayleigh gökyüzü modeli gündüz vakti görülen gökyüzü yapısının gözlemlenmiş olan kutuplaşma modelini açıklar. Atmosfer içinde, hava moleküllerinden, sudan, havada bulunan tozdan ve aeresollerden kaynaklanan ışığın Rayleigh dağınımı, gökyüzündeki ışığın belirli bir kutuplaşma modeline sahip olmasına neden olur. Benzer özelliklere sahip olarak gerçekleşen diğer elastik dağılma süreçleri gökyüzünün mavi bir görünüme sahip olmasına neden olmaktadır. Kutuplaşma, her bir kutuplaşma derecesine sahip dalga boyunda ve yönlendirmede karakterize edilir.

<span class="mw-page-title-main">Gökyüzü parlaklığı</span>

Gökyüzü parlaklığı; gökyüzünün görsel parlaklığı, ışığı nasıl yansıttığı ve yaydığı. Gökyüzünün gece tamamen karanlık olmadığı gerçeği kolaylıkla gözlemlenebilir. Eğer ışık kaynakları gökyüzünden uzaklaştırılsaydı, gökyüzü tamamen kirli gözükürdü. Gökyüzüne doğru olan cisimlerin silüetleri mümkün olmazdı.

<span class="mw-page-title-main">Susan Solomon</span> Amerikalı kimyager

Susan Solomon atmosfer kimyası alanında uzmanlaşmış ve kariyerinin büyük çoğunluğunu NOAA'da çalışarak geçirmiş bilim insanıdır. 2011'den beri Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'ne bağlı Ellen Swallow Richards Atmosferik Kimya ve İklim Bilimi Profesörü olarak görev yapmaktadır. Solomon, meslektaşları ile birlikte, ilk defa kloroflorokarbon gazlarının Radikal (kimya) alanındaki tepkime mekanizması ile Antarktika'daki ozon deliğine sebep olduğunu keşfetti.

<span class="mw-page-title-main">Ultraviyole mikrop öldürücü ışınlama</span>

Ultraviyole mikrop öldürücü ışınlama (UVGI) mikroorganizmaların nükleik asitleri yok edip DNA'larını bozarak hayati hücresel işlevleri yerine getiremez hale getirip öldürmek veya etkisizleştirmek için kısa dalga boylu ultraviyole ışığı kullanan dezenfeksiyon yöntemidir. UVGI gıda, hava ve su arıtma gibi çeşitli uygulamalarda kullanılır.

<span class="mw-page-title-main">Antiseptik lamba</span> Ultraviyole C (UVC) ışığı üreten elektrik ışığı

Antiseptik lamba, ultraviyole C (UVC) ışığı üreten bir elektrik ışığıdır. Bu kısa dalgalı ultraviyole ışık DNA baz eşleşmesini bozarak pirimidin dimerlerinin oluşumuna neden olur ve bakteri, virüs ve protozoayı etkisizleştirir. Sudaki mikroplardan arındırmada ozon üretmek için de kullanılabilir.

<span class="mw-page-title-main">Ultraviyole astronomisi</span>

Ultraviyole astronomisi , yaklaşık 10 ila 320 nanometre arasındaki ultraviyole dalga boylarında elektromanyetik radyasyonun gözlemlenmesidir; daha kısa dalga boyları — daha yüksek enerjili fotonlar — X-ışını astronomisi ve gama ışını astronomisi tarafından incelenir. Ultraviyole ışık insan gözüyle görülmez. Bu dalga boylarındaki ışığın çoğu Dünya atmosferi tarafından emilir, bu nedenle bu dalga boylarındaki gözlemler üst atmosferden veya uzaydan yapılmalıdır.

<span class="mw-page-title-main">Robert Strutt</span>

Robert John Strutt, 4. Baron Rayleigh İngiliz aristokrat ve fizikçidir. "Aktif nitrojeni" keşfetmiş ve gece gökyüzünün parıltısını ilk ayırt eden olmuştur.

Gordon Miller Bourne Dobson, ozon üzerinde önemli çalışmalar yapan İngiliz fizikçi ve meteorologdur.