دود آتش‌سوزی و طیف نور روز: چقدر تازه در مقابل. دود سالخورده نور را با گذشت زمان تغییر می دهد (و نحوه جبران آن)

دود آتش‌سوزی و طیف نور روز: چگونه دود تازه در مقابل دود پیر در طول زمان نور را تغییر می‌دهد (و نحوه جبران آن)

در روزی که آتش سوزی وجود دارد، شما به بیرون بروید. این یک آسمان نارنجی است. حتی در ظهر، نور به نظر غروب خورشید است. اینجاست که اکثر مردم متوقف می شوند. اما اگر پنل های خورشیدی را اجرا کنید، برای امرار معاش عکس بگیرید، یا در داخل خانه گیاهان پرورش دهید، نور نارنجی گران است.

تغییر نور روز توسط دود تنها مسئله نیست. مسئله این است که نور روز دائماً توسط دود تغییر می کند. تأثیر دود تازه با دود-یک روز متفاوت است. علاوه بر این، در اکثر مقالات بحث نشده است.

سه چیز توسط این راهنما انجام می شود:

اثرات دود تازه را بر روی طیف نور با استفاده از اعداد واقعی نشان می دهد.

توضیح می دهد که چرا مقدار نور آبی جذب شده توسط دود در طول زمان متفاوت است.

یک طرح نورپردازی گام به گام در اختیار شما قرار می دهد تا بتوانید آن را جبران کنید

بیایید با چیزی که واقعاً می توانید ببینید شروع می کنیم.

1. اول، چگونه نور روز تحت تاثیر دود آتش سوزی جدید قرار می گیرد؟

1.1 تأثیر مستقیم: نور نارنجی/قرمز باقی می ماند، نور آبی مسدود شده است

نور خورشید ترکیبی متعادل از تمام طول موج های مرئی در ظهر روز در زیر یک آسمان صاف دارد. هنگامی که دود زیاد وجود دارد، این تعادل به شدت به سمت نارنجی و قرمز تغییر می کند.
چرا؟ زیرا طول موج های کوتاه (آبی و بنفش) بسیار بیشتر از طول موج های بلند (نارنجی و قرمز) توسط ذرات دود پراکنده و جذب می شوند. حذف نور آبی باعث می شود که آسمان نارنجی به نظر برسد، نه به این دلیل که دود نارنجی است.

وقتی در یک روز مه‌آلود بیرون می‌روید، انگار اواخر بعد از ظهر است. رنگ ها رام هستند. سفیدها ظاهری کهربایی دارند. این نتیجه مستقیم است.

1.2 داده های واقعی: اندازه گیری های طیف سنج دود تازه (3440K، SPD Shift)

بیایید چند رقم روی آن قرار دهیم.
یک طیف‌سنج قابل حمل برای تشخیص نور روز در ظهر هنگام آتش‌سوزی‌های جنگلی سپتامبر 2020 در پورتلند، اورگان استفاده شد. دمای معمولی ظهر بین 5500 تا 6500 کلوین است. وقتی دود زیاد بود به 3440 هزار رسید.

بنفش، آبی و حتی برخی از طول موج های سبز به وضوح نشان دهنده کاهش توزیع توان طیفی (SPD) است. نور در جهت حرکت کرد580 نانومتررنگ کهربایی روشن.

برای به خاطر سپردن عدد 3440K ضروری نیست. فقط به خاطر داشته باشید که بخش قابل توجهی از آبی و سبز توسط دود تازه از بین می رود. آنچه باقی می ماند کهربا، حرارت دیده و کم انرژی گیاهی است.

1.3 پراکندگی رایلی: توضیحی درباره اینکه چرا دود خاکستری نور کهربایی تولید می کند

ذرات خاکستری مبتنی بر کربن{0}}خود دود را تشکیل می دهند. پس چرا نور کهربایی از دود خاکستری ناشی می شود؟
پراکندگی رایلی طول موج های بلندتر (قرمز) کمتر از طول موج های کوتاه تر (آبی) پراکنده می شوند. هنگامی که نور خورشید از میان لایه متراکمی از ذرات دود عبور می کند، نور آبی در همه جهات پراکنده می شود. بخشی از آن هرگز به پنل های خورشیدی یا کره چشم شما نمی رسد. اکثر نوری که از آن عبور می کند نارنجی و قرمز است.

این دود به‌عنوان یک فیلتر مسدودکننده آبی عظیم-که در سراسر آسمان معلق است عمل می‌کند. این فیلتر نارنجی نیست. آبی فقط حذف شده است.

با این حال، تنها تغییر رنگ ممکن است با پراکندگی رایلی توضیح داده شود. میزان جذب نور آبی با آن توضیح داده نمی شود. برای انجام این کار باید شیمی دود را بررسی کنیم.

2. سوال بی پاسخ: چرا دود نور آبی را جذب می کند؟

2.1 معرفی جاذب غالب، "کربن قهوه ای تیره" (d-BrC)

ذرات دود با یکدیگر تفاوت دارند. برخی از آنها دوده یا کربن سیاه هستند. کربن آلی برخی از آنها را تشکیل می دهد. و علت اصلی جذب بالای نور آبی دود، نوع خاصی از کربن آلی است که به نام کربن قهوه‌ای تیره (d{3}}BrC) شناخته می‌شود.
برخلاف کربن قهوه ای معمولی، d-BrC در برابر سفید شدن نور مقاوم است و در آب نامحلول است. در حالی که در جو باقی می ماند به جذب نور ادامه می دهد. طبق یک مطالعه در سال 2023 که در Nature Geoscience منتشر شد، d-BrC جاذب غالب موج کوتاه در دود ناشی از آتش‌سوزی‌های جنگلی در غرب ایالات متحده است.

2.2 اندازه‌گیری شده: 3/4 جذب نور آبی توسط d-BrC کمک می‌کند

اعداد سخت از همان مطالعه:

سه -چهارم از جذب کوتاه نور مرئی (آبی تا سبز) به d-BrC نسبت داده می‌شود.

این مسئول 50 درصد از جذب نور مرئی طولانی (قرمز) است.

کربن سیاه دلیل اصلی از دست دادن نور آبی نیست که در روزهای پر دود مشاهده می کنید. از d-BrC سرچشمه می‌گیرد. این ذرات بسیار چسبناک، کوچک و کروی هستند. در ادبیات علمی، آنها اغلب به عنوان "گلوله های تار" نامیده می شوند.

2.3 گلوله های قیر: ذرات میکروسکوپی آسمان کهربا

d-BrC در زیر میکروسکوپ الکترونی به صورت ذرات گرد و شیشه ای ظاهر می شود. قطر آنها بین 140 تا 200 نانومتر است. آنها فقط دود نمی کنند. آنها در هنگام شعله های{5}}در دمای بالا تشکیل می شوند.

چرا باید لعنتی بدی؟ به دلیل سرسختی توپ های تار. مدتی طول می کشد تا سفید شوند. آنها همچنان به جذب نور آبی برای روزها در حالی که در جو هستند ادامه می دهند. به همین دلیل، یک آسمان دودی ممکن است برای مدت زمان قابل توجهی نارنجی باقی بماند. اما نه به طور نامحدود.

3. دود در طول زمان تغییر می کند: آنچه که اکثر مقالات به شما نمی گویند

3.1 فرآیند پیری: نور-پراکندگی (سفید) به نور-جذب (قهوه‌ای)

رنگ دود تازه قهوه ای است. با جذب تشعشعات موج کوتاه جو را گرم می کند. با این حال، دود هنگام بلوغ با اکسیدان هایی مانند رادیکال های OH و NO3 واکنش نشان می دهد. آرایش شیمیایی تغییر می کند. ذرات بیشتر شروع به پراکندگی می کنند و کمتر جذب می شوند.
دودی که سن بیشتری دارد سفید می شود. هوا آنقدر گرم نمی شود. نور در هر جهت پراکنده است. برای نوری که به زمین می رسد، این مهم است.

3.2 اندازه گیری شده: کاهش جذب نور تا 46٪

بر اساس مطالعه سال 2017 توسط محققان دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس (منتشر شده در Environmental Science & Technology Letters) در مقایسه با دود تازه، دود کهنه می تواند جذب نور را تا 46 درصد کاهش دهد.
این یک کاهش بزرگ است. پس از چند روز، همان توده دودی که آسمان ظهر شما را نارنجی کرد، به نور آبی بیشتری اجازه عبور می دهد.

3.3 جدول زمانی بصری: تکامل طیف نور روز (0h → 24h → 72h+)

بر اساس اندازه گیری های میدانی و تحقیقات پیری آزمایشگاهی، جدول زمانی زیر تقریبی است:
0-12 ساعت (دود جدید): CCT بین 3400K و 3800K. طول موج های سبز و آبی به شدت خاموش می شوند. آسمان نارنجی تا قهوه ای به نظر می رسد. خورشید اغلب دیده نمی شود.

پیری زودرس (12-24 ساعت): CCT به 4000-4500K افزایش می یابد. نور آبی کمی برمی گردد. آسمان به جای نارنجی مایل به زرد می شود.

24-72 ساعت (انتقالی): CCT بین 4500K و 5000K. نور آبی هنوز در حال بهتر شدن است. آسمان به رنگ سفید تیره با رنگ زرد به نظر می رسد.

CCT بعد از 72 ساعت به 5000K-5500K نزدیک می شود (دود کهنه). اگرچه طیف به نرمال نزدیک‌تر است، پراکندگی همچنان ممکن است منجر به کاهش شدت کل شود.

آب و هوا، نوع آتش سوزی و تراکم دود همگی بر این جدول زمانی تأثیر می گذارند. با این حال، جهت همیشه یکسان است: دود کهنه بیشتر منتشر و سفید است، در حالی که دود تازه نارنجی بیشتر است.

4. اهمیت این جدول زمانی برای زندگی روزمره شما

4.1 برای پرورش دهندگان و گیاهان سرپوشیده:PPFDبازیابی و منحنی سقوط

برای رشد فشرده و کنترل روزنه، گیاهان به نور آبی نیاز دارند. نور آبی ممکن است در حضور دود تازه 60 تا 70 درصد کاهش یابد. PPFD یا چگالی شار فوتون فتوسنتزی اغلب 30 تا 50 درصد کاهش می یابد.
برای پرورش دهندگان تجاری، این مستلزم کاهش عملکرد، کشش و رشد کندتر است. خبر خوب این است که PPFD با پیر شدن دود بهبود می یابد. با این حال، زمان می برد تا همه چیز به حالت عادی بازگردد. در طول 48 ساعت اول، باید تنظیمات روزانه را برای روشنایی تکمیلی خود انجام دهید.

4.2 کابوس تعادل سفیدی که هر روز برای عکاسان تغییر می کند

تراز سفیدی خودکار در دوربین شما به این بستگی دارد که منبع نور نزدیک D65 یا نور روز باشد. هنگامی که دود جدید وجود دارد، دوربین در 3440K بیش از حد تصحیح می کند. تصاویر بیش از حد سرد و گاهی حتی بنفش به نظر می رسند.
حتی بدتر از آن، دمای رنگ روزانه متفاوت است. تا ساعت 2 بعدازظهر، تراز سفیدی سفارشی که در ساعت 10 صبح تنظیم شده بود ممکن است نادرست باشد. اگر در حین وقوع دود در خارج از منزل تیراندازی می کنید از کارت خاکستری استفاده کنید. هر چند ساعت یکبار تعادل رنگ سفید خود را بررسی کنید. روش دیگر، به کلوین دستی تغییر دهید و با بالغ شدن دود تنظیمات را انجام دهید.

4.3 برای صاحبان پنل های خورشیدی: تغییرات روزانه در افت خروجی

تابش طبیعی مستقیم (DNI) توسط دود تازه تا حد زیادی کاهش می یابد. نور پراکنده از پانل های شما هنوز مقداری نیرو تولید می کند، اگرچه خروجی کلی ممکن است 20 تا 40٪ کاهش یابد.

نور پراکنده با بالغ شدن دود تشدید می شود و پراکنده تر می شود. با این حال، تا زمانی که ستون ناپدید شود، تابش کل کمتر از حد متوسط ​​می ماند. مراقب خروجی روزانه خود باشید. تمیز کردن شدید پانل های خود در هنگام وقوع دود چندان مفید نخواهد بود. نگه دارید تا دود پاک شود.

4.4 برای همه: تأثیر دود پیری بر خواب، خلق و خو و راحتی بصری

نور آبی کم و دمای کم رنگ می تواند باعث احساس خواب آلودگی و بیداری کمتر شود. این خلاقیت نیست ریتم شبانه روزی توسط نور آبی تنظیم می شود. اگر کل روز را در نور 3400K بگذرانید ممکن است بدن شما غروب را ببیند.
از نور 5000K در طول روز برای جبران کار در داخل خانه استفاده کنید. چشمان شما نیز قدردان آن خواهند بود. خواندن در نور کهربایی باعث می شود چشمان شما سریعتر خسته شوند.

5. چگونه می توان آن را جبران کرد: یک برنامه روشنایی مبتنی بر زمان{1}

5.1 ایده کلی: آنچه را که از دست رفته با توجه به سن دوباره معرفی کنید

آسمان گرم به نظر می رسد، بنابراین فقط نور گرم را اضافه نکنید. که موضوع را تشدید می کند. طول موج های آبی و سبزی را که دود از بین می برد، دوباره معرفی کنید.

جبران باید مطابق با مرحله دود باشد. شدیدترین اصلاح برای دود تازه مورد نیاز است. دود قدیمی نیاز کمتری دارد.

5.2 مرحله 1: دود تازه (0-24 ساعت): مکمل آبی +5000K–6500K CRI بالا

CCT: بین 5000 تا 6500 هزار

CRI: > 90

مکمل آبی: اگر گیاهان را کشت می کنید، 450 نانومتر اضافه کنید.

چرا؟ نور آبی با دود تازه بیش از 50 درصد کاهش می یابد. برای بازگرداندن رندر رنگ و دادن آبی مناسب به گیاهان، به CCT بالا و CRI بالا نیاز دارید.

5.3 مرحله 2: دود انتقالی (24-72 ساعت):طیف کاملCCT: 4000 تا 5000 هزار

نوع: LED با طیف کامل

این طیف در حال بهبود است. مکمل های آبی سنگین دیگر لازم نیست. معمولاً، یک نور طیف کامل-در ناحیه 4000-5000K جواب می‌دهد.

5.4 مرحله 3: دود پیر (72 ساعت +): 3500K-4500K، CCT یکنواخت: 3500K-4500K

اولویت: حتی پوشش به جای حداکثر شدت

طیف در این نقطه تقریباً معمولی است. با این حال، نور هنوز بیشتر از حد معمول پراکنده است. اطمینان حاصل کنید که فضای کار شما به طور یکنواخت توسط نور مصنوعی شما روشن می شود.

5.5 چه کاری نباید انجام داد: استفاده از"سفید گرم" (2700K)به تنهایی وضعیت را بدتر می کند.

رایج ترین خطا این یکی است. در تلاش برای "تطابق" با آسمان نارنجی، مردم به دنبال نورهای سفید گرم می روند. این موضوع را دو برابر جدی تر می کند. رنگ آبی لامپ های سفید گرم (2700K) در حال حاضر کم است. وقتی آنها را با یک روز دودی ترکیب می کنید، سطح نور آبی شما حتی بیشتر کاهش می یابد.
از چراغ هایی با CCT بالا و CRI بالا استفاده کنید. سعی نکنید با آسمان مطابقت داشته باشید. جبرانش کن

6. همه مه های جوی یکسان نیستند: دود در مقابل دیگران

دود منحصر به فرد است زیرا از نظر شیمیایی پیر می شود. مه و ابرها اینطور نیستند.

7. چگونه در هنگام وقوع دود مراقب کیفیت نور باشیم

7.1 نشانه های بصری: آنچه در آسمان در هر مرحله باید دید

تازه: آسمان نارنجی تا قهوه ای، خورشید نامرئی
انتقالی: آسمان طلایی، خورشید به سختی قابل مشاهده است

سالخورده: آسمان سفید، خورشید مه آلود و در عین حال قابل توجه

تفسیر سرنخ های بصری دشوار است. فقط از آنها برای حدس زدن سریع استفاده کنید.

7.2{1}}منابع فنی پایین: برنامه‌های تخمین CCT برای تلفن‌های هوشمند

CCT ممکن است از دوربین تلفن شما با استفاده از برنامه هایی مانند Colorimeter یا LightSpectrum Pro تخمین زده شود. اگرچه آنها درجه آزمایشگاهی- نیستند، اما برای تعیین اینکه آیا شما در 3500K یا 5000K هستید کافی هستند.

7.3 ابزارهای خبره: طیف سنج های قابل حمل

سرمایه‌گذاری روی یک طیف‌سنج دستی اگر مدیریت یک رشد تجاری یا یک استودیوی عکس را دارید، ارزشمند است. شما می توانید CCT، CRI و SPD کامل را با یک اندازه گیری بدست آورید. شما می توانید مرحله دقیق دود را تعیین کنید.

سوالات متداول

تماس بگیرید
کوین رائو

ایمیل:bwzm12@benweilighting.com

تلفن/واتساپ:+8619972563753