دخان الهشيم وطيف ضوء النهار: كيف الطازجة مقابل. الدخان القديم يتغير مع مرور الوقت (وكيفية التعويض)

دخان حرائق الغابات وطيف ضوء النهار: كيف يتغير الضوء الطازج مقابل الدخان القديم مع مرور الوقت (وكيفية التعويض)

في اليوم الذي يكون فيه حريق هائل، عليك الخروج. إنها سماء برتقالية. حتى عند الظهر، يبدو الضوء وكأنه غروب الشمس. هذا هو المكان الذي يتوقف فيه معظم الناس. لكن هذا الضوء البرتقالي مكلف إذا قمت بتشغيل الألواح الشمسية، أو التقاط الصور لكسب لقمة العيش، أو زراعة النباتات في الداخل.

إن تغيير الدخان لضوء النهار ليس هو المشكلة الوحيدة. المشكلة هي أن ضوء النهار يتغير باستمرار بسبب الدخان. يختلف تأثير الدخان الطازج عن تأثير الدخان القديم-. علاوة على ذلك، لم تتم مناقشة ذلك في غالبية المقالات.

يتم تحقيق ثلاثة أشياء من خلال هذا الدليل:

يوضح تأثيرات الدخان الطازج على طيف الضوء باستخدام الأعداد الفعلية.

يفسر سبب اختلاف كمية الضوء الأزرق التي يمتصها الدخان مع مرور الوقت.

يوفر لك خطة إضاءة-بخطوة-خطوة حتى تتمكن من التعويض عنها

لنبدأ بما يمكنك رؤيته بالفعل.

1. أولاً، كيف يتأثر ضوء النهار بدخان حرائق الغابات الجديدة؟

1.1 التأثير المباشر: يبقى الضوء البرتقالي/الأحمر، ويتم حجب الضوء الأزرق

يحتوي ضوء الشمس على مزيج متوازن من جميع الأطوال الموجية المرئية في منتصف النهار تحت سماء صافية. ويتحول هذا التوازن بشكل كبير نحو اللون البرتقالي والأحمر عندما يكون هناك الكثير من الدخان.
لماذا؟ لأن الأطوال الموجية القصيرة (الأزرق والبنفسجي) تتناثر وتمتصها جزيئات الدخان بشكل متكرر أكثر بكثير من الأطوال الموجية الطويلة (البرتقالي والأحمر). إزالة الضوء الأزرق تجعل السماء تبدو برتقالية، وليس لأن الدخان برتقالي.

يبدو الأمر وكأنه وقت متأخر من بعد الظهر عندما تخرج في يوم ضبابي. الألوان خافتة. البيض لديهم مظهر العنبر. تلك هي النتيجة المباشرة.

1.2 البيانات الفعلية: قياسات مطياف الدخان الطازج (3440K، SPD Shift)

دعونا نضع بعض الأرقام عليه.
تم استخدام مطياف محمول للكشف عن ضوء النهار عند الظهر خلال حرائق الغابات في سبتمبر 2020 في بورتلاند، أوريغون. تتراوح درجة الحرارة النموذجية في منتصف النهار بين 5500 كلفن و6500 كلفن. انخفض إلى 3440 ألفًا عندما كان هناك الكثير من الدخان.

تشير الأطوال الموجية البنفسجي والأزرق وحتى بعض الأطوال الموجية الخضراء بوضوح إلى انخفاض في توزيع الطاقة الطيفية (SPD). تحرك الضوء في اتجاه580 نانومتر، لون كهرماني مشرق.

ليس من الضروري أن تتذكر الرقم 3440K. فقط ضع في اعتبارك أن جزءًا كبيرًا من اللون الأزرق والأخضر يتم التخلص منه بواسطة الدخان الطازج. ما تبقى هو العنبر، ساخن، ومنخفض الطاقة النباتية.

1.3 تشتت رايلي: تفسير لسبب إنتاج الدخان الرمادي للضوء الكهرماني

تشكل الجسيمات ذات اللون الرمادي والكربون- الدخان نفسه. فلماذا يأتي الضوء الكهرماني من الدخان الرمادي؟
تشتت رايلي. الأطوال الموجية الأطول (الأحمر) تتشتت بشكل أقل من الأطوال الموجية الأقصر (الأزرق). يتوزع الضوء الأزرق في كل الاتجاهات عندما ينتقل ضوء الشمس عبر طبقة كثيفة من جزيئات الدخان. جزء منه لا يصل أبدًا إلى الألواح الشمسية أو مقل العيون. غالبية الضوء الذي يمر عبره هو البرتقالي والأحمر.

يعمل الدخان كمرشح حاجب أزرق ضخم-معلق عبر السماء، إذا جاز التعبير. إنه ليس مرشحًا برتقاليًا. يتم القضاء على اللون الأزرق للتو.

ومع ذلك، يمكن تفسير تغير اللون فقط من خلال تشتت رايلي. ولا يتم تفسير كمية امتصاص الضوء الأزرق بها. يجب علينا فحص كيمياء الدخان من أجل القيام بذلك.

2. السؤال الذي لم تتم الإجابة عليه: لماذا يمتص الدخان الكثير من الضوء الأزرق؟

2.1 تقديم الممتص المهيمن، "الكربون البني الداكن" (d-BrC)

تختلف جزيئات الدخان عن بعضها البعض. بعضها عبارة عن سخام، أو كربون أسود. ويشكل الكربون العضوي بعضها. والسبب الرئيسي لامتصاص الدخان العالي للضوء الأزرق هو نوع معين من الكربون العضوي المعروف بالكربون البني الداكن (d-BrC).
وعلى النقيض من الكربون البني العادي، فإن d-BrC مقاوم للتبييض الضوئي وغير قابل للذوبان في الماء. ويستمر في امتصاص الضوء بينما يبقى في الغلاف الجوي. وفقًا لدراسة أجريت عام 2023 في مجلة Nature Geoscience، فإن d-BrC هو الممتص السائد للموجات القصيرة في أعمدة الدخان الناتجة عن حرائق الغابات في غرب الولايات المتحدة.

2.2 تم القياس: 3/4 من امتصاص الضوء الأزرق يساهم به d-BrC

أرقام ثابتة من نفس الدراسة:

ثلاثة أرباع -امتصاص الضوء المرئي القصير (الأزرق إلى الأخضر) يُعزى إلى d-BrC.

وهو مسؤول عن 50% من امتصاص الضوء المرئي الطويل (الأحمر).

الكربون الأسود ليس هو السبب الرئيسي لفقدان الضوء الأزرق الذي تلاحظه في يوم مليء بالدخان. ينشأ من d-BrC. هذه الجسيمات لزجة للغاية، صغيرة، وكروية. في الأدبيات العلمية، يشار إليها بشكل متكرر باسم "كرات القطران".

2.3 كرات القطران: جزيئات السماء العنبرية المجهرية

d-يظهر BrC كجسيمات زجاجية مستديرة عند عرضها تحت المجهر الإلكتروني. ويتراوح قطرها من 140 إلى 200 نانومتر. إنهم لا يحترقون فحسب؛ تتشكل أثناء النيران ذات درجات الحرارة المرتفعة-.

لماذا يجب أن تهتم؟ بسبب عناد كرات القطران. يستغرقون بعض الوقت للتبييض. يستمرون في امتصاص الضوء الأزرق لعدة أيام أثناء بقائهم في الغلاف الجوي. ولهذا السبب، قد تظل السماء الملبدة بالدخان برتقالية لفترة طويلة من الوقت. ولكن ليس إلى أجل غير مسمى.

3. يتغير الدخان بمرور الوقت: ما لا تخبرك به معظم المقالات

3.1 عملية الشيخوخة: تشتت الضوء-من (الأبيض) إلى الضوء-الامتصاص (البني)

لون الدخان الطازج بني. يعمل على تسخين الغلاف الجوي عن طريق امتصاص إشعاع الموجات القصيرة. ومع ذلك، يتفاعل الدخان مع المواد المؤكسدة مثل جذور OH وNO3 أثناء نضجه. يتغير التركيب الكيميائي. تبدأ الجزيئات في التشتت أكثر وامتصاصها بشكل أقل.
يتحول الدخان الأقدم إلى اللون الأبيض. لا يتم تسخين الهواء بنفس القدر. ويتوزع الضوء في كل اتجاه. بالنسبة للضوء الذي يصل إلى الأرض، فهذا مهم.

3.2 تم قياسها: تقليل امتصاص الضوء بنسبة تصل إلى 46%

بالمقارنة مع الدخان الطازج، يمكن للدخان القديم أن يقلل من امتصاص الضوء بنسبة تصل إلى 46٪، وفقًا لدراسة أجراها عام 2017 باحثون في جامعة واشنطن في سانت لويس (نُشرت في مجلة Environmental Science & Technology Letters).
وهذا تراجع كبير. بعد بضعة أيام، سيسمح نفس عمود الدخان الذي جعل سماءك برتقالية عند الظهيرة بمرور المزيد من الضوء الأزرق.

3.3 الجدول الزمني المرئي: تطور طيف ضوء النهار (0h → 24h → 72h+)

استناداً إلى القياسات الميدانية وأبحاث الشيخوخة المخبرية، فإن الجدول الزمني التالي هو تقريبي:
0-12 ساعة (دخان جديد): CCT بين 3400 كلفن و3800 كلفن. يتم كتم الأطوال الموجية الخضراء والزرقاء بقوة. يبدو أن السماء برتقالية إلى بنية. الشمس في كثير من الأحيان غير مرئية.

الشيخوخة المبكرة (12-24 ساعة): يرتفع CCT إلى 4000 ألف – 4500 ألف. القليل من الضوء الأزرق يعود. تتحول السماء إلى اللون الأصفر بدلاً من اللون البرتقالي.

24-72 ساعة (انتقالية): CCT بين 4500 ألف و5000 ألف. الضوء الأزرق لا يزال يتحسن. تبدو السماء بيضاء غامضة مع لمسة من اللون الأصفر.

يقترب CCT من 5000K-5500K بعد 72 ساعة (دخان قديم). على الرغم من أن الطيف أقرب إلى الطبيعي، إلا أن التشتت قد يؤدي إلى انخفاض في الكثافة الإجمالية.

يؤثر الطقس ونوع الحريق وكثافة الدخان على هذا الجدول الزمني. ومع ذلك، فإن الاتجاه هو نفسه دائمًا: الدخان القديم أكثر انتشارًا وأبيض، في حين أن الدخان الطازج أكثر برتقالية.

4. أهمية هذا الجدول الزمني لحياتك اليومية

4.1 للمزارعين والنباتات الداخلية:PPFDمنحنى الاسترداد والإسقاط

من أجل التطوير المدمج والتحكم في الثغور، تتطلب النباتات الضوء الأزرق. قد ينخفض ​​الضوء الأزرق بنسبة 60-70% في وجود الدخان الطازج. PPFD، أو كثافة تدفق الفوتون الضوئي، تنخفض في كثير من الأحيان بنسبة 30-50٪.
بالنسبة للمزارعين التجاريين، فإن ذلك يستلزم انخفاض الغلة، والتمدد، وتباطؤ النمو. والخبر السار هو أن PPFD يتعافى مع تقدم عمر الدخان. ومع ذلك، يستغرق الأمر وقتًا حتى يعود كل شيء إلى طبيعته. خلال الـ 48 ساعة الأولى، يجب عليك إجراء تعديلات يومية على الإضاءة الإضافية.

4.2 كابوس توازن اللون الأبيض الذي يتغير كل يوم بالنسبة للمصورين

يعتمد توازن اللون الأبيض التلقائي في الكاميرا على وجود مصدر الضوء بالقرب من D65 أو ضوء النهار. تقوم الكاميرا بالتصحيح الزائد عند 3440K عندما يكون هناك دخان جديد. تظهر الصور شديدة البرودة، وأحيانًا باللون الأرجواني.
والأسوأ من ذلك أن درجة حرارة اللون تختلف يوميًا. بحلول الساعة 2 ظهرًا، قد يكون توازن اللون الأبيض المخصص الذي تم ضبطه عند الساعة 10 صباحًا غير صحيح. استخدم بطاقة رمادية إذا كنت تقوم بالتصوير بالخارج أثناء حادث دخان. تحقق من توازن اللون الأبيض لديك كل بضع ساعات. وبدلاً من ذلك، قم بالتغيير إلى دليل كلفن وقم بإجراء التعديلات عندما ينضج الدخان.

4.3 لأصحاب الألواح الشمسية: التغيرات اليومية في فقدان الإنتاج

يتم تقليل الإشعاع الطبيعي المباشر (DNI) بشكل كبير عن طريق الدخان الطازج. لا يزال الضوء المنتشر من اللوحات الخاصة بك يولد بعض الطاقة، على الرغم من أن الناتج الإجمالي قد ينخفض ​​بنسبة 20-40%.

يتكثف الضوء المنتشر عندما ينضج الدخان ويصبح أكثر تناثرًا. ومع ذلك، حتى يختفي العمود، يبقى إجمالي الإشعاع أقل من المتوسط. راقب مخرجاتك اليومية. لن يكون من المفيد جدًا تنظيف الألواح بقوة أثناء حدوث الدخان. انتظر حتى يختفي الدخان.

4.4 للجميع: تأثير دخان الشيخوخة على النوم، والمزاج، والراحة البصرية

يمكن أن يجعلك الضوء الأزرق المنخفض ودرجة حرارة اللون المنخفضة تشعر بالنعاس وأقل استيقاظًا. هذا ليس الإبداع. يتم تنظيم إيقاعات الساعة البيولوجية بواسطة الضوء الأزرق. قد يرى جسمك الغسق إذا قضيت اليوم بأكمله في ضوء 3400 كلفن.
استخدم إضاءة 5000 كلفن خلال النهار للتعويض عن العمل في الداخل. سوف عيناك نقدر ذلك أيضا. القراءة في الضوء الكهرماني تؤدي إلى إجهاد عينيك بسرعة أكبر.

5. كيفية التعويض عن ذلك: خطة الإضاءة-المعتمدة على الوقت

5.1 الفكرة العامة: إعادة تقديم ما هو مفقود وفقًا للعمر

تبدو السماء دافئة، لذا لا تضيف الضوء الدافئ فقط. وهذا يؤدي إلى تفاقم المشكلة. إعادة تقديم الأطوال الموجية الزرقاء والخضراء التي تخلص منها الدخان.

ويجب أن يكون التعويض متناسباً مع مرحلة الدخان. مطلوب التصحيح الأكثر قوة للدخان الطازج. يتطلب الدخان الأقدم كمية أقل.

5.2 المرحلة 1: الدخان الطازج (0-24 ساعة): الملحق الأزرق +5000K-6500K ارتفاع CRI

CCT: بين 5000 ألف و6500 ألف

كري:> 90

الملحق الأزرق: إذا كنت تقوم بزراعة النباتات، أضف 450 نانومتر إضافية.

لماذا؟ يتم تقليل الضوء الأزرق بنسبة تزيد عن 50% عن طريق الدخان الطازج. لاستعادة تجسيد اللون وإعطاء النباتات اللون الأزرق الكافي، تحتاج إلى CCT عالي وCRI عالي.

5.3 المرحلة الثانية: الدخان الانتقالي (24-72 ساعة):الطيف الكاملCCT: من 4000 ألف إلى 5000 ألف

النوع: LED مع طيف كامل

بدأ الطيف في التحسن. المكملات الغذائية الزرقاء الثقيلة لم تعد ضرورية. عادةً ما يكون الضوء ذو الطيف الكامل-المناسب في منطقة 4000 كلفن - 5000 كلفن كافيًا.

5.4 المرحلة 3: الدخان القديم (72 ساعة+): 3500 ألف – 4500 ألف، CCT المتساوي: 3500 ألف – 4500 ألف

الأولوية: تغطية متساوية بدلاً من الحد الأقصى للكثافة

الطيف نموذجي تقريبًا في هذه المرحلة. ومع ذلك، لا يزال الضوء مشتتًا أكثر من المعتاد. تأكد من أن مساحة العمل الخاصة بك مضاءة بشكل متساوٍ بواسطة الإضاءة الاصطناعية.

5.5 ما لا يجب فعله: الاستخدام"الأبيض الدافئ" (2700 ألف)وحده سيجعل الوضع أسوأ.

الخطأ الأكثر شيوعا هو هذا واحد. في محاولة "لمطابقة" السماء البرتقالية، يستخدم الناس أضواء بيضاء دافئة. وهذا يجعل القضية خطيرة مضاعفة. اللون الأزرق للمصابيح البيضاء الدافئة (2700 كلفن) منخفض بالفعل. ينخفض ​​مستوى الضوء الأزرق لديك بشكل أكبر عندما تجمعهما مع يوم مليء بالدخان.
استفد من الأضواء ذات CCT العالي وCRI العالي. لا تحاول مطابقة السماء. تعويض عن ذلك.

6. ليس كل الضباب الجوي هو نفسه: الدخان مقابل الآخرين

الدخان فريد من نوعه لأنه يتقادم كيميائيا. الضباب والغيوم لا.

7. كيفية مراقبة جودة الضوء عند حدوث الدخان

7.1 الإشارات المرئية: ما يجب رؤيته في السماء في كل مرحلة

طازج: برتقالي إلى سماء بنية، شمس غير مرئية
انتقالية: سماء ذهبية، شمس بالكاد مرئية

العمر: سماء بيضاء، شمس ضبابية لكن ملحوظة

من الصعب تفسير القرائن البصرية. مجرد استخدامها لإجراء تخمين سريع.

7.2 موارد تقنية منخفضة-: تطبيقات تقدير CCT للهواتف الذكية

يمكن تقدير CCT من كاميرا هاتفك باستخدام تطبيقات مثل Colorimeter أو LightSpectrum Pro. على الرغم من أنها ليست من الدرجة المعملية-، إلا أنها كافية لتحديد ما إذا كنت عند 3500 ألف أو 5000 ألف.

7.3 أدوات الخبراء: أجهزة قياس الطيف المحمولة

يعد الاستثمار في مقياس الطيف المحمول أمرًا مفيدًا إذا كنت تدير مشروعًا تجاريًا أو استوديوًا للصور. يمكنك الحصول على CCT وCRI وSPD الكامل بقياس واحد. ستتمكن من تحديد المرحلة الدقيقة للدخان.

التعليمات

اتصال
كيفن راو

البريد الإلكتروني:bwzm12@benweilighting.com

هاتف/واتساب:+8619972563753