산불 연기와 일광 스펙트럼: 얼마나 신선한지 vs. 오래된 연기는 시간이 지남에 따라 빛을 변화시킵니다(및 보상 방법)

산불 연기 및 일광 스펙트럼: 신선한 연기와 오래된 연기가 시간이 지남에 따라 빛을 어떻게 변화시키는가(및 보상 방법)

산불이 나는 날에는 밖으로 나갑니다. 오렌지색 하늘이에요. 정오에도 빛은 일몰처럼 보입니다. 대부분의 사람들이 여기서 멈춥니다. 하지만 태양광 패널을 가동하거나, 생계를 위해 사진을 찍거나, 실내에서 식물을 재배하는 경우에는 그 주황색 빛이 비쌉니다.

연기로 인한 일광 변화만이 유일한 문제는 아닙니다. 문제는 일광이 연기에 의해 지속적으로 변경된다는 것입니다. 신선한 연기의 영향은 하루-오래된 연기의 영향과 다릅니다. 게다가, 이는 대부분의 논문에서 논의되지 않습니다.

이 가이드에서는 세 가지 작업을 수행합니다.

실제 숫자를 사용하여 빛 스펙트럼에 신선한 연기가 미치는 영향을 보여줍니다.

연기에 흡수되는 청색광의 양이 시간에 따라 달라지는 이유를 설명합니다.

귀하가 보완할 수 있도록 단계별{0}}별-조명 계획을 제공합니다.

실제로 볼 수 있는 것부터 시작해 보겠습니다.

1. 첫째, 새로운 산불 연기가 일광에 어떤 영향을 미치나요?

1.1 직접적인 영향: 주황색/빨간색 빛은 유지되고 파란색 빛은 차단됩니다.

햇빛은 맑은 하늘 아래 정오에 모든 가시 파장이 균형 있게 혼합되어 있습니다. 연기가 많을 때 그 균형은 주황색과 빨간색 쪽으로 급격하게 이동합니다.
왜? 짧은 파장(파란색과 보라색)은 긴 파장(주황색과 빨간색)보다 연기 입자에 의해 훨씬 더 자주 산란되고 흡수되기 때문입니다. 푸른 빛을 제거하면 하늘이 주황색으로 나타나는 것은 연기가 주황색이기 때문이 아닙니다.

흐릿한 날 밖에 나가면 마치 늦은 오후 같은 느낌이 듭니다. 색상이 차분해졌습니다. 백인은 호박색 외관을 가지고 있습니다. 그것이 직접적인 결과입니다.

1.2 실제 데이터: 신선한 연기 분광계 측정(3440K, SPD Shift)

그것에 몇 가지 수치를 넣어 봅시다.
2020년 9월 오리건주 포틀랜드에서 발생한 산불 당시 정오에 일광을 감지하기 위해 휴대용 분광계가 사용되었습니다. 일반적인 정오 온도는 5500K에서 6500K 사이입니다. 연기가 많이 나면 3440K까지 떨어졌습니다.

보라색, 파란색 및 일부 녹색 파장도 SPD(분광 출력 분포)의 감소를 명확하게 나타냅니다. 빛은 다음 방향으로 움직였다.580nm, 밝은 호박색입니다.

3440K라는 숫자는 기억할 필요가 없습니다. 파란색과 녹색의 상당 부분이 신선한 연기에 의해 제거된다는 점을 명심하세요. 남은 것은 호박색이고 가열되어 있으며 식물 에너지가 낮습니다.

1.3 레일리 산란: 회색 연기가 호박색 빛을 생성하는 이유에 대한 설명

회색 탄소- 기반 입자는 연기 자체를 구성합니다. 그렇다면 왜 호박색 빛이 회색 연기에서 나올 수 있습니까?
레일리 산란. 더 긴 파장(빨간색)은 더 짧은 파장(파란색)보다 산란이 적습니다. 햇빛이 촘촘한 연기 입자층을 통과할 때 청색광은 모든 방향으로 분산됩니다. 그것의 일부는 결코 태양 전지판이나 안구에 도달하지 않습니다. 통과하는 빛의 대부분은 주황색과 빨간색입니다.

연기는 하늘을 가로질러 매달린 거대한 파란색-차단 필터 역할을 합니다. 오렌지색 필터가 아닙니다. 파란색은 방금 제거되었습니다.

그러나 레일리 산란으로 색상 변화만 설명할 수 있습니다. 청색광 흡수량은 이것으로 설명되지 않습니다. 그러기 위해서는 연기의 화학적 성질을 조사해야 합니다.

2. 답이 없는 질문: 연기가 왜 그렇게 많은 청색광을 흡수합니까?

2.1 주요 흡수체인 "암갈색 탄소"(d-BrC) 소개

연기 입자는 서로 다릅니다. 일부는 그을음 또는 블랙 카본입니다. 유기 탄소가 그 중 일부를 구성합니다. 그리고 연기가 청색광을 많이 흡수하는 주요 원인은 암갈색 탄소(d-BrC)로 알려진 특정 종류의 유기 탄소입니다.
일반적인 갈색탄소와 달리 d-BrC는 광표백에 강하고 물에 불용성입니다. 대기 중에 남아 있으면서도 계속해서 빛을 흡수합니다. Nature Geoscience에 발표된 2023년 연구에 따르면, d-BrC는 미국 서부 산불 연기 기둥의 주요 단파 흡수체입니다.

2.2 측정됨: 청색광 흡수의 3/4가 d-BrC에 의해 기여됨

동일한 연구에서 나온 구체적인 수치:

짧은 가시광선 흡수(청색에서 녹색까지)의 3/4는 d-BrC에 기인합니다.

장가시광선(빨간색) 흡수의 50%를 담당합니다.

블랙 카본은 연기가 자욱한 날에 관찰되는 청색광 손실의 주요 원인이 아닙니다. d-BrC에서 유래합니다. 이 입자는 점성이 매우 높고 작으며 구형입니다. 과학 문헌에서는 종종 "타르 볼"이라고 불립니다.

2.3 타르 공: 호박색 하늘의 미세한 입자

d-BrC는 전자현미경으로 보면 둥글고 유리 같은 입자로 나타납니다. 직경은 140~200나노미터이다. 그들은 단지 연기가 나지 않습니다. 고온-화염 중에 형성됩니다.

왜 젠장해야합니까? 타르볼의 고집 때문이다. 표백하는 데 시간이 걸립니다. 그들은 대기에 남아 있는 동안 며칠 동안 계속해서 청색광을 흡수합니다. 이러한 이유로 연기가 자욱한 하늘은 상당한 시간 동안 주황색으로 유지될 수 있습니다. 그러나 무기한은 아닙니다.

3. 시간에 따른 연기 변화: 대부분의 기사에서 알려주지 않는 것

3.1 노화 과정: 빛-산란(흰색)에서 빛-흡수(갈색)으로

신선한 연기의 색은 갈색입니다. 단파 복사를 흡수하여 대기를 따뜻하게 합니다. 그러나 연기는 성숙되면서 OH 및 NO3 라디칼과 같은 산화제와 반응합니다. 화학적 구성이 변화합니다. 입자는 더 많이 분산되고 덜 흡수되기 시작합니다.
오래된 연기는 흰색으로 변합니다. 공기는 그만큼 따뜻해지지 않습니다. 빛은 모든 방향으로 분산됩니다. 지구에 도달하는 빛에는 이것이 중요합니다.

3.2 측정: 최대 46%의 빛 흡수 감소

세인트루이스에 있는 워싱턴 대학교 연구원들이 진행한 2017년 연구에 따르면 신선한 연기와 비교하여 오래된 연기는 빛 흡수를 최대 46%까지 낮출 수 있습니다(Environmental Science & Technology Letters에 게재).
그것은 엄청난 감소입니다. 며칠 후에는 정오의 하늘을 주황색으로 만든 동일한 연기 기둥이 더 많은 푸른 빛을 통과하게 할 것입니다.

3.3 시각적 타임라인: 일광 스펙트럼의 진화(0h → 24h → 72h+)

현장 측정 및 실험실 노화 연구를 바탕으로 대략적인 시간표는 다음과 같습니다.
0~12시간(새 연기): 3400K~3800K 사이의 CCT. 녹색 및 파란색 파장은 강하게 음소거됩니다. 하늘은 주황색에서 갈색으로 보입니다. 태양은 자주 보이지 않습니다.

조기 노화(12~24시간): CCT가 4000K~4500K로 상승합니다. 약간의 푸른 빛이 다시 나타납니다. 하늘이 주황색이 아닌 노란색으로 변합니다.

24~72시간(전환): 4500K~5000K 사이의 CCT. 블루라이트는 점점 좋아지고 있습니다. 하늘은 노란색이 살짝 가미된 흐릿한 흰색으로 보입니다.

CCT는 72시간 후에 5000K~5500K에 접근합니다(오래된 연기). 스펙트럼이 정상에 더 가깝더라도 산란으로 인해 총 강도가 감소할 수 있습니다.

날씨, 화재 유형, 연기 밀도 모두 이 시간표에 영향을 미칩니다. 그러나 방향은 항상 동일합니다. 오래된 연기는 더욱 확산되고 흰색인 반면, 신선한 연기는 주황색에 가깝습니다.

4. 일상생활에서 이 타임라인의 중요성

4.1 재배자 및 실내 식물의 경우:PPFD회복 및 하락 곡선

컴팩트한 성장과 기공 조절을 위해 식물에는 청색광이 필요합니다. 새로운 연기가 있으면 청색광이 60~70% 감소할 수 있습니다. PPFD(광합성 광자속 밀도)는 종종 30~50% 감소합니다.
상업용 재배자의 경우 이는 수확량 감소, 스트레칭 및 성장 둔화를 수반합니다. 좋은 소식은 PPFD가 연기가 노화됨에 따라 회복된다는 것입니다. 그러나 모든 것이 정상으로 돌아오려면 시간이 걸립니다. 처음 48시간 동안 매일 보조 조명을 조정해야 합니다.

4.2 사진가들에게 매일 바뀌는 화이트 밸런스 악몽

카메라의 자동 화이트 밸런스는 D65 또는 일광에 가까운 광원에 따라 결정됩니다. 새로운 연기가 있으면 카메라는 3440K에서 과도하게 보정합니다. 이미지는 지나치게 차갑게 나타나며 때로는 보라색으로 나타나기도 합니다.
더 나쁜 것은 색온도가 매일 다르다는 것입니다. 오후 2시가 되면 오전 10시에 설정된 사용자 정의 화이트 밸런스가 정확하지 않을 수 있습니다. 연기가 발생하는 동안 야외에서 촬영하는 경우 그레이 카드를 사용하십시오. 몇 시간마다 화이트 밸런스를 확인하십시오. 또는 수동 켈빈으로 변경하고 연기가 성숙해짐에 따라 조정합니다.

4.3 태양광 패널 소유자의 경우: 출력 손실의 일일 변화

DNI(직접 일반 방사 조도)는 신선한 연기에 의해 크게 감소됩니다. 패널의 확산광은 여전히 ​​약간의 전력을 생성하지만 전체 출력은 20~40% 감소할 수 있습니다.

연기가 성숙해지고 산란이 많아짐에 따라 확산광은 더욱 강해집니다. 그러나 연기가 사라질 때까지 총 방사조도는 평균 이하로 유지됩니다. 일상적인 결과를 주시하십시오. 연기가 발생하는 동안 패널을 세게 청소하는 것은 별로 도움이 되지 않습니다. 연기가 걷힐 때까지 기다리십시오.

4.4 모든 사람을 위한: 노화된 연기가 수면, 기분 및 시각적 편안함에 미치는 영향

낮은 블루라이트와 낮은 색온도로 인해 졸음이 느껴지고 잠이 덜 깰 수 있습니다. 그건 창의성이 아닙니다. 일주기 리듬은 청색광에 의해 조절됩니다. 하루 종일 3400K 조명에서 시간을 보내면 몸에서 황혼이 보일 수 있습니다.
낮에는 5000K 조명을 사용하여 실내 작업을 보완하세요. 당신의 눈도 그것을 높이 평가할 것입니다. 황색 빛으로 책을 읽으면 눈이 더 빨리 피로해집니다.

5. 보완 방법: 시간-기반 조명 계획

5.1 종합 아이디어: 시대에 따라 부족한 부분을 다시 도입

하늘은 따뜻해 보이므로 따뜻한 빛만 추가하지 마십시오. 이는 문제를 더욱 악화시킵니다. 연기가 제거된 파란색과 녹색 파장을 다시 도입합니다.

보상은 연기 단계에 맞춰 이루어져야 합니다. 신선한 연기를 위해서는 가장 강력한 정류가 필요합니다. 오래된 연기에는 더 적은 양이 필요합니다.

5.2 1단계: 신선한 연기(0~24시간): 파란색 보충제 +5000K~6500K 높은 CRI

CCT: 5000K에서 6500K 사이

크리티컬: > 90

파란색 보충: 식물을 재배하는 경우 450nm를 추가로 추가합니다.

왜? 신선한 연기에 의해 블루라이트가 50% 이상 감소합니다. 연색성을 복원하고 식물에 적절한 파란색을 제공하려면 높은 CCT와 높은 CRI가 필요합니다.

5.3 2단계: 과도기 연기(24~72시간):전체 스펙트럼CCT: 4000K~5000K

유형: 전체 스펙트럼을 갖춘 LED

스펙트럼이 개선되기 시작했습니다. 무거운 파란색 보충제는 더 이상 필요하지 않습니다. 일반적으로 4,000K~5,000K 영역의 괜찮은 전체{2}}스펙트럼 조명이 적합합니다.

5.4 3단계: 오래된 연기(72시간 이상): 3500K–4500K, 균일성 CCT: 3500K–4500K

우선순위: 최대 강도보다는 균일한 적용 범위

이 시점에서는 스펙트럼이 거의 일반적입니다. 하지만 빛은 여전히 ​​평소보다 더 분산되어 있습니다. 작업 공간이 인공 조명으로 고르게 조명되는지 확인하세요.

5.5 하지 말아야 할 것: 사용"따뜻한 흰색"(2700K)혼자서 상황을 악화시킬 것입니다.

가장 자주 발생하는 오류는 바로 이것입니다. 주황색 하늘과 "맞추기" 위해 사람들은 따뜻한 흰색 조명을 찾습니다. 그러면 문제가 두 배로 심각해집니다. 온백색 전구(2700K)의 파란색은 이미 낮습니다. 연기가 자욱한 날과 블루라이트를 결합하면 블루라이트 수준이 더욱 감소합니다.
CCT가 높고 CRI가 높은 조명을 사용하십시오. 하늘에 맞추려고 하지 마세요. 그것을 보상하십시오.

6. 모든 대기 안개가 동일한 것은 아닙니다: 연기 대 다른 안개

연기는 화학적으로 노화되기 때문에 독특합니다. 안개와 구름은 그렇지 않습니다.

7. 연기가 발생할 때 빛의 품질을 감시하는 방법

7.1 시각적 단서: 모든 단계에서 하늘에서 볼 수 있는 것

신선함: 주황색에서 갈색 하늘, 보이지 않는 태양
과도기: 황금빛 하늘, 거의 눈에 띄지 않는 태양

노화: 하얀 하늘, 흐릿하지만 눈에 띄는 태양

시각적 단서는 해석하기 어렵습니다. 빠른 추측을 위해 그것들을 사용하십시오.

7.2 낮은-기술 리소스: 스마트폰용 CCT 추정 앱

CCT는 Colorimeter 또는 LightSpectrum Pro와 같은 앱을 사용하여 휴대폰 카메라에서 추정할 수 있습니다. 실험실 수준은 아니지만{1}}3,500K인지 5,000K인지 판단하는 데는 충분합니다.

7.3 전문가 장비: 휴대용 분광계

상업 시설이나 사진 스튜디오를 관리하는 경우 휴대용 분광계에 투자하는 것이 좋습니다. 한 번의 측정으로 CCT, CRI 및 전체 SPD를 얻을 수 있습니다. 연기의 정확한 단계를 확인할 수 있습니다.

FAQ

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