विसरित आकाश विकिरण

विसरित आकाश विकिरण पृथ्वी के वायुमंडल में अणुओं या कणों द्वारा प्रत्यक्ष रूप से सौर किरण से प्रसारित होने के पश्चात पृथ्वी की सतह पर पहुंचने वाली सौर विकिरण है। इसे आकाश विकिरण भी कहा जाता है, इस प्रकार यह आकाश के रंग परिवर्तित करने की निर्धारक प्रक्रिया हैं। सूर्य के कुल प्रकाश की प्रत्यक्ष घटना विकिरण का लगभग 23% प्रत्यक्ष सौर किरण से वायुमंडल में विसरित होने से पृथक हो जाता है, इस राशि का घटना विकिरण लगभग दो-तिहाई रूप से अंतत: फोटोन प्रसार प्रकाशिक विकिरण के रूप में पृथ्वी पर पहुँचता है।

वायुमंडल में प्रमुख विकिरण प्रकीर्णन प्रक्रियाएं रेले विसरण और एमआई विसरण हैं, वे तन्यता युक्त प्रकीर्णन हैं, जिसका अर्थ है कि प्रकाश का फोटॉन अवशोषित किए बिना और तरंग दैर्ध्य को बदले बिना अपने पथ से विचलित हो सकता है।

घने आकाश के नीचे, कोई सीधी धूप नहीं होती है, और सभी प्रकाश विसरित प्रकाशिक विकिरण से उत्पन्न होते हैं।

फिलीपींस ज्वालामुखी माउंट पिनातुबो (जून 1991 में) और अन्य अध्ययनों के विस्फोट के पश्चात विश्लेषण से आगे बढ़ते हुए: विसरित प्रकाशिक, इसकी आंतरिक संरचना और व्यवहार के कारण, चंदवा के नीचे के पत्तों को प्रकाशित कर सकता है, अन्यथा इस स्थिति की तुलना में अधिक कुशल कुल पूरे पौधे प्रकाश संश्लेषण की अनुमति देता है, यह सीधे सूर्य के प्रकाश के साथ पूर्ण रूप से स्पष्ट आसमान के प्रभाव के विपरीत है, जो नीचे की पत्तियों पर छाया डालता है और इस प्रकार पौधों की प्रकाश संश्लेषण को शीर्ष चंदवा परत तक सीमित कर देता है, इसके लिए विसरित प्रकाशिक प्रभाव का अध्ययन कर सकते हैं।

रंग
पृथ्वी का वातावरण|पृथ्वी का वायुमंडल लंबी तरंग दैर्ध्य की तुलना में कम तरंगदैर्घ्य वाले प्रकाश को अधिक कुशलता से विसरित करता है। क्योंकि इसकी तरंग दैर्ध्य कम होती है, इस प्रकार नीले प्रकाश की तरंग तरंग दैर्ध्य लंबी होने के साथ प्रकाशिकी के फलस्वरूप लाल या हरे रंग की तुलना में अधिक मजबूती से प्रसारित होती है। इसलिए, परिणाम यह है कि जब आकाश को सीधे आपतित सूर्य के प्रकाश से दूर देखा जाता है, तो मानव आँख को आकाश नीला दिखाई देता है। इस प्रकार यह माना गया हैं कि रंगों की मोनोक्रोमैटिक ब्लू (वेवलेंथ पर) द्वारा प्रस्तुत किए गए समान है, इसके आधार पर 474–476 nm) सफेद प्रकाशिकी के साथ मिश्रित, अर्ताथ संतृप्ति (रंग सिद्धांत) नीली प्रकाशिकी के समान हैं। इस प्रकार 1871 में रेले द्वारा नीले रंग की व्याख्या भौतिकी में समस्याओं को हल करने के लिए आयामी विश्लेषण लागू करने का प्रसिद्ध उदाहरण है।

प्रकीर्णन और अवशोषण वायुमंडल द्वारा सूर्य के प्रकाश के विकिरण के क्षीणन के प्रमुख कारण हैं। विसरण घटना विकिरण के तरंग दैर्ध्य के कण आकार (वायुमंडल में कणों के) के अनुपात के फलन के रूप में भिन्न होता है। जब यह अनुपात लगभग एक-दसवें से कम होता है, तो रेले विसरण होता है। इस स्थिति में, प्रकीर्णन गुणांक तरंग दैर्ध्य की चौथी शक्ति के साथ व्युत्क्रमानुपाती रूप से भिन्न होता है। बड़े अनुपात में प्रकीर्णन अधिक जटिल फैशन में भिन्न होता है, जैसा कि मी विसरण द्वारा गोलाकार कणों के लिए वर्णित है। इस प्रकार ज्यामितीय प्रकाशिकी के नियम उच्च पर लागू होने लगते हैं।

सूर्योदय या सूर्यास्त का अनुभव करने वाले किसी भी वैश्विक स्थल पर प्रतिदिन, दृश्यमान सूर्य के प्रकाश की अधिकांश सौर किरणें पृथ्वी की सतह पर वृत्तों की लगभग स्पर्श रेखाओं तक पहुँचती हैं। यहां सूरज की प्रकाशिकी वायु द्रव्यमान (खगोल विज्ञान) का ऑप्टिकल पथ ऑप्टिकल पथ की लंबाई है, जैसे कि नीले या हरे रंग की प्रकाशिकी का अधिकतर दृश्य दृश्य प्रकाश की रेखा से दूर विसरित होता है। यह घटना सूर्य की किरणों को छोड़ देती है, और बादलों को वे प्रकाशित करते हैं, रंगों में बहुतायत से नारंगी-से-लाल, जो कि सूर्यास्त या सूर्योदय को देखते समय देखते हैं।

उदाहरण के लिए, सूर्य के चरम पर, दिन के उजाले में, रेले के प्रकीर्णन के कारण आकाश नीला होता है, जिसमें दो परमाणुओंवाला गैसें नाइट्रोजन भी सम्मिलित होती हैं। और ऑक्सीजन  को सूर्यास्त के समीप होने पर और विशेष रूप से गोधूलि के समय, ओजोन द्वारा छप्पुइस अवशोषण  शाम के आकाश में नीले घंटे को बनाए रखने में महत्वपूर्ण योगदान देता है।

ओवरकास्ट आकाश के नीचे
बादल से ढके आसमान के नीचे अनिवार्य रूप से कोई सीधी धूप नहीं होती है, इसलिए सभी प्रकाश तब विसरित आकाश विकिरण होते हैं। प्रकाश का प्रवाह बहुत अधिक तरंग दैर्ध्य पर निर्भर नहीं होता है क्योंकि बादल की बूंदें प्रकाश की तरंग दैर्ध्य से बड़ी होती हैं और लगभग समान रूप से विसरित होता हैं। प्रकाश इस प्रकार विसरित हो गया हैं कि किसी गिलास के समान पारदर्शिता और पारभासी बादलों से गुजरता है। इस प्रकार इसकी तीव्रता किसी पर्वतमाला से $1/6$ अपेक्षाकृत पतले बादलों के लिए सीधी धूप $1/1000$ घने तूफानी बादलों के उच्चतम स्तर के अनुसार सीधी धूप के रूप में प्रकट होती हैं।

कुल विकिरण के भाग के रूप में
कुल सौर विकिरण के लिए समीकरणों में से है:
 * $$H_t= H_b R_b + H_d R_d + (H_b+H_d) R_r $$

जहां Hbकिरण विकिरण विकिरण है, Rbकिरण विकिरण के लिए प्रवणता कारक है, Hd का विसरित होना मुख्यतः विकिरण विकिरण है,और इसी प्रकार Rd विसरित विकिरण के लिए प्रवणता कारक है और Rr परावर्तित विकिरण के लिए प्रवणता कारक है।

Rbद्वारा दिया गया है:


 * $$R_b=\frac{\sin(\delta) \sin(\phi-\beta)+ \cos(\delta)\cos(h) \cos(\phi-\beta)}{\sin(\delta) \sin(\phi)+ \cos(\delta)\cos(h) \cos(\phi)}$$

जहां δ सौर दिक्पात है, Φ अक्षांश है, β क्षैतिज से कोण है और h सौर घंटा कोण है।

Rdद्वारा दिया गया है:


 * $$R_d=\frac{1+\cos(\beta)}{2}$$

और Rrद्वारा:


 * $$R_r=\frac{\rho(1-\cos(\beta))}{2}$$

जहां ρ सतह की परावर्तकता है।

कृषि और माउंट पिनातुबो का विस्फोट
जून 1991 में फिलीपींस ज्वालामुखी - पर्वत पिनाटूबो का विस्फोट मुख्य रूप से बाहर निकल गया हैं, जिसके लिए 10 km3 मैग्मा और 17,000,000 मीट्रिक टन (17 किलोग्राम एसआई गुणक) सल्फर डाइऑक्साइड SO2 हवा में, कुल SO2 का दस गुना अधिक कुवैती तेल की आग के रूप में, अधिकांशतः विस्फोटक प्लिनियन विस्फोट के समय 15 जून, 1991 की प्लिनियन/अल्ट्रा-प्लिनियन घटना, ज्वालामुखीय सर्दी का निर्माण या वैश्विक समताप मंडल SO2 धुंध की परत जो वर्षों तक बनी रही थी। इसके परिणामस्वरूप वैश्विक औसत तापमान लगभग 0.5 C-change से गिर गया था। चूँकि ज्वालामुखी की राख तेजी से वातावरण से बाहर गिरती है, इसके परिणामस्वरूप ऋणात्मक कृषि, विस्फोट के प्रभाव अधिकतम सीमा तक तत्काल थे और विस्फोट के समीप अपेक्षाकृत छोटे क्षेत्र में स्थानीयकृत थे, जिसके परिणामस्वरूप मोटी राख का आवरण था। चूंकि वैश्विक स्तर पर, समग्र सौर विकिरण में कई महीनों की 5% की गिरावट और प्रत्यक्ष सूर्य के प्रकाश में 30% की कमी के अतिरिक्त, वैश्विक कृषि पर कोई ऋणात्मक प्रभाव नहीं पड़ा था।  यहाँ पर मुख्य बात यह है कि 3-4 वर्ष में बोरियल वन क्षेत्रों को छोड़कर वैश्विक कृषि उत्पादकता और वानिकी विकास में वृद्धि देखी गई। इस खोज का अर्थ यह था कि प्रारंभ में कार्बन डाईऑक्साइड (CO2) भर रहा था वातावरण देखा गया था, जिसे कीलिंग वक्र के रूप में जाना जाता है। इसने कई वैज्ञानिकों को यह मानने के लिए प्रेरित किया कि कमी पृथ्वी के तापमान के कम होने के कारण थी, और इसके साथ, पौधे और मिट्टी के पारिस्थितिकी तंत्र श्वसन में मंदी, ज्वालामुखी धुंध परत से वैश्विक कृषि पर हानिकारक प्रभाव का संकेत मिलता है। चूंकि इसकी खोज करने पर, कार्बन डाइऑक्साइड के वातावरण में भरने की दर में कमी इस परिकल्पना से मेल नहीं खाती थी कि पौधों की श्वसन दर में गिरावट आई थी। इसके अतिरिक्त लाभप्रद विसंगति अपेक्षाकृत मजबूती से थी, जिसके अनुसार विकास/शुद्ध प्राथमिक उत्पादन में अभूतपूर्व वृद्धि से जुड़ा हुआ है, वैश्विक पौधों का जीवन, जिसके परिणामस्वरूप वैश्विक प्रकाश संश्लेषण के कार्बन सिंक प्रभाव में वृद्धि हुई है। इस प्रकार पौधों की वृद्धि में वृद्धि जिस तंत्र द्वारा संभव थी, वह यह थी कि प्रत्यक्ष सूर्य के प्रकाश में 30% की कमी को परावर्तन प्रसार सूर्य के प्रकाश की मात्रा में वृद्धि या वृद्धि के रूप में भी व्यक्त किया जा सकता है।

विसरित प्रकाशिक प्रभाव
यह विसरित प्रकाशिक, इसकी आंतरिक प्रकृति के कारण, अंडर-कैनोपी (जीव विज्ञान) पत्तियों को प्रकाशित कर सकता है, जो अन्यथा स्थिति की तुलना में अधिक कुशल कुल-पौधे प्रकाश संश्लेषण की अनुमति देता है। इस प्रकार वनस्पति सतहों से बाष्पीकरणीय शीतलन भी बढ़ा रहा है। इसके बिल्कुल विपरीत इसे पूर्ण रूप से साफ आसमान और उससे निकलने वाली सीधी धूप के लिए, निचली मंजिलों की पत्तियों पर छाया डाली जाती है, जिससे पौधे की प्रकाश संश्लेषण की क्रिया शीर्ष इस परत तक सीमित हो जाती है। इस प्रकार ज्वालामुखी धुंध की परत से वैश्विक कृषि में यह वृद्धि स्वाभाविक रूप से अन्य एरोसोल के उत्पाद के रूप में भी होती है जो ज्वालामुखियों द्वारा उत्सर्जित नहीं होते हैं, जैसे कि मध्यम रूप से गाढ़ा धुआं लोड करने वाला प्रदूषण, ही तंत्र के रूप में, एरोसोल प्रत्यक्ष विकिरण प्रभाव दोनों के पीछे है।

यह भी देखें

 * वायुमंडलीय विवर्तन
 * हवाई दृष्टिकोण
 * सायनोमीटर
 * दिन का प्रकाश
 * रात के समय हवा की चमक
 * रेले स्कैटरिंग
 * रेले स्काई मॉडल
 * धूप की अवधि
 * सूर्यास्त का रंग
 * सूर्योदय का रंग
 * टिंडल प्रभाव

बाहरी संबंध

 * Dr. C. V. Raman lecture: Why is the sky blue?
 * Why is the sky blue?
 * Blue Sky and Rayleigh Scattering
 * Atmospheric Optics (.pdf), Dr. Craig Bohren