ΣΕΜΙΝΑΡΙΟ ΦΥΣΙΚΗΣ Η ακτινοβολία του νυχτερινού ουρανού από το υπεριώδες κενό ως το υπέρυθρο Επιμέλεια: Δρακοπούλου Ευαγγελία Αριθμός Μητρώου: 09103007 Επιβλέπων Καθηγητής: κ. Φωκίτης

ΠΟΥ ΟΦΕΙΛΕΤΑΙ Η ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΤΟΥ ΝΥΧΤΕΡΙΝΟΥ ΟΥΡΑΝΟΥ???

Το φαινόμενο της εκπομπής ακτινοβολίας από την ατμόσφαιρα τη νύχτα(airglow) αποτελεί μόνο μία από τις συνιστώσες του φωτός που υπάρχει στο νυχτερινό ουρανό. Οι άλλες είναι: To φως των άστρων Το σκεδαζόμενο φως του Ηλίου Το φως της Σελήνης Το διάχυτο γαλαξιακό φως Το φως από ανθρωπογενείς παράγοντες

Το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα περιλαμβάνει τις ακτίνες-γ, τις ακτίνες-Χ, το υπεριώδες (UV) , το ορατό (Visible),το υπέρυθρο (IR), τα μικροκύματα και τα ραδιοκύματα. Μελετάμε την περιοχή που αντιστοιχεί στα λ ~ 300 –2000 nm. 1Å = 10-10m = 0,1nm

ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΝΥΧΤΕΡΙΝΟΥ ΟΥΡΑΝΟΥ 1. Το ορατό φάσμα του νυχτερινού ουρανού οφείλεται : στις εκπομπές των ατόμων Ο και ΟΗ στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας καθώς και στην ακτινοβολία που προέρχεται από τη σελήνη. 2. Η υπέρυθρη ακτινοβολία που φτάνει στη γη ανήκει στο κοντινό υπέρυθρο (700-5000nm), καθώς η υπόλοιπη απορροφάται από τους υδρατμούς και το CO2 που περιέχονται στην ατμόσφαιρα. Η υπέρυθρη ακτινοβολία προέρχεται από τη θέρμανση των ατμοσφαιρών των πλανητών και των επιφανειών τους Οι πλανήτες εκπέμπουν ακτινοβολία που προέρχεται από την ανάκλαση της υπέρυθρης ακτινοβολίας του Ηλίου.

ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΝΥΧΤΕΡΙΝΟΥ ΟΥΡΑΝΟΥ 3. Η υπεριώδης ακτινοβολία προκαλείται από: e- ή e+ τα οποία διεγείρουν ή ιονίζουν τα μόρια της ατμόσφαιρας (κυρίως μόρια αζώτου) κατά τη διέλευσή τους από αυτή. (ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΟΣ ΦΘΟΡΙΣΜΟΣ) Κατά την αποδιέγερση προς τη θεμελιώδη στάθμη εκπέμπουν φωτόνια που ανήκουν στην περιοχή του φάσματος 300 – 450 nm. Ακτινοβολίες με μήκη κύματος λ<200 nm απορροφώνται από τα άτομα O2 ή N2 της ατμόσφαιρας γι’ αυτό χρησιμοποιείται ο όρος υπεριώδες κενό.

ΦΑΣΜΑ ΝΥΧΤΕΡΙΝΟΥ ΟΥΡΑΝΟΥ ΔΙΑΚΡΙΤΟ ΜΕΡΟΣ Κυριότερη κορυφή εκπομπής στο ορατό φάσμα στα 557,7nm. Πραγματοποιείται σε ύψη 90-100 km σύμφωνα με την αντίδραση: O + O + O → O2 + O(S1) O(S1) → Ο(3P) + hv Η διάσπαση του O2 + και η δημιουργία ατόμων Ο είτε στην 1S είτε στην 1D διεγερμένη στάθμη είναι υπεύθυνη για την εκπομπή του Ο στα 557,7nm και κυρίως στα 630,0 nm. Η κορυφή στα 630,0 nm ακολουθεί το μηχανισμό: O+ + O → O2 + + O O2 + + e → O + O(1S ή 1D) Οι εντονότερες εκπομπές του φάσματος, στην περιοχή του υπέρυθρου, είναι οι ζώνες ταλάντωσης-περιστροφής του OH: H + O → OH* + O2

ΦΑΣΜΑ ΝΥΧΤΕΡΙΝΟΥ ΟΥΡΑΝΟΥ Η διπλή γραμμή του Na στα 589,0 nm και στα 589,6 nm ακολουθεί το μηχανισμό: NaO + O → Na( 2P) + O2 ΣΥΝΕΧΕΣ ΜΕΡΟΣ Οφείλεται σε διάφορους μηχανισμούς, όπως ο σχηματισμός ΝΟ2 : NO + O → NO2 + hv Κορυφές του Ν στα 519,8 nm και 520,1 nm. Θεωρείται ότι προκύπτουν από παρόμοιο με το O+ μηχανισμό του ΝΟ+ .

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΕΣ ΔΙΑΤΑΞΕΙΣ ΠΟΥ ΧΡΗΣΜΟΠΟΙΟΥΝΤΑΙ SPECTRORADIOMETER

SPECTRORADIOMETER

ΑΝΙΧΝΕΥΤΕΣ ΠΟΥ ΧΡΣΙΜΟΠΟΙΟΥΝΤΑΙ ΣΤΕΡΕΑΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ (π.χ. υπεριώδες, υπέρυθρο) ΦΩΤΟΠΟΛΛΑΠΛΑΣΙΑΣΤΕΣ (π.χ. ορατό) ΚΑΙ ΣΝΔΥΑΣΜΟΙ ΑΝΙΧΝΕΥΤΩΝ

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΤΑΞΗ

ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΙΣ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΣΥΝΝΕΦΑ ΥΓΡΑΣΙΑ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΤΟΥ ΑΕΡΑ ΚΑΙΡΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΦΩΤΟΡΥΠΑΝΣΗ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΟ ΠΛΑΤΟΣ ΠΑΡΟΥΣΙΑ ΣΕΛΗΝΗΣ

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΕΣ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΜΑΡΤΙΟΥ & ΟΚΤΩΒΡΙΟΥ

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΕΣ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΙΟΥΝΙΟΥ

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΑΠΌ ΤΙΣ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ 450-700 nm : ελάχιστο: 4x10-12 Wcm-2sterad-110nm-1 χωρίς φεγγάρι, χωρίς σύννεφα μέγιστο: 4x10-10 Wcm-2sterad-110nm-1 με φεγγάρι, χωρίς σύννεφα 1000-1380 nm : ελάχιστο: 2x10-11 Wcm-2sterad-110nm-1 μέγιστο: 1x10-10 Wcm-2sterad-110nm-1 1400-1950 nm : ελάχιστο: 2x10-11 Wcm-2sterad-110nm-1 με φεγγάρι, χωρίς σύννεφα. Πολύ μικρή η συνεισφορά του φεγγαριού.

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΑΠΌ ΤΙΣ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ Οι μεταβολές στη μετρούμενη ακτινοβολία λόγω γεωγραφικού πλάτους λιγότερο σημαντικές από τις μεταβολές λόγω συννεφιάς, υγρασίας. Μεγάλη εξασθένιση για εκτεταμένη, πυκνή συννεφιά. Αυξομειώσεις στη ροή της παρατηρούμενης ακτινοβολίας ανάλογα με την κατανομή των νεφών. Ταυτόχρονες μετρήσεις σε διαφορετικά μέρη για την κατανόηση των μεταβολών στη ροή της παρατηρούμενης ακτινοβολίας συναρτήσει του γεωγραφικού πλάτους.

ΓΙΑΤΙ ΜΑΣ ΕΝΔΙΑΦΕΡΕΙ Η ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΤΟΥ ΝΥΧΤΕΡΙΝΟΥ ΟΥΡΑΝΟΥ?????? 1. ΠΗΓΗ ΘΟΡΥΒΟΥ ΣΕ ΚΑΘΕ ΕΙΔΟΥΣ ΑΣΤΡΟΝΙΜΙΚΕΣ ΚΑΙ ΑΛΛΕΣ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ (π.χ. πειράματα μελέτης κοσμικών ακτίνων) 2. ΜΕΤΡΩΝΤΑΣ ΕΞΑΓΟΝΤΑΙ ΠΟΛΥΤΙΜΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗ ΦΩΤΟΡΥΠΑΝΣΗ ΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ Λανθασμένα θα μπορούσε να πει κανείς ότι η Φωτορύπανση είναι άρρηκτα συνδεδεμένη με την ανάπτυξη που συνεπάγονται οι μεγάλες πόλεις. Όμως μελέτη που έγινε στην Αμερική έδειξε ότι μεγάλο μέρος του εξωτερικού φωτισμού πάει χαμένο διότι από κακή κατασκευή είτε από κακή τοποθέτηση το 30% του φωτός στοχεύει προς τον ουρανό. Αυτό αποτελεί την κύρια αιτία της Φωτορυπανσης.

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Progress in elementary particle cosmic ray physics, North-Holland Publishing Company Night Sky Radiant Sterance from 450 to 2000 nm, Mishri L. Vatsia, et al, Army Electronics Command Fort Belvoir Πειραματική Μελέτη του Φάσματος του Νυχτερινού Ουρανού για χρήση σε ανιχνευτές κοσμικών ακτίνων υπερυψηλών ενεργειών, διπλωματική εργασία του κ. Σπυρόπουλου Αντωνακάκη Νικόλαου Spectral and Broadband Longwave Downwelling Radiative Fluxes, Cloud Radiative Forcing, and Fractional Cloud Cover over the South Pole, Michael S. Town, Von Walden, Stephen G. Warren Αστρονομία στο Υπέρυθρο , Ινστιτούτο Αστρονομίας και Αστροφυσικής, Δρ. Μανώλης Ξυλούρης Φωτορύπανση και Αστρονομία, Diathlasis Auger Experiment could resolve the mystery of high energy cosmic rays, University of Chicago