สเปกตรัมควันไฟป่าและแสงกลางวัน: สดแค่ไหนเทียบกับ ควันไฟที่แก่ชราเปลี่ยนแสงเมื่อเวลาผ่านไป (และวิธีชดเชย)

ควันไฟป่าและสเปกตรัมแสงกลางวัน: ควันไฟใหม่และควันเก่าเปลี่ยนแปลงแสงอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป (และวิธีชดเชย)

ในวันที่เกิดไฟป่าให้ออกไปข้างนอก เป็นท้องฟ้าสีส้ม แม้ในเวลาเที่ยงวันแสงก็ดูเหมือนพระอาทิตย์ตกดิน นั่นคือสิ่งที่คนส่วนใหญ่หยุด แต่แสงสีส้มนั้นมีราคาแพงหากคุณใช้แผงโซลาร์เซลล์ ถ่ายภาพเพื่อหาเลี้ยงชีพ หรือปลูกต้นไม้ในบ้าน

การเปลี่ยนแปลงของแสงกลางวันของควันไม่ได้เป็นเพียงปัญหาเดียว ปัญหาคือแสงกลางวันมีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาจากควัน ผลกระทบจากควันสดแตกต่างจากควันเก่า- นอกจากนี้ ยังไม่มีการกล่าวถึงในเอกสารส่วนใหญ่

คู่มือนี้ช่วยให้บรรลุผลสำเร็จสามประการ:

แสดงให้เห็นถึงผลกระทบของควันสดต่อสเปกตรัมแสงโดยใช้ตัวเลขจริง

อธิบายว่าทำไมปริมาณแสงสีน้ำเงินที่ควันดูดซับจึงแปรผันตามเวลา

จัดเตรียมแผนการส่องสว่างแบบทีละขั้นตอน-โดย-เพื่อให้คุณชดเชยได้

เริ่มจากสิ่งที่คุณเห็นจริง ๆ กันก่อน

1. ประการแรก แสงกลางวันได้รับผลกระทบจากควันไฟป่าชนิดใหม่อย่างไร

1.1 ผลกระทบโดยตรง: แสงสีส้ม/แดงยังคงอยู่ แสงสีน้ำเงินถูกบล็อก

แสงอาทิตย์มีส่วนผสมที่สมดุลของความยาวคลื่นที่มองเห็นได้ทั้งหมดในช่วงเที่ยงวันภายใต้ท้องฟ้าที่แจ่มใส ความสมดุลนั้นจะเปลี่ยนไปอย่างมากเป็นสีส้มและสีแดงเมื่อมีควันจำนวนมาก
ทำไม เนื่องจากความยาวคลื่นสั้น (สีน้ำเงินและสีม่วง) ถูกกระจายและดูดซับโดยอนุภาคควันบ่อยกว่าความยาวคลื่นยาว (สีส้มและสีแดง) การกำจัดแสงสีน้ำเงินจะทำให้ท้องฟ้าเป็นสีส้ม ไม่ใช่เพราะควันเป็นสีส้ม

รู้สึกเหมือนเป็นช่วงบ่ายเมื่อคุณก้าวออกไปข้างนอกในวันที่ฟ้าครึ้ม สีจะจางลง คนผิวขาวมีลักษณะเป็นสีเหลืองอำพัน นั่นคือผลโดยตรง

1.2 ข้อมูลจริง: การตรวจวัดสเปกโตรมิเตอร์ควันสด (3440K, SPD Shift)

ลองใส่ตัวเลขบางอย่างลงไป
สเปกโตรมิเตอร์แบบพกพาถูกใช้เพื่อตรวจจับแสงในเวลาเที่ยงวันระหว่างเหตุการณ์ไฟป่าในเดือนกันยายน 2020 ในพอร์ตแลนด์ รัฐออริกอน อุณหภูมิเที่ยงวันโดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 5500K ถึง 6500K มันลดลงเหลือ 3440K เมื่อมีควันมาก

ความยาวคลื่นสีม่วง สีน้ำเงิน และแม้แต่สีเขียวบางส่วนบ่งชี้อย่างชัดเจนถึงการลดลงของการกระจายพลังงานสเปกตรัม (SPD) แสงนั้นเคลื่อนไปในทิศทางของ580 นาโนเมตร, สีเหลืองอำพันที่สดใส

คุณไม่จำเป็นต้องจำหมายเลข 3440K เพียงจำไว้ว่าส่วนสำคัญของสีน้ำเงินและเขียวจะถูกกำจัดโดยควันสด สิ่งที่เหลืออยู่คืออำพัน ได้รับความร้อน และมีพลังงานจากพืชน้อย

1.3 การกระเจิงของเรย์ลี: คำอธิบายว่าเหตุใดควันสีเทาจึงสร้างแสงสีเหลืองอำพัน

อนุภาคที่มีคาร์บอนเป็นสีเทา-ประกอบขึ้นเป็นควัน แล้วเหตุใดแสงสีเหลืองอำพันจึงมาจากควันสีเทาได้?
การกระเจิงของเรย์ลีห์ ความยาวคลื่นที่ยาวกว่า (สีแดง) กระจายน้อยกว่าความยาวคลื่นที่สั้นกว่า (สีน้ำเงิน) แสงสีฟ้าจะกระจายไปทุกทิศทุกทางเมื่อแสงแดดเดินทางผ่านชั้นควันหนาทึบ ส่วนหนึ่งไม่เคยส่งไปยังแผงโซลาร์เซลล์หรือลูกตาของคุณ แสงที่ลอดผ่านส่วนใหญ่เป็นสีส้มและสีแดง

ควันทำหน้าที่เป็นตัวกรองกั้นสีน้ำเงินขนาดใหญ่-ที่ลอยไปทั่วท้องฟ้า เพื่อให้เป็นไปในทิศทางหนึ่ง ไม่ใช่ฟิลเตอร์สีส้ม สีน้ำเงินเพิ่งถูกกำจัดออกไป

อย่างไรก็ตาม มีเพียงการเปลี่ยนสีเท่านั้นที่สามารถอธิบายได้โดยการกระเจิงของเรย์ลีห์ ไม่สามารถอธิบายปริมาณการดูดกลืนแสงสีน้ำเงินได้ เราต้องตรวจสอบเคมีของควันเพื่อที่จะทำเช่นนั้น

2. คำถามที่ไม่มีคำตอบ: เหตุใดควันจึงดูดซับแสงสีน้ำเงินได้มาก

2.1 การแนะนำตัวดูดซับที่โดดเด่น "คาร์บอนสีน้ำตาลเข้ม" (d-BrC)

อนุภาคควันแตกต่างกัน บางชนิดเป็นเขม่าหรือคาร์บอนดำ คาร์บอนอินทรีย์ประกอบด้วยบางส่วน และสาเหตุหลักของการดูดกลืนแสงสีน้ำเงินในระดับสูงของควันก็คือคาร์บอนอินทรีย์ชนิดหนึ่งที่เรียกว่าคาร์บอนสีน้ำตาลเข้ม (d-BrC)
ตรงกันข้ามกับคาร์บอนสีน้ำตาลทั่วไป d-BrC มีความทนทานต่อการฟอกสีด้วยแสงและไม่ละลายในน้ำ มันยังคงดูดซับแสงในขณะที่ยังคงอยู่ในชั้นบรรยากาศ จากผลการศึกษาในปี 2023 ที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature Geoscience d-BrC เป็นตัวดูดซับคลื่นสั้นที่โดดเด่นในกลุ่มควันจากไฟป่าทางตะวันตกของสหรัฐอเมริกา

2.2 วัดแล้ว: 3/4 ของการดูดซับแสงสีฟ้ามาจาก d-BrC

ตัวเลขที่ยากจากการศึกษาเดียวกัน:

สาม-หนึ่งในสี่ของการดูดกลืนแสงที่มองเห็นได้สั้น (สีน้ำเงินถึงสีเขียว) มีสาเหตุมาจาก d-BrC

มีหน้าที่ดูดซับแสงที่มองเห็นได้ยาว (สีแดง) ถึง 50%

คาร์บอนสีดำไม่ใช่สาเหตุหลักของการสูญเสียแสงสีน้ำเงินที่คุณสังเกตเห็นในวันที่มีควัน มีต้นกำเนิดมาจาก d-BrC อนุภาคเหล่านี้มีความหนืดสูง เล็ก และเป็นทรงกลม ในวรรณกรรมทางวิทยาศาสตร์ มักเรียกพวกมันว่า "ลูกบอลน้ำมันดิน"

2.3 Tar Balls: อนุภาคขนาดจิ๋วของท้องฟ้าสีอำพัน

d-BrC ปรากฏเป็นอนุภาคคล้ายแก้วทรงกลมเมื่อมองด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน เส้นผ่านศูนย์กลางอยู่ระหว่าง 140 ถึง 200 นาโนเมตร พวกเขาไม่เพียงแค่คุกรุ่นเท่านั้น พวกมันก่อตัวขึ้นระหว่างเปลวไฟที่อุณหภูมิสูง-

ทำไมคุณต้องแคร์ล่ะ? เพราะความดื้อรั้นของลูกน้ำมันดิน พวกเขาใช้เวลาสักพักในการฟอกขาว พวกมันยังคงดูดซับแสงสีน้ำเงินเป็นเวลาหลายวันในขณะที่ยังคงอยู่ในชั้นบรรยากาศ ด้วยเหตุนี้ ท้องฟ้าที่มีควันจึงอาจยังคงเป็นสีส้มเป็นเวลานาน แต่ก็ไม่ใช่อย่างไม่มีกำหนด

3. ควันเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา: สิ่งที่บทความส่วนใหญ่ไม่ได้บอกคุณ

3.1 กระบวนการของการแก่ตัว: แสง-การกระเจิง (สีขาว) ถึงแสง-การดูดซับ (สีน้ำตาล)

สีของควันสดคือสีน้ำตาล มันทำให้บรรยากาศอบอุ่นขึ้นด้วยการดูดซับรังสีคลื่นสั้น อย่างไรก็ตาม ควันจะทำปฏิกิริยากับสารออกซิแดนท์ เช่น อนุมูล OH และ NO3 เมื่อควันเติบโตเต็มที่ การแต่งหน้าแบบเคมีเปลี่ยนไป อนุภาคเริ่มกระจายมากขึ้นและดูดซับน้อยลง
ควันที่มีอายุมากกว่าจะกลายเป็นสีขาว อากาศก็ไม่ร้อนเท่าไรนักค่ะ แสงกระจายไปทุกทิศทุกทาง สำหรับแสงที่ส่องลงมายังโลกนี่เป็นสิ่งสำคัญ

3.2 วัดแล้ว: ลดการดูดซับแสงได้ถึง 46%

เมื่อเปรียบเทียบกับควันสด ควันที่มีอายุมากขึ้นสามารถลดการดูดกลืนแสงได้มากถึง 46% จากการศึกษาในปี 2560 โดยนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยวอชิงตันในเมืองเซนต์หลุยส์ (ตีพิมพ์ใน Environmental Science & Technology Letters)
นั่นเป็นการลดลงอย่างมาก หลังจากผ่านไป 2-3 วัน กลุ่มควันแบบเดียวกับที่ทำให้ท้องฟ้าตอนเที่ยงของคุณเป็นสีส้มจะช่วยให้แสงสีฟ้าลอดผ่านได้มากขึ้น

3.3 เส้นเวลาภาพ: วิวัฒนาการของสเปกตรัมแสงแดด (0h → 24h → 72h+)

จากการวัดภาคสนามและการวิจัยอายุในห้องปฏิบัติการ ตารางเวลาต่อไปนี้เป็นค่าโดยประมาณ:
0–12 ชั่วโมง (ควันใหม่): CCT ระหว่าง 3400K ถึง 3800K ความยาวคลื่นสีเขียวและสีน้ำเงินจะถูกปิดเสียงอย่างมาก ท้องฟ้าดูเป็นสีส้มถึงสีน้ำตาล พระอาทิตย์มักมองไม่เห็น

การแก่ก่อนวัย (12–24 ชั่วโมง): CCT เพิ่มขึ้นเป็น 4,000K–4500K แสงสีฟ้าเล็กน้อยกลับมา ท้องฟ้าเปลี่ยนเป็นสีเหลืองแทนที่จะเป็นสีส้ม

24–72 ชั่วโมง (เปลี่ยนผ่าน): CCT ระหว่าง 4500K ถึง 5000K แสงสีฟ้ายังคงดีขึ้น ท้องฟ้าดูเป็นสีขาวขุ่นและมีสีเหลืองเล็กน้อย

CCT เข้าใกล้ 5,000K–5500K หลังจาก 72 ชั่วโมง (ควันมีอายุ) แม้ว่าสเปกตรัมจะใกล้เคียงกับปกติ แต่การกระเจิงอาจยังส่งผลให้ความเข้มรวมลดลง

สภาพอากาศ ประเภทไฟ และความหนาแน่นของควัน ล้วนส่งผลต่อตารางเวลานี้ อย่างไรก็ตาม ทิศทางจะเหมือนกันเสมอ: ควันเก่าจะฟุ้งกระจายและเป็นสีขาวมากกว่า ในขณะที่ควันสดจะเป็นสีส้มมากกว่า

4. ความสำคัญของไทม์ไลน์นี้ต่อชีวิตประจำวันของคุณ

4.1 สำหรับผู้ปลูกและพืชในร่ม:พีพีเอฟดีการกู้คืนและ Drop Curve

พืชต้องการแสงสีฟ้าเพื่อการเจริญเติบโตที่กะทัดรัดและการควบคุมปากใบ แสงสีฟ้าอาจลดลง 60–70% เมื่อมีควันสด PPFD หรือความหนาแน่นฟลักซ์โฟตอนที่สังเคราะห์ด้วยแสงมักลดลง 30–50%
สำหรับผู้ปลูกเชิงพาณิชย์ สิ่งนี้ส่งผลให้ผลผลิตลดลง การยืดตัว และการเติบโตที่ช้าลง ข่าวดีก็คือ PPFD จะฟื้นตัวเมื่อควันมีอายุมากขึ้น อย่างไรก็ตาม ทุกอย่างต้องใช้เวลาในการกลับสู่สภาวะปกติ ในช่วง 48 ชั่วโมงแรก คุณต้องทำการปรับเปลี่ยนการส่องสว่างเสริมทุกวัน

4.2 ฝันร้ายของไวต์บาลานซ์ที่เปลี่ยนแปลงทุกวันสำหรับช่างภาพ

ไวต์บาลานซ์อัตโนมัติในกล้องของคุณถูกกำหนดไว้ล่วงหน้าโดยแหล่งกำเนิดแสงอยู่ใกล้ D65 หรือแสงแดด กล้องแก้ไขมากเกินไปที่ 3440K เมื่อมีควันใหม่ รูปภาพดูเย็นชาเกินไป บางครั้งก็เป็นสีม่วงด้วยซ้ำ
ที่แย่กว่านั้นคืออุณหภูมิสีจะเปลี่ยนแปลงทุกวัน ภายในเวลา 14.00 น. สมดุลแสงขาวแบบกำหนดเองที่ตั้งไว้ที่ 10.00 น. อาจไม่ถูกต้อง ใช้การ์ดสีเทาหากคุณกำลังถ่ายภาพข้างนอกในระหว่างที่เกิดควัน ตรวจสอบสมดุลแสงขาวของคุณทุกๆ สองสามชั่วโมง หรือเปลี่ยนมาใช้เคลวินแบบแมนนวลและทำการปรับเปลี่ยนเมื่อควันเพิ่มขึ้น

4.3 สำหรับเจ้าของแผงโซลาร์เซลล์: ความผันแปรรายวันของการสูญเสียเอาต์พุต

การฉายรังสีปกติโดยตรง (DNI) จะลดลงอย่างมากเมื่อเกิดควันสด แสงที่กระจายจากแผงของคุณยังคงสร้างพลังงานอยู่บ้าง แม้ว่ากำลังแสงโดยรวมอาจลดลง 20–40%

แสงแบบกระจายจะเข้มขึ้นเมื่อควันเติบโตเต็มที่และกระจายมากขึ้น อย่างไรก็ตาม จนกว่ากลุ่มควันจะหายไป ปริมาณรังสีทั้งหมดจะยังต่ำกว่าค่าเฉลี่ย จับตาดูผลลัพธ์ในแต่ละวันของคุณ การทำความสะอาดแผงอย่างแรงในระหว่างเกิดควันจะไม่ช่วยอะไรมากนัก ระงับไว้จนกว่าควันจะหายไป

4.4 สำหรับคนอื่นๆ: ผลกระทบของควันที่มีอายุมากขึ้นต่อการนอนหลับ อารมณ์ และความสะดวกสบายในการมองเห็น

แสงสีฟ้าต่ำและอุณหภูมิสีต่ำอาจทำให้คุณรู้สึกง่วงและตื่นตัวน้อยลง นั่นไม่ใช่ความคิดสร้างสรรค์ จังหวะเซอร์คาเดียนถูกควบคุมโดยแสงสีน้ำเงิน ร่างกายของคุณอาจมองเห็นเวลาพลบค่ำหากคุณใช้เวลาตลอดทั้งวันในแสง 3400K
ใช้ไฟส่องสว่าง 5,000K ในระหว่างวันเพื่อชดเชยการทำงานในอาคาร ดวงตาของคุณก็จะชื่นชมมันเช่นกัน การอ่านหนังสือในแสงสีเหลืองอำพันจะทำให้ดวงตาของคุณตึงเร็วขึ้น

5. วิธีชดเชย: แผนการจัดแสงสว่างตามเวลา-

5.1 แนวคิดโดยรวม: รื้อฟื้นสิ่งที่ขาดหายไปตามอายุ

ท้องฟ้าดูอบอุ่น ดังนั้นอย่าเพิ่มเพียงแสงโทนอุ่นเท่านั้น นั่นยิ่งทำให้ปัญหารุนแรงขึ้น รื้อฟื้นความยาวคลื่นสีน้ำเงินและสีเขียวที่กำจัดควันออกไปอีกครั้ง

การชดเชยควรสอดคล้องกับระยะควัน จำเป็นต้องมีการแก้ไขที่รุนแรงที่สุดสำหรับควันสด ควันเก่าต้องการน้อยลง

5.2 ด่าน 1: ควันสด (0–24 ชั่วโมง): อาหารเสริมสีน้ำเงิน +CRI สูง 5,000K–6500K

CCT: ระหว่าง 5,000K ถึง 6500K

ซีอาร์ไอ: > 90

อาหารเสริมสีน้ำเงิน: หากคุณปลูกพืช ให้เพิ่มอีก 450 นาโนเมตร

ทำไม แสงสีฟ้าจะลดลงมากกว่า 50% ด้วยควันสด หากต้องการคืนการแสดงสีและให้ต้นไม้มีสีน้ำเงินเพียงพอ คุณต้องมี CCT สูงและ CRI สูง

5.3 ระยะที่ 2: ควันเปลี่ยนผ่าน (24-72 ชั่วโมง):เต็มสเปกตรัมซีซีที: 4000K ถึง 5000K

ประเภท: LED พร้อมสเปกตรัมเต็มรูปแบบ

คลื่นความถี่เริ่มดีขึ้น อาหารเสริมสีน้ำเงินเข้มไม่จำเป็นอีกต่อไป โดยปกติแล้ว แสงเต็มสเปกตรัม-ที่เหมาะสมในพื้นที่ 4000K–5000K ก็เพียงพอแล้ว

5.4 ขั้นที่ 3: ควันสูง (72h+): 3500K–4500K, CCT ความสม่ำเสมอ: 3500K–4500K

ลำดับความสำคัญ: การปกปิดสม่ำเสมอมากกว่าความเข้มข้นสูงสุด

สเปกตรัมเกือบจะเป็นแบบปกติ ณ จุดนี้ แต่แสงยังคงกระจายมากกว่าปกติ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าพื้นที่ทำงานของคุณได้รับแสงสว่างจากแสงประดิษฐ์อย่างสม่ำเสมอ

5.5 สิ่งที่ไม่ควรทำ: การใช้"วอร์มไวท์" (2700K)เพียงอย่างเดียวจะทำให้สถานการณ์แย่ลง

ข้อผิดพลาดที่พบบ่อยที่สุดคือข้อผิดพลาดนี้ ในความพยายามที่จะ "จับคู่" ท้องฟ้าสีส้ม ผู้คนต่างเลือกใช้แสงสีขาวนวล นั่นทำให้ปัญหานี้รุนแรงขึ้นสองเท่า สีน้ำเงินของหลอดไฟสีขาวนวล (2700K) อยู่ในระดับต่ำแล้ว ระดับแสงสีฟ้าของคุณจะลดลงมากยิ่งขึ้นไปอีกเมื่อคุณรวมกับวันที่มีควัน
ใช้ไฟที่มี CCT สูงและมี CRI สูง อย่าพยายามจับคู่ท้องฟ้า ชดเชยมัน.

6. หมอกในบรรยากาศทั้งหมดไม่เหมือนกัน: ควันกับควันอื่นๆ

ควันมีเอกลักษณ์เฉพาะตัวเนื่องจากมีการเสื่อมสภาพทางเคมี ไม่มีหมอกและเมฆ

7. วิธีจับตาดูคุณภาพแสงเมื่อมีควันเกิดขึ้น

7.1 ตัวชี้นำภาพ: สิ่งที่เห็นบนท้องฟ้าในทุกระยะ

สด: ท้องฟ้าสีส้มถึงน้ำตาล ดวงอาทิตย์ที่มองไม่เห็น
เฉพาะกาล: ท้องฟ้าสีทอง พระอาทิตย์แทบมองไม่เห็น

อายุ: ท้องฟ้าสีขาว หมอกมัวแต่มองเห็นแสงแดดได้ชัดเจน

เบาะแสที่มองเห็นนั้นยากต่อการตีความ เพียงใช้มันเพื่อเดาอย่างรวดเร็ว

7.2 แหล่งข้อมูลด้านเทคนิค-ต่ำ: แอปการประมาณค่า CCT สำหรับสมาร์ทโฟน

CCT อาจประมาณจากกล้องในโทรศัพท์ของคุณโดยใช้แอป เช่น Colorimeter หรือ LightSpectrum Pro แม้ว่าจะไม่ใช่เกรดห้องปฏิบัติการ- แต่ก็เพียงพอที่จะพิจารณาว่าคุณอยู่ที่ 3500K หรือ 5000K

7.3 เครื่องมือผู้เชี่ยวชาญ: สเปกโตรมิเตอร์แบบพกพา

การลงทุนในสเปกโตรมิเตอร์แบบมือถือนั้นคุ้มค่าหากคุณจัดการการเติบโตเชิงพาณิชย์หรือสตูดิโอถ่ายภาพ คุณสามารถรับ CCT, CRI และ SPD ที่สมบูรณ์ได้ด้วยการวัดเพียงครั้งเดียว คุณจะสามารถกำหนดระดับควันได้อย่างแม่นยำ

คำถามที่พบบ่อย

ติดต่อ
เควิน เรา

อีเมล:bwzm12@benweilighting.com

โทร/Whatsapp:+8619972563753