Einfluss von Feinstaub auf die Sichtbarkeit von Sternen?

Ich suche nach einer (mathematischen) Beziehung - entweder empirisch oder theoretisch - die quantifiziert, wie die Sichtbarkeit von Himmelsobjekten mit zunehmender Menge an Partikeln in der Luft abnimmt . Ich würde mich schon jetzt freuen, wenn jemand einen solchen Zusammenhang für die atmosphärische Lichtdämpfungswirkung von Ruß oder Ruß kennt. Diese beiden sind eigentlich nicht dasselbe, wie Alfred Wiedensohler vom Leibniz-Institut für Troposphärenforschung in einem Vortrag zum Thema betont :

Ruß sind Kohlenstoffpartikel, die bei der unvollständigen Verbrennung von Kohlenwasserstoffen entstehen. Ruß enthält polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) und Schwermetalle . Ruß selbst ist weder giftig noch krebserregend.

Was ich erwarte (aber ich bin froh, als falsch bewiesen zu werden), ist, dass ich tatsächlich nach den drei Konstanten im folgenden Ausdruck bin:

F A T T e N u A T ich Ö N ( D ) = 1 k C + k l ⋅ D + k Q ⋅ D 2

In dieser Formel D ist der Abstand zwischen der Lichtquelle und den Beobachtern, also in unserem Fall die Höhe der Erdatmosphäre (wenn wir eine homogene Verteilung von Ruß / BC über die Luftsäule annehmen). k C heißt konstanter Dämpfungsfaktor , k l ist der lineare Dämpfungsfaktor , und k Q steht für Quadratischer Dämpfungsfaktor .

Ein solcher Ausdruck wäre schon sehr hilfreich, aber wenn es Wissenschaft zur Gesamtwirkung von Feinstaub gibt, wäre das viel cooler. Ich träume von einer Formel für die mit bloßem Auge sichtbare Helligkeit von Sternen in Abhängigkeit von der Partikelkonzentration (für ideale, pechschwarze Nächte ohne Wolken).

Hintergrund

Meine Frage ist inspiriert von Welche Auswirkung haben Flugzeuge auf die Sichtbarkeit bei Nacht? die noch keine Antwort hat.

Mir ist bekannt, dass es in der physikalischen Ozeanographie und in der Meeresbiologie umfangreiche Studien zur Lichtschwächung durch BC oder andere gelöste Substanzen im Wasser gibt , und die meisten Suchergebnisse beziehen sich darauf.

Referenzen und verwandte Fragen

Antworten (1)

Die Aerosolphysik ist eigentlich ein altes Thema – und doch ein sehr lebendiges.

Ein Hauptfaktor für die Extinktion (die Streuung und Absorption zusammenfasst) neben der Entfernung (die bei Betrachtung einer bestimmten Zenitentfernung ungefähr konstant ist) ist die Wellenlänge λ Sie sehen im Vergleich zum typischen Aerosol-Partikelradius R da sein Verhältnis das betrachtete Streuregime beeinflusst ( λ ≫ R , λ ≈ R , λ ≪ R ). Es gibt mehrere Artikel über den Einfluss von Aerosolen auf Beobachtungen, wie diese (Stubbs et al.) für PanSTARRS oder Patat et al. (2018) über das Aussterben über Paranal, die sich auch mit der zeitlichen Variabilität befassen.

Betrachtet man die typischen Aerosolkonzentrationen (z. B. hier vom DWD ), scheint es, dass die kleineren Partikel häufiger vorkommen. Somit befinden wir uns in den Bereichen der Rayleigh- oder Mie-Streuung, wo die Extinktion auf Streuung zurückzuführen ist und nicht viel von den tatsächlichen Teilcheneigenschaften außer ihrer Größe abhängt. Die eigentliche Absorption wird nur für die größeren Partikel wichtig, die am wenigsten vorkommen.

Alles in allem ist dies vielleicht nur eine halbe Antwort, aber zu lang für einen Kommentar und gibt Ihnen vielleicht Hinweise zum Weiterverfolgen. Wenn Sie Friedlanders "Rauch, Staub und Dunst" in die Finger bekommen , könnte es auch eine gute Lektüre sein (insbesondere Kapitel 5 und 13).

Danke für die hilfreichen Hinweise und Links. Feinstaub (insbesondere Ruß oder Ruß) ist nach meinem Verständnis nicht unbedingt ein Aerosol, also eine Mischung aus flüssigen und festen Partikeln, hat aber sicherlich ähnliche (Streu-)Wirkungen. Ich erinnere mich lebhaft an eine ähnliche Diskussion im Jahr 2010 darüber, wie sich die Vulkanasche des Eyjafjallajökull verhält.
Äh, die Definition von Aerosol ist "feste oder flüssige Partikel, die in einem Gas schweben" (und wo wir erhebliche Effekte haben, die dazu führen, dass sich seine Lebensdauer in der Atmosphäre stark von der Zeit des freien Falls im Vakuum unterscheidet; also ein faustgroßer Stein, der aus dem sky ist natürlich kein Aerosol). Aber ja, Ruß und BC in der Atmosphäre sind (ein wichtiger) Teil des Aerosolgehalts der Atmosphäre, insbesondere im oberflächennahen Bereich.
Ja, ich habe gerade herausgefunden, dass Ihre (allgemeinere) Definition von Aerosol die weiter verbreitete ist. Interessanterweise unterscheiden einige Organisationen zwischen nassen und trockenen Partikeln – diese Definition hat mich mitgerissen.
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