Ursa   Viestintä   Listat   ilmakeha-l   ~   Etusivu   Haku   Uudet sivut  

 

ilmakeha-l [ät] ursa.fi

viestiarkisto

Tämä ilmakeha-l [ät] ursa.fi-listan viestiarkisto. Huomaa, että voit vastata viesteihin tältä sivulta ainoastaan, jos olet jo liittynyt listalle.

» Listan/viestin loppuun

 

Päiväysnäkymä Ketjunäkymä Aihenäkymä Kirjoittajanäkymä

Kirjoittajan mukaan: Timo Nousiainen (tpnousia_at_hidden_email_address.net)
Päiväyksen mukaan: 08.07.1998


>
> Sehän tutkittu asia, että yöpilvien valo on melko polarisoitunutta
> ja vieläpä suunnilleen samoin kuin taustataivas. En ole varma,
> mikä mekanismi polarisoitumisen aiheuttaa. Onko kyseessä jo yöpilvi-
> hiukkasista tapahtunut sironta/heijastuminen vai polarisoituuko
> valo kulkiessa pitkän matkan ilmakehän läpi, jolloin yöpilvistäkin
> heijastunutta valoa siroaa. Joka tapauksessahan yöpilviähän ei saa
> polarisaatiosuotimella paremmin näkyviin missään suotimen asennossa.
> Suodin auttaa ainoastaan tunnistamaan yöpilvet tavallisista yläpil-
> vistä, jotka tietyssä hämärän vaihessa ovat sen verran Auringon kajon
> valaisemia, että erehdyttävästi muistuttavat yöpilviä (tai päinvastoin
> yöpilvet ovat yläpilvien näköisiä, ihan miten vaan). Yläpilvistä hei-
> jastunut valo ei ole polarisoitunutta samalla tavalla kuin yöpilvistä
> tuleva valo. Näin polarisaatiosuodin auttaa erottamaan yöpilvet taval-
> lisista. Yöpilvet käyttäytyvät kuten taustataivas eli himmenevät tie-
> tyillä suotimen asennoilla. Tämä muuten sitten alkaa toimia vasta noin
> 40-50 asteen kulmilla Aurinkoon nähden. Vastasuunnasta en ole varma,
> ei ole tullut koskaan kokeilluksi, mutta noin 90 asteen kulmassa Aurin-
> gosta ilmiö on voimakkaimmillaan.

Kun kerran tätä asiaa gradussani tutkin, niin lienee paikallaan muutama kommentti. Jaetaan ensin ongelma kahteen osaan, eli lineaarinen polarisaatio ja ympyräpolarisaatio.

Yöpilvien valo on todella hyvin samalla tavalla lineaarisesti polarisoitunutta kuin taustataivaan. Tämä on yleisesti tulkittu siten, että yöpilvihiukkaset ovat hyvin pieniä (selvästi näkyvän valon aallonpituutta n. 500 nm pienempiä), jolloin ne toimivat kuten Rayleigh-sirottajat, eli samaan tapaan kuin ilmamolekyylitkin. Vastaavaa polarisaatiokäyttäytymistä olisi vaikea selittää millään muulla tavalla, ja tätä on pidetty vankimpana yksittäisenä todisteena yöpilvihitusten hyvin pienelle koolle. Asiaa ei siis varmuudella tunneta, mutta voimme luultavasti turvallisin mielin olettaa asian olevan näin. Yöpilvien voimakas polarisaatio johtuu siis siitä, että ne sirottavat auringon valoa kuin Rayleigh-sirottajat. Rayleigh-sironnan polarisaation kulmariippuvuuden voi kirjoittaa muotoon 

         1-cos^2(x)
         ----------,
         1+cos^2(x)

missä x on kulmaetäisyys auringosta. (onko liian paksua heittää kaavoja tänne postilistalle?) Koska cos(0) on yksi ja cos(90) on 0, kaavasta näkee suoraan että polarisaatioaste on auringon suunnassa nolla ja 90 asteen kulmassa tasan 1, eli täydellinen lineaarinen polarisaatio. Välikulmilla polarisaatioaste on tästä välistä (symmetrisesti) ja sitä pienempi mitä kauempana ollaan 90 asteen kulmasta. Yöpilvien tunnistaminen polarisaation avulla on siis vaikeaa myös auringon vastapuolella.       

Ympyräpolarisaatio on hankalampi asia, sillä Rayleigh-sironta ei aiheuta ympyräpolarisaatiota polarisoimattomalle tai edes lineaarisesti polarisoituneelle tulevalle (siis hiukkasiin osuvalle) valolle. Todennäköisin selitys ympyräpolarisaation olemassaololle, mikäli havaintoja siitä voidaan pitää luotettavina lienee se, että auringon valo heikosti ympyräpolarisoituu kulkiessaan stratosfäärin läpi ennen osumistaan yöpilviin. Stratosfäärissähän on paljon aerosoleja, joiden sironta, erityisesti moninkertainen sironta voivat aiheuttaa ympyräpolarisaatiotakin. Toisaalta, havaittu ympyräpolarisaatio on muistaakseni ollut niin heikkoa, että kyseessä voi EHKÄ olla havaintovirhekin. Tuntematta tarkemmin asiaa en kuitenkaan halua ruveta asialla enempää spekuloimaan, totean vain että tallaiset mittaukset eivät ole mitenkään yksinkertaisia.

Yläpilvien valo sen sijaan polarisoituu eri tavalla, koska niiden hiukkaset ovat pääosin liian suuria toimiakseen Rayleigh-sirottajina. Yleisesti ottaen, polarisaatioaste on yläpilvissä ja muissakin pilvissä hyvin vähäinen. Erityisesti optisesti paksujen pilvien tapauksessa kyse on varmastikin moninkertaisesta sironnasta. Toisin sanoen, peräkkäisten sirontaprosessien jäljiltä polarisaatiotilat eivät säily vaan sekoittuvat, jolloin ei jää juurikaan jälkiä yksittäisen sirontaprosessin mahdollisesti voimakkaammasta polarisoitumisesta.

Huih, tuli aika pitkä viesti.

/TN

Päiväysnäkymä Ketjunäkymä Aihenäkymä Kirjoittajanäkymä