Impatto dell'inquinamento atmosferico su visibilità e scattering della luce

Secondo l'EPA USA, l'inquinamento atmosferico si sviluppa quando minuscole particelle composte da solfati, fuliggine, polvere del suolo e carbonio organico si depositano nell'aria. Mentre la luce solare attraversa l'atmosfera, le minuscole particelle possono diffondere i raggi luminosi in arrivo, risultando in visibilità ridotta. La dimensione e la composizione delle particelle determinano gli effetti di scattering.

Visibilità

I termini "foschia" (haze) o "smog" si riferiscono agli effetti dell'inquinamento sulla visibilità. Secondo l'Encyclopedia of Earth, la foschia si sviluppa quando grandi concentrazioni di idrocarburi e composti organici si combinano con la luce solare. È più prominente sopra le città, ma correnti d'aria possono trasportare lo smog anche in zone rurali. Le particelle nella foschia hanno dimensioni diverse, alcune piccole o più piccole delle lunghezze d'onda luminose. Gli effetti di scattering avvengono quando le onde luminose incontrano particelle di dimensioni minori o comparabili.

Secondo Windows to the Universe, le particelle d'inquinamento possono anche influenzare la visibilità alterando i modelli di pioggia nell'atmosfera. Particelle più piccole, come carboni organici, attirano vapore acqueo e trattengono le molecole, mentre altre, come polvere, le rilasciano infine come pioggia. Questo può ridurre le quantità di pioggia, lasciando materiali particellari esistenti nell'atmosfera. In effetti, più particelle nell'atmosfera riducono i livelli di visibilità.

Effetto Rayleigh

Secondo l'Encyclopedia of Earth, gli effetti dell'inquinamento sul movimento della luce possono alterare la visibilità orizzontale e creare l'effetto Rayleigh. Avviene quando le particelle luminose che compongono le onde luminose entrano in contatto con particelle più piccole. Poiché la luce solare contiene diverse lunghezze d'onda e colori, la dimensione di una particolare lunghezza d'onda determina come interagisce con diverse dimensioni di particelle. Quando la luce incontra particelle più piccole, la visibilità può essere limitata a 130-260 km, a seconda di lunghezza d'onda e dimensioni particelle. L'effetto Rayleigh riduce la quantità di luce emessa da un oggetto, riducendone la visibilità.

Effetto Mie Scatter

I materiali particellari nell'inquinamento possono assorbire e diffondere le onde luminose in arrivo. Secondo l'Encyclopedia of Earth, l'effetto Mie scatter avviene quando particelle di dimensioni simili (simili alle particelle di luce) assorbono e deviano le onde luminose. L'effetto risultante causa scattering in tutte le direzioni e alcuni raggi possono diffondersi indietro verso la direzione di provenienza.

Secondo il Georgia Institute of Technology, l'effetto Mie scatter può essere determinato ulteriormente usando la teoria Mie basata su dimensione della particella e direzioni in cui la luce si diffonde al contatto. Questa teoria misura la capacità di una particella di assorbire e deviare le onde luminose. Poiché l'effetto Mie avviene solo con particelle di dimensioni simili, la teoria Mie si applica solo a particelle simili.