Aerosolconcentraties en lichtverstrooiing
-
Goedemiddag,
Onlangs ben ik tegen een probleem aangelopen omtrent mijn onderzoeksvraag. Bij het controleren van deze vraag realiseerde ik me dat het een opzoekvraag is. Maar na overleg met mijn PWS begeleider kwam hij met een oplossing: het experiment moet nauwkeurig luchtvervuiling kunnen nabootsen. Alleen weet ik niet hoe de oplossing verwezenlijkt kan worden.
Context - Mijn onderzoeksvraag luidt namelijk als volgt: "Hoe beïnvloedt lichtverstrooiing in de atmosfeer de door mensen waargenomen kleurveranderingen van de lucht (tijdens zonsopkomst/-ondergang) naarmate de deeltjesconcentratie in de atmosfeer verandert?"
Zelf had ik het idee om de deeltjesconcentratie in de atmosfeer van een andere planeet te nemen. Echter zou mijn onderzoeksvraag dan moeten veranderen, dus kwam mijn PWS begeleider met een ander idee. Het experiment wordt gekoppeld aan het klimaat (was niet mijn oorspronkelijke motivatie) en moet zodanig luchtvervuiling kunnen nabootsen waardoor er toch eigen inbreng komt.Context - Met kleine aanpassingen wordt mijn nieuwe onderzoeksvraag: "Hoe beïnvloedt lichtverstrooiing in de atmosfeer de door mensen waargenomen kleurveranderingen van de lucht naarmate de aerosolconcentratie in de atmosfeer verandert?" Ik weet nog steeds niet zeker of ik 'tijdens zonsopkomst/-ondergang' erbij moet betrekken, maar dat is een vraag bestemd voor mijn begeleider.
Gezien er specialisten zijn op dit gebied binnen de TU (https://www.science.org/doi/10.1126/science.abd3980), wilde ik hulp vragen om een experiment te verwezenlijken. Volgens deze site kunnen aerosolconcentraties geregeld worden in klimaatkamers/digitale simulaties. Alleen weet ik niet of het overeenkomt met wat ik gedachte heb. Er moet licht door de simulatie kunnen schijnen en vastgelegd kunnen worden aan de andere kant. Het gewenste resultaat zou een grafiek zijn met de golflengte (nm) uitgezet tegen de aerosolconcentratie (ppm?). Zou dat mogelijk zijn?
Bij voorbaat dank.
Met vriendelijke groet,
Joyce (V5) -
Beste @jz ,
Je hebt een erg interessant onderwerp gekozen! En ook eentje die je dagelijks met je eigen ogen kan zien. Ik help je graag verder met je project en met nadenken over simulaties.
Als ik het goed begrijp wil je de relatie tussen lichtverstrooiing en aerosol aanwezigheid (aerosol concentratie) in de atmosfeer onderzoeken, en dan voornamelijk tijdens zonsopkomst/ondergang. Dat is een mooi kwantitatief (of kwalitatief) onderzoek!
Je onderzoeksvraag is volgensmij dan net verkeerd om gedefinieerd. De "door mensen waargenomen kleurverandering" is namelijk het directe gevolg van lichtverstrooiing in de atmosfeer.
Een andere verwoording van je onderzoeksvraag zou kunnen zijn:
Hoe beïnvloed de aerosolconcentratie de lichtverstrooiing (verandering in waargenomen kleur door mensen) in de atmosfeer?Een antwoord hierop zou een plot kunnen zijn zoals je deze omschreef: De kleur als functie van de aerosolconcentratie. Het is dan wel handig om te bedenken precies wat je bedoelt met 'kleur'. De verandering van kleur (golflengte) wanneer je de aerosol concentratie aanpast of meer de absolute golflengte in de lucht (op één bepaald tijdstip) weer als functie van de aerosolconcentratie.
Ik zou deze vragen eerst eens proberen te antwoorden!Daarna denk ik graag met je mee over mogelijke simulaties! Mochten er nog verdere vragen zijn hoor ik ze graag!
Groetjes,
Liam van Vugt -
Beste Liam van Vugt,
Dank u wel voor de snelle reactie. En inderdaad, dat is het doel van mijn onderzoek.
Nu u het zegt, realiseer ik me dat er overtolligheid in mijn onderzoeksvraag is. Ik zal het aanpassen naar (iets in de trant van) de door u voorgestelde vraag.
Wat betreft het verwachte plot, bedoelde ik de verandering van kleur/golflengte naarmate aerosolconcentraties hoger worden. Maar de absolute golflengte op de y-as zou passender zijn als ik iets met zonsopkomst/-ondergang doe (denk ik). Alleen weet ik niet wat ik me daarbij moet voorstellen. Aanstaande vrijdag heb ik een afspraak met mijn PWS begeleider om (o.a.) de knoop door te hakken, dus zal ik hier nog op terug komen.
Heeft u nog andere informatie nodig?
Ik hoor graag van u. Een fijne avond gewenst.
Met vriendelijke groet,
Joyce -
Beste @jz
Dat klinkt goed! Wel moet je uitkijken welke variabelen er in je onderzoek zijn, welke je probeert constant te houden en welke je probeert te variëren.
Momenteel zie ik in je formulering namelijk meer dan twee variabelen die veranderen:- de aerosolconcentratie,
- de absolute kleur (golflengte) van de lucht/verandering van de kleur (die beschouw ik even als één varabele),
- het tijdstip van de dag waarop je naar de lucht kijkt.
- de hoek waarmee je naar de lucht kijkt (dicht bij de horizon is roder dan recht omhoog tijdens zonsopgang. Waarom denk je dat dat is?)
Je kan in een plotje natuurlijk maar twee variabelen tegen elkaar uitzetten als je een twee-assenstelsel hebt. Dus als je de golflengte van de lucht vs aerosolconcentratie wilt bekijken dan moet je het tijdstip en de kijk-hoek constant houden.
Uiteraard zijn hier oplossingen voor, maar denk hier eerst eens over na en daarna kan ik verder helpen!Groetjes,
Liam -
Beste Liam van Vugt,
Dank u wel voor de aanwijzingen, ik heb er veel aan gehad.
Na het overleg met mijn PWS begeleider leek ons zonsopkomst/-ondergang erbij betrekken het beste. Overigens kunnen variabelen 3 en 4 op deze manier beter geregeld worden (denk ik) en constant blijven. En wat betreft variabele 4, volgens mij is het een principe van 'hoe kleiner de hoek, hoe groter de afstand, hoe vaker Rayleigh-verstrooiing kan plaatsvinden'. Want "blauwe" golflengtes zijn kort en kunnen dan niet ver genoeg reizen.
Daarnaast vond mijn begeleider het belangrijk om te weten of we bij het meten alleen naar de golflengte met de hoogste intensiteit zullen kijken. Eigenlijk of er een soort Planck-kromme zal ontstaan. Alleen zouden mijn verwachte assen niet overeenkomen met het werkelijke stelsel van de kromme.
Maar nog even voor de duidelijkheid, het constant houden van varbiabelen 3 en 4 moet dus in het experiment benoemd worden, niet in de onderzoeksvraag?
Zijn er andere factoren waar ik rekening mee moet houden? Misschien het uit elkaar houden van Rayleigh-/Mie-verstrooiing, gezien aerosolen voornamelijk Mie-verstrooiing veroorzaken?
Ik hoor graag van u. Een fijne avond gewenst.
Met vriendelijke groet,
Joyce -
Beste @jz ,
Je zit inderdaad goed met dat blauw licht wegverstrooit wanneer je onder een kleine hoek naar de lucht kijkt (ookwel naar de horizon kijken). En inderdaad het vastzetten van andere variabelen dan waar je in geinteresseert bent staat niet in je onderzoeksvraag maar meer in de uitwerking van je onderzoek, er zijn namelijk nog veel meer variabelen die je (bewust of onbewust) vastzet/verwaarloosd, en die allemaal in je onderzoeksvraag zetten is geen goed idee (het kunnen er oneindig veel zijn).
Wat je precies gaat observeren is een lastige vraag en dat hangt ook een beetje af van je meetinstrument, ga je kijken naar de lucht met het blote oog /camera of met bijvoorbeeld een spectrometer? Dat bepaald weer of je het spectrum waarneemt of inderdaad meer iets van een planck-kromme.
Ook is het belangrijk om na te denken over wat je echt precies wilt meten. De golflengte of verschil in golflengte is een fijne kwantitatieve eenheid die te meten valt. Maar als functie van aerosolconcentratie betekent dat je ook die concentratie moet weten en moet variëren. Aangezien het best moeilijk is om handmatig de aerosolconcentratie van de lucht aan te passen (daar zou je vast een grote prijs voor krijgen), is het handig om te denken aan een meetopstelling bouwen in een gecontroleerde ruimte die dit hele process nabootst.
Denk hier eens over na en dan help ik je graag verder!
Groetjes,
Liam
