¿Efecto de las partículas en la visibilidad de las estrellas?

Estoy buscando una relación (matemática), ya sea empírica o teórica, que cuantifique cómo disminuye la visibilidad de los objetos celestes con el aumento de la cantidad de partículas en el aire . Me encantaría que alguien supiera tal relación para los efectos de atenuación de la luz atmosférica del carbón negro o el hollín. Esos dos en realidad no son los mismos que Alfred Wiedensohler del Instituto Leibniz para la Investigación Troposférica señala en una presentación sobre el tema :

El hollín son partículas de carbono resultantes de la combustión incompleta de hidrocarburos. El hollín contiene hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) y metales pesados . El carbón negro (BC) en sí mismo no es tóxico ni cancerígeno.

Lo que espero (pero estoy feliz de estar equivocado) es que en realidad estoy buscando las tres constantes en la siguiente expresión:

F a t t mi norte tu a t i o norte ( d ) = 1 k C + k yo ⋅ d + k q ⋅ d 2

En esta fórmula, d es la distancia entre la fuente de luz y los observadores, por lo que en nuestro caso sería la altura de la atmósfera terrestre (si asumimos una distribución homogénea de hollín/BC sobre la columna de aire). k C se llama el factor de atenuación constante , k yo es el factor de atenuación lineal , y k q significa factor de atenuación cuadrático .

Tal expresión ya sería muy útil, pero si hay ciencia sobre el efecto general de las partículas, eso sería mucho mejor. Sueño con tener una fórmula para la magnitud visible de las estrellas a simple vista en función de la concentración de partículas (para noches ideales, completamente negras y sin nubes).

Fondo

Mi pregunta está inspirada en ¿Qué efecto tienen los aviones en la visibilidad nocturna? que aún no tiene respuesta.

Soy consciente de que en la oceanografía física y en la biología marina existen amplios estudios sobre la atenuación de la luz debida a BC u otras sustancias disueltas en el agua , y la mayoría de los resultados de búsqueda se basan en eso.

Referencias y preguntas relacionadas

Respuestas (1)

La física de aerosoles es en realidad un tema antiguo, pero sigue siendo muy vibrante.

Un factor principal en la extinción (que suma la dispersión y la absorción) además de la distancia (que es casi constante cuando se observa una distancia cenital particular) es la longitud de onda. λ miras en comparación con el radio típico de partículas de aerosol r ya que su relación afecta el régimen de dispersión que observamos ( λ ≫ r , λ ≈ r , λ ≪ r ). Hay varios artículos sobre la influencia de los aerosoles en las observaciones, como este (Stubbs et al) para PanSTARRS o Patat et al (2018) sobre la extinción en Paranal, que también analiza la variabilidad temporal.

Observando las concentraciones típicas de aerosoles (por ejemplo, aquí por DWD ), parece que las partículas más pequeñas son más abundantes. Por lo tanto, estamos en los regímenes de dispersión de Rayleigh o Mie, donde la extinción se debe a la dispersión y no depende mucho de las propiedades reales de las partículas, aparte de su tamaño. La absorción real solo se vuelve importante para las partículas más grandes que son las menos abundantes.

En general, esto puede ser solo la mitad de una respuesta, pero demasiado larga para un comentario y tal vez le brinde pistas para realizar un seguimiento. Si le echas una mano al "humo, polvo y neblina" de Friedlander , también podría ser una buena lectura (especialmente los capítulos 5 y 13).

Gracias por los útiles consejos y enlaces. Según tengo entendido, las partículas (y en particular el hollín o BC) no son necesariamente un aerosol, es decir, una mezcla de partículas líquidas y sólidas, pero seguramente tendrán efectos similares (dispersión). Recuerdo vívidamente una discusión relacionada en 2010 sobre el comportamiento de la ceniza volcánica de Eyjafjallajökull .
Uh, la definición de aerosol es "partículas sólidas o líquidas suspendidas en un gas" (y donde tenemos efectos considerables que hacen que su tiempo de vida en la atmósfera difiera mucho del tiempo de caída libre en el vacío; por lo tanto, una roca del tamaño de un puño que cae del el cielo no es un aerosol, por supuesto). Sin embargo, sí, el hollín y el BC en la atmósfera son (una parte importante) del contenido de aerosoles de la atmósfera, especialmente en la región cercana a la superficie.
Sí, acabo de enterarme de que su definición (más general) de aerosol es la más utilizada. Curiosamente, algunas organizaciones distinguen entre partículas húmedas y secas; me dejé llevar por esa definición.
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