Fisika atmosfer

Fisika atmosfer adalah sebuah cabang fisika untuk mempelajari atmosfer. Fisikawan atmosfer berusaha memodelkan atmosfer Bumi dan atmosfer planet lain menggunakan persamaan aliran fluida, model kimia, anggaran radiasi, dan proses transfer energi di atmosfer (serta bagaimana ini mengikat ke sistem lain seperti lautan). Untuk memodelkan sistem cuaca, fisikawan atmosfer menggunakan elemen teori hamburan, model propagasi gelombang, fisika awan, mekanika statistik dan statistik spasial yang sangat matematis dan terkait dengan fisika. Ini memiliki hubungan dekat dengan meteorologi dan klimatologi dan juga mencakup desain dan konstruksi instrumen untuk mempelajari atmosfer dan interpretasi data yang mereka berikan, termasuk instrumen penginderaan jauh. Pada awal era ruang dan pengenalan roket yang terdengar, aeronomi menjadi subdisiplin mengenai lapisan atas atmosfer, di mana disosiasi dan ionisasi penting

Pengindraan jauh

Kecerahan dapat menunjukkan reflektifitas seperti pada gambar radar cuaca tahun 1960 ini (dari Badai Abby). Frekuensi, bentuk dorongan, dan antena radar sangat menentukan apa yang dapat diamati.

Penginderaan jauh adalah perolehan kecil atau besar-besaran dari informasi suatu objek atau fenomena, dengan menggunakan rekaman atau perangkat penginderaan waktu nyata yang tidak bersentuhan fisik atau intim dengan objek (seperti dengan cara pesawat, pesawat ruang angkasa, satelit, boya, atau kapal). Dalam praktiknya, penginderaan jarak jauh adalah pengumpulan stand-off melalui penggunaan berbagai perangkat untuk mengumpulkan informasi pada objek atau area tertentu yang memberikan lebih banyak informasi daripada sensor di masing-masing situs mungkin menyampaikan.^[1] Dengan demikian, platform pengamat bumi atau satelit cuaca,laut dan platform boya cuaca yang mengamati atmosfer, pemantauan kehamilan melalui USG, pencitraan resonasi magnetik (MRI), tomografi emisi positron (PET), dan prob ruang angkasa adalah contoh dari penginderaan jauh. Dalam penggunaan modern, istilah ini umumnya mengacu pada penggunaan teknologi sensor pencitraan termasuk tetapi tidak terbatas pada penggunaan instrumen di pesawat terbang dan pesawat ruang angkasa, dan berbeda dari bidang terkait pencitraan lainnya seperti pencitraan medis.

Ada dua jenis penginderaan jauh. Sensor pasif mendeteksi radiasi alami yang dipancarkan atau dipantulkan oleh objek atau area sekitarnya yang diamati. Sinar matahari yang dipantulkan adalah sumber radiasi yang paling umum diukur dengan sensor pasif. Contoh-contoh sensor jarak jauh pasif termasuk fotografi film, infra-merah, perangkat tergandeng-muatan, dan radiometer. Pengumpulan aktif, di sisi lain, memancarkan energi untuk memindai objek dan area di mana sensor kemudian mendeteksi dan mengukur radiasi yang dipantulkan atau dihamburkan dari target. Radar, LIDAR, dan SODAR adalah contoh teknik penginderaan jauh aktif yang digunakan dalam fisika atmosfer di mana waktu tunda antara emisi dan pengembalian diukur, menetapkan lokasi, tinggi, kecepatan, dan arah suatu objek.^[2]

Penginderaan jauh memungkinkan untuk mengumpulkan data pada area berbahaya atau tidak dapat diakses. Aplikasi penginderaan jarak jauh meliputi pemantauan deforestasi di daerah-daerah seperti Cekungan Amazon, efek perubahan iklim terhadap gletser di daerah Kutub Utara dan Antartika, dan pemeruman dari kedalaman pantai dan kedalaman laut. Pengumpulan militer selama Perang Dingin menggunakan pengumpulan data tentang daerah perbatasan yang berbahaya. Penginderaan jauh juga menggantikan pengumpulan data yang mahal dan lambat di lapangan, memastikan dalam proses bahwa area atau objek tidak terganggu.

Platform orbital mengumpulkan dan mentransmisikan data dari berbagai bagian spektrum elektromagnetik, yang bersamaan dengan penginderaan dan analisis berbasis udara atau darat skala besar, menyediakan informasi yang cukup bagi para peneliti untuk memantau tren seperti El Nino dan fenomena jangka panjang dan pendek alami lainnya. Kegunaan lain termasuk berbagai bidang ilmu bumi seperti manajemen sumber daya alam, bidang pertanian seperti penggunaan dan konservasi tanah, dan keamanan nasional dan overhead, pengumpulan berbasis tanah dan stand-off di daerah perbatasan.^[3]

Radiasi

Ini adalah diagram musim. Selain kerapatan cahaya yang datang, disipasi cahaya di atmosfer lebih besar ketika jatuh pada sudut yang dangkal.

Fisikawan atmosfer biasanya membagi radiasi menjadi radiasi matahari (dipancarkan oleh matahari) dan radiasi terestrial (dipancarkan oleh permukaan dan atmosfer Bumi).

Radiasi matahari mengandung berbagai panjang gelombang. Cahaya tampak memiliki panjang gelombang antara 0,4 dan 0,7 mikrometer.^[4] Panjang gelombang yang lebih pendek dikenal sebagai bagian ultraviolet (UV) dari spektrum, sementara panjang gelombang yang lebih panjang dikelompokkan ke dalam bagian inframerah dari spektrum tersebut.^[5] Ozon paling efektif dalam menyerap radiasi sekitar 0,25 mikrometer,^[6] di mana sinar UV-c berada dalam spektrum. Hal ini meningkatkan suhu stratosfer terdekat. Salju memantulkan 88% sinar UV, sementara pasir memantulkan 12%, dan air hanya memantulkan 4% radiasi UV yang masuk. Semakin melirik sudut antara atmosfer dan sinar matahari, semakin besar energi yang dipantulkan atau diserap oleh atmosfer.^[7]

Radiasi terestrial dipancarkan pada panjang gelombang yang jauh lebih lama daripada radiasi matahari. Ini karena Bumi jauh lebih dingin daripada matahari. Radiasi dipancarkan oleh Bumi melintasi berbagai panjang gelombang, sebagaimana diformalkan dalam hukum Planck. Panjang gelombang energi maksimum adalah sekitar 10 mikrometer.

Referensi

1. COMET program (1999). Remote Sensing. Diarsipkan 2013-05-07 di Wayback Machine. University Corporation for Atmospheric Research. Retrieved on 2009-04-23.
2. Glossary of Meteorology (2009). Radar. Diarsipkan 2011-11-19 di Wayback Machine. American Meteorological Society. Retrieved on 2009-24-23.
3. NASA (2009). Earth. Diarsipkan 2006-09-29 di Wayback Machine. Retrieved on 2009-02-18.
4. Atmospheric Science Data Center. What Wavelength Goes With a Color? Diarsipkan 2011-07-20 di Wayback Machine. Retrieved on 2008-04-15.
5. Windows to the Universe. Solar Energy in Earth's Atmosphere. Diarsipkan 2010-01-31 di Wayback Machine. Retrieved on 2008-04-15.
6. University of Delaware. Geog 474: Energy Interactions with the Atmosphere and at the Surface. Diarsipkan 2014-10-30 di Wayback Machine. Retrieved on 2008-04-15.
7. Wheeling Jesuit University. Exploring the Environment: UV Menace. Diarsipkan August 30, 2007, di Wayback Machine. Retrieved on 2007-06-01.