|
GOMOS mittaa tähden spektriä GOMOS-instrumentilla halutaan selvittää ilmakehän kaasujen määriä. Näiden mittaaminen suoraan on hyvin hankalaa. Tämän vuoksi käytetään hyväksi inversio-menetelmiä ja GOMOS mittaakin jotain aivan muuta, nimittäin tähden spektriä. Tähden valo ilmakehän yläpuolella on kirkkaampi kuin ilmakehän läpi kulkeneena, koska ilmakehässä olevat kaasut imevät osan valosta itseensä. GOMOS mittaa tiedot spektrin vaimenemisesta. |
|
Tiedetään, miten tähden spektrin vaimeneminen on riippuvainen siitä, mitä kaasuja ilmakehässä on, joten saadaan muodostettua yhtälö mallia y=f(x), jossa y on tunnettu mittausdatasta laskettu transmissio, ja tuntematon parametri x on ilmakehän jonkin kaasun tiheys, joka halutaan selvittää. GOMOS:in inversio-ongelma voidaankin ilmaista kuvan avulla.
Todellisuudessa laskuihin vaikuttaa myös muita parametreja ja yhtälöt ovat monimutkaisemmat (näihin palataan myöhemmin).
Varmista, että muistat osiosta Valonsäde ilmakehässä mitä spektri tarkoittaa ja mikä on GOMOS:in mittausperiaate.
Mistä tiedetään miten aineet muuttavat spektriä?
Kaasujen spektriin jättämistä "sormenjäljistä" voidaan päätellä kuinka paljon mitäkin ainetta ilmakehä sisältää, kun tunnemme aineiden vaikutusalat. Aineiden vaikutusalat (cross section:it) ilmaisevat minkä aallonpituista säteilyä mikin aine imee tai sirottaa ja kuinka voimakkaasti. Varmista osiosta Valonsäde ilmakehässä, että absorptiovaikutusalojen merkitys on sinulle tuttu.
GOMOS:in inversio-ongelma
GOMOS:in datan prosessoinnin inversio-ongelma voidaan jakaa kahteen vaiheeseen: spektraali- ja vertikaali-inversioon (ks. kaavio). Transmissio aallonpituuden funktiona on laskettu vaimentuneen spektrin perusteella:
|
1. Spektraali-inversiossa erotetaan mittaustuloksena lasketusta transmissiofunktiosta eri aineita koskeva informaatio ja määritetään sen perusteella kunkin aineen viivatiheys mittauslinjalla, joka kulkee tähdestä GOMOS-instrumenttiin.
|
Mittaustuloksena
kaikille mittauskorkeuksille:
(Transmissio
aallonpituuden funktiona kullakin mittauslinjalla L,
Nj(L)
on kaasun j viivatiheys mittauslinjalla L
ja
|
|
2. Spektraali-inversion jälkeen suoritetaan vertikaali-inversio, jossa spektraali-inversiossa lasketuista viivatiheyksistä muodostetaan tiheysjakauma kullekin aineelle erikseen. |
(Nj(L)
kaasun j viivatiheys mittauslinjalla L,
|
Spektraali-inversio joudutaan tekemään kahdella eri tavalla, toisaalta ultraviolettisäteilylle ja näkyvälle valolle UVIS (ultra violet and visible) sekä infrapunavalolle IR (infra red). Tässä käsittelemme vain UVIS-säteilyn inversiota. Samat inversiomenetelmät eivät sovi IR-säteilylle, koska näillä aallonpituuksilla absorptioviivat ovat hyvin ohuita ja vaikutusalat eivät ole enää riippuvaisia pelkästään aallonpituudesta.
Tällä sivustolla perehdytään niihin menetelmiin, joilla kaasujen tiheydet saadaan laskettua transmissiodatasta. Kaikki GOMOS:in inversioon liittyvä on tutkijoiden vaativan työn tulosta. Tieteessä joudutaan usein muodostamaan erilaisia malleja, joita vertaillaan keskenään ja tutkitaan millä saadaan parhaimmat tulokset. Erilaiset ratkaisuissa käytetyt yhtälöt, lait ja menetelmät onkin saatu aikaan kokeilemalla ja vertailemalla tuloksia ja tutkimalla millä menetelmillä prosessoinnissa tapahtuva virhe olisi mahdollisimman pieni. Tätä kautta on kehitetty malleja, jotka kuvaavat tiettyjä ilmiöitä mahdollisimman hyvin. GOMOS:inkin datan prosessoinnissa käytetyt menetelmät ovat malleja, joilla saatavat tulokset on todettu oikeellisiksi.
,
toisaalta ns. Beerin lain mukaan:
kaasun j vaikutusala aallonpituuden funktiona.)
kaasun j tiheys mittauslinjan kohdassa s.)