Спектральная "радуга" поможет ученым из РФ измерить потепление Арктики
Физики из России разработали остроумную методику очень высокоточных замеров температуры льдов и вод в Арктике по спектральной "радуге", возникающей при отражении света от молекул воды, говорится в статье, опубликованной в журнале Optics Letters.
"Дистанционное измерение температуры воды в условиях быстротекущей смены климата - очень важная задача. Используемые сегодня методы радиометрии замеряют температуру с погрешностью в 0,5 градуса, и наша методика поможет существенно повысить точность измерений", - объясняет Михаил Гришин из Московского Физтеха в Долгопрудном, чьи слова приводит пресс-служба МФТИ.
В начале 20 века известный сегодня индийский физик Чандрасекара Раман обнаружил, что свет в некоторых случаях особым образом взаимодействует с материей, меняя свои свойства при столкновении с молекулами химических веществ. То, какие свойства приобретают такие фотоны, зависит от физических характеристик подобных молекул, в том числе и температуры. Подобное свойство этого рассеянного света, который ученые называют Рамановским, позволяет определять состав молекул и многие их химические свойства, изучая спектр подобных фотонов.
Российские ученые обнаружили, что за данным излучением можно следить не только в лаборатории, но и на большом расстоянии от изучаемого объекта, и что его можно использовать для очень точной оценки температуры воды, экспериментируя с лазерами и обычной водой.
В рамках этих опытов физики "обстреливали" сосуд с водой при помощи лазера и наблюдали за спектром рассеянного ей света. Меняя температуру воды, Гришин и его коллеги следили за тем, как менялась спектральная "радуга" и пытались выделить в ней наиболее общие черты, которые отражают в себе температуру жидкости.
Как оказалось, некоторые элементы спектра Рамановского излучения очень сильно реагируют на изменения в температуре воды, и позволяют измерять ее с точностью, составляющей примерно 0,15 градуса Цельсия.
Сегодня климатологи наблюдают за состоянием арктических вод и льдов двумя путями - путем прямых наблюдений при помощи буев и самолетов, отличающихся невысокой точностью, и опосредованным образом, по концентрации хлорофилла и других веществ в океане и ледниках, которую можно замерить с орбиты при помощи спутников. Другие спутниковые системы замера температуры мирового океана и Арктики, к примеру, при помощи микроволн, отличаются низкой точностью и не годятся для климатических наблюдений.
Методика российских ученых, как утверждают ее авторы, позволит значительно повысить точность подобных замеров и сделать их более оперативными и менее зависимыми от теоретических моделей. По словам физиков, подобные спектрометры и лазеры можно устанавливать на беспилотники, автоматически курсирующие по Арктике и передающие данные в режиме реального времени климатологам и синоптикам. Это поможет нам лучше понимать, как быстро протекает глобальное потепление в Арктике, и какие последствия от этого можно ожидать.
