Ультрафиолетовый индекс (УФ) - это широко используемая система для прогнозирования количества УФ-излучения, которое, как ожидается, достигнет поверхности Земли в определенный день. Этот индекс выпускается ежедневно, чтобы информировать людей о силе солнечного ультрафиолетового излучения в регионе. Глядя на индекс, можно увидеть пронумерованную линейную шкалу, начинающуюся с нуля и заканчивающуюся около одиннадцати или чуть выше. С момента изобретения Национальной метеорологической службы (NWS) и Агентства по охране окружающей среды (EPA) в 1994 году УФ-индекс помог миллионам американцев планировать мероприятия на свежем воздухе, избегая при этом чрезмерного воздействия УФ-излучения. Следующие ниже шаги являются инструкциями о том, как вычислить УФ-индекс самостоятельно.
Шаги
Шаг 1. Начните с исходных данных, полученных двумя спутниками Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA)
- Эти данные включают в себя глобальные уровни озона, которые помогают прогнозистам определить уровни озона, которые, по их мнению, будут существовать через 24 часа.
- На основе этих данных компьютерные модели используют прогноз и угол наклона солнечного света для расчета силы ультрафиолета.
-
При расчете силы УФ-излучения ученые ориентируются только на диапазон длин волн от 280 до 400 нм.
Используются от 280 до 400 нм, поскольку этот диапазон УФ-излучения проходит через озон (на рисунке ниже показан полный диапазон УФ-света в электромагнитном спектре)
Шаг 2. Используйте эти предварительные данные, чтобы присвоить значение длине волны для расчета
- В условиях классной комнаты, где происходит этот расчет, эти исходные данные будут созданы, если нет доступа к спутниковой информации NOAA.
- Вычисленные значения можно сделать точными, зная тот факт, что озон поглощает более длинные волны меньше, чем более короткие волны, поэтому степень интенсивности УФ-излучения, когда он попадает на поверхность Земли, зависит от длины волны.
-
Гипотетические значения, показанные ниже, могут не полностью совпадать с тем, как NWS рассчитывает УФ-индекс, но точность взвешивания силы с меньшим значением для более коротких длин волн является правильным.
- Более короткие волны поглощаются озоном больше, чем более длинные волны, поэтому их сила у поверхности Земли слабее.
- Следуйте той же тенденции, что и в таблице ниже, когда вы работаете над своей проблемой.
Шаг 3. Используйте больше начальных значений того, как кожа человека реагирует на УФ-излучение
-
Когда была изобретена шкала УФ-индекса, на коже человека проводились тесты на каждой длине УФ-волны, чтобы увидеть эффекты.
Ученые обнаружили, что более короткие волны более опасны (более короткие волны имеют больше энергии)
- Чтобы включить эту информацию в расчет, требуется взвешивание УФ-излучения на разных длинах волн.
-
Это делается с использованием спектра действия эритемы Мак-Кинли-Диффи (дополнительную информацию см. В нижней части инструкций).
- Когда вы решаете свою задачу, взвешивайте длины волн в противоположном направлении от значений силы, указанных ранее.
- Более короткие длины волн имеют больший вес (более опасны), но более низкий коэффициент прочности (поскольку они больше поглощаются озоном), как показано в таблице ниже. Опять же, эти значения являются теоретическими, но они точно взвешены.
Шаг 4. Умножьте силу ультрафиолета на вес
- Воспользуйтесь калькулятором, чтобы умножить вес и силу рассматриваемой длины волны, и результатом будет прямая сила УФ-излучения на соответствующих длинах волн.
- Продолжая приведенный выше пример, в таблице ниже приведены гипотетические весовые коэффициенты для реакции кожи на длинах волн УФ.
Шаг 5. Суммируйте эффективную УФ-силу на каждой длине волны
- Как установили изобретатели УФ-индекса, сила УФ-излучения на каждой длине волны от 290 до 400 нм суммируется, чтобы представить общее воздействие УФ-излучения на кожу человека.
- Придерживаясь примера, показанного выше, общий эффект УФ-излучения равен 330 (85 + 175 + 70 = 330).
Шаг 6. Учтите, как облака и высота мешают УФ-излучению
- Было определено, что на каждый километр над уровнем моря величина УФ-излучения увеличивается на 6% (поэтому в расчетах вы добавляете 0,06 на каждый километр увеличения).
- Также известно, что УФ-излучение поглощается облаками, что снижает интенсивность УФ-излучения, попадающего на поверхность Земли.
-
Согласно EPA:
- 100% УФ пропускает, когда нет облаков.
- 89% передается, когда облака покрыты пятнами.
- 73% передается через разорванные облака.
- 31% передается при полной облачности.
Шаг 7. Выберите сценарий
- Чтобы продолжить пример, который мы делаем, давайте выберем высоту 5 километров (это высота Ла-Ринконада, Перу - один из самых высоких городов в мире) и скажем, что присутствуют рассеянные облака.
- Истинный эффект ультрафиолетового излучения должен быть скорректирован на 30% для высоты (6%, умноженные на 5 километров) и 89% для рассеянных облаков.
-
Затем вы умножаете общий УФ-эффект, рассчитанный ранее, на корректировку высоты и облачности.
Этот расчет будет выглядеть следующим образом: 330 x 1,30 x 0,89 = 381,81 (опять же, 30% -ное увеличение из-за возвышения будет умножено на 1,3, а не на 0,3, поскольку сила УФ-излучения увеличивается)
Шаг 8. Завершите расчет
- Чтобы завершить расчет, вам нужно разделить значение UV из предыдущего шага на число 25 (это еще одна часть, определенная изобретателями UV-индекса) и округлить до ближайшего целого числа.
-
Согласно EPA, в результате вычислений получается число от 0 до 15 или около того. Вы рассчитали УФ-индекс!
Для выбранного нами сценария УФ-индекс будет: 381,81 / 25 = 15,27, что округляется до 15
Шаг 9. Нанесите масштаб
По рассчитанному значению считайте шкалу УФ-индекса и соблюдайте предупреждения, связанные с этим значением (да, 15 очень опасно)
подсказки
- При определении истинного веса УФ-излучения на каждой длине волны (веса, использованные в приведенных выше инструкциях, являются гипотетическими), используйте спектр действия эритемы Мак-Кинли-Диффи. Информацию об этом можно найти ниже:
- https://www.esrl.noaa.gov/gmd/grad/neubrew/docs/UVindex.pdf