大気汚染が引き起こす視界低下と光散乱現象

視界低下のメカニズム

米国環境保護庁によると、大気汚染は硫酸塩、すす、土壌粉塵、有機炭素などの微小粒子が空気中に浮遊することで発生します。太陽光が大気を通過すると、これらの粒子が光を散乱し、視界が減少します。粒子のサイズと組成が散乱の程度を決定します。

霞（スモッグ）と視界

• 霞は大量の炭化水素や有機化合物が太陽光と反応して生成され、都市部で顕著に見られますが、風により農村部へも運ばれます。粒子は光波長と同程度かそれ以下のサイズで、光が粒子に当たると散乱が起こります。
• 粒子は大気中の降雨パターンにも影響し、微小な有機炭素粒子は水蒸気を吸着・保持し、土壌粉塵などは水蒸気を放出して雨となります。降雨が減少すると粒子が大気中に残り、視界がさらに悪化します。

レイリー散乱（Rayleigh Effect）

エンサイクロペディア・オブ・アースによれば、光波長が粒子より小さい場合に起こるレイリー散乱は、水平視界を制限し、波長に応じて80〜160マイル（約130〜260km）まで視界が低下します。光の放射量が減少し、対象物の見え方が悪くなります。

ミー散乱（Mie Scatter Effect）

ミー散乱は粒子サイズが光波長と同程度のときに起こり、光が全方向に散乱され、一部は元の方向に戻ります。ジョージア工科大学の研究によれば、ミー理論は粒子サイズと散乱方向に基づき散乱効率を定量化します。これにより、同サイズ粒子が光をどれだけ吸収・偏向するかが評価できます。