Deriving Physical Quantity for Measurement of Atmospheric Polarization and Its Correlation with Air Pollutants

For the purpose of recording polarization of the earth's atmosphere, the entire sky was photographed using the all-sky camera when the Sun was just above the horizon. The ratio and width of polarization were defined using the photograph, and a method to measure them was developed. Time-series photography of the polarization ratio and its width enabled us to qualitatively analyze the polarization phenomena which changes depending on the weather conditions. Findings indicated that polarization was co-related with air pollutants in a meaningful way. The polarization phenomena of the Earth's atmosphere are influenced by air pollutants. The more air pollutants exist in the air, the lower polarization ratio and the bigger polarization width it has. It is suggested that air pollutants disperses more photons, which makes it possible to observe the polarization phenomena in the vast area of the sky.

대기 편광 측정을 위한 물리량 도출 및 대기 오염 물질과의 상관관계

지구 대기에서의 편광 현상을 촬영하기 위해 태양이 지평선에 걸친 순간 편광필터와 전천 카메라를 이용하여 전천 사진을 촬영하였다. 사진으로부터 편광 현상에서의 편광비와 편광폭을 정의하고 이를 측정하는 방법을 개발하였다. 편광비와 편광폭의 시계열 촬영을 통해 기상 조건에 따라 매일 달라지는 편광 현상을 정량적으로 분석할 수 있게 되었고, 이것이 기상 요소 중 대기 오염 물질과 의미 있는 상관 관계를 보이고 있다는 것을 확인하였다. 대기 편광 현상은 대기 중 대기 오염 물질의 영향을 받는데 오염 물질이 많을수록 편광비는 작아지고 편광폭은 커지는 경향을 보였다. 이는 오염 물질이 광자를 더욱 산란시켜서 편광 현상을 관찰하는 하늘의 넓은 영역으로 퍼지게 하는 효과인 것으로 추측한다.