Espectrofotómetro de ozono Dobson

El espectrofotómetro Dobson , también conocido como Dobsonmeter , espectrómetro Dobson o simplemente Dobson , es uno de los primeros instrumentos utilizados para medir el ozono atmosférico .

El espectrómetro Dobson fue inventado en 1924 por el físico y meteorólogo británico Gordon Dobson . ^{[ 2 ]} Aquí se puede encontrar una historia del desarrollo del instrumento ^{[ 3 ]} y un ejemplar de uno de los instrumentos del propio Dobson se exhibe en el Departamento de Física de la Universidad de Oxford. ^{[ 4 ]}

Los espectrofotómetros Dobson se pueden usar para medir tanto el ozono total en columna como los perfiles de ozono en la atmósfera . ^{[ 5 ] [ 6 ]} El ozono es oxígeno triatómico, O _{3 ; las moléculas de ozono absorben} la luz UV dañina en la atmósfera antes de que llegue a la superficie de la tierra. No penetra radiación UVC en el suelo, ya que es absorbida en el ciclo ozono-oxígeno . Sin embargo, algunas ondas más largas y menos dañinas UVB y la mayor parte de la UVA no son absorbidas, ya que el ozono es menos opaco a estas frecuencias, por lo que penetran en el nivel del suelo de la Tierra en mayores cantidades. Las fuentes de luz utilizadas pueden variar. Además de la luz solar directa, se puede usar la luz del cielo despejado, la luna o las estrellas .

El espectrómetro Dobson mide el ozono total midiendo la intensidad relativa de la radiación UVB que llega a la Tierra y comparándola con la de la radiación UVA a nivel del suelo. Si se eliminara todo el ozono de la atmósfera, la cantidad de radiación UVB sería igual a la cantidad de radiación UVA en la superficie. Dado que el ozono existe en la atmósfera, el espectrómetro Dobson puede utilizar la relación entre la radiación UVA y UVB en la superficie para determinar la cantidad de ozono presente en la atmósfera superior , capaz de absorber la radiación UVC.

La relación se determina girando el dial R, que puede rotarse 300° en el instrumento. El espectrómetro compara dos intensidades de longitud de onda diferentes, UVB (305 nm) y UVA (325 nm), ^{[ 7 ]} para calcular la cantidad de ozono. Al girarlo, el dial R filtra y bloquea la luz de la longitud de onda UVA hasta que la intensidad de ambas longitudes de onda se iguala. La relación de las dos longitudes de onda incidentes se puede calcular una vez que las intensidades filtradas son iguales. Los resultados se miden en unidades Dobson , equivalentes a 10 μm de espesor de ozono comprimido a condiciones estándar de temperatura y presión (STP) en la columna. Si todo el ozono en la columna atmosférica que se está midiendo estuviera comprimido a STP, el espesor de la atmósfera comprimida en mm sería igual a un resultado en unidades Dobson dividido por 100.

La distribución vertical del ozono se obtiene mediante el método Umkehr . Este método se basa en la intensidad de la luz ultravioleta reflejada, en lugar de la directa . La distribución del ozono se deriva del cambio en la relación de las mismas frecuencias de pares UV a lo largo del tiempo, al atardecer. Una medición Umkehr dura aproximadamente tres horas y proporciona datos hasta una altitud de 48 km, siendo la información más precisa para altitudes superiores a 30 km.

El método Dobson tiene sus inconvenientes. Se ve muy afectado por los aerosoles y contaminantes atmosféricos, ya que también absorben parte de la luz en la misma longitud de onda. Las mediciones se realizan en un área pequeña en dirección al sol. Actualmente, este método se utiliza con frecuencia para calibrar datos obtenidos mediante otros métodos, incluidos los satelitales.

Existen algunas versiones modernizadas del espectrofotómetro Dobson que siguen proporcionando datos.

Se han fabricado alrededor de 120 telescopios Dobson, la mayoría por R&J Beck de Londres, de los cuales unos 50 siguen en uso hoy en día. Los más famosos son probablemente los números 31 y 51, con los que Joe Farman, del British Antarctic Survey, descubrió el agujero de ozono sobre el Polo Sur en 1984. El "Dobson Estándar Mundial", número 83, es propiedad de la NOAA (Administración Nacional Oceánica y Atmosférica) del Departamento de Comercio de los Estados Unidos, que también lo opera, al igual que el estándar secundario, el número 65.

El instrumento más antiguo que aún se utiliza es el número 8, ubicado en el tejado del Instituto Polar Noruego en Ny-Ålesund , Svalbard . Este instrumento contiene los últimos datos registrados, correspondientes a 1997.

El instrumento D003, operado en Kunming, China, reportó datos hasta agosto de 2009. El historial de las estaciones e instrumentos se puede encontrar en el Centro Mundial de Datos de Ozono y UV. ^{[ 8 ]}

Environment Canada ( Alan West Brewer ) desarrolló espectrofotómetros de monocromador doble y simple conocidos como espectrofotómetro "Brewer", producidos por Kipp & Zonen. ^{[ 9 ]}

• New Scientist, 20 de septiembre de 2008