Met SPEX en iSPEX meten we de eigenschappen van het fijnstof in de atmosfeer niet direct. We bepalen de eigenschappen van de stofdeeltjes aan de hand van metingen van zonlicht dat in de atmosfeer wordt verstrooid: we meten het spectrum en de polarisatie (of voorkeursrichting) van de blauwe lucht. Zonlicht is zo goed als ongepolariseerd: het heeft geen voorkeursrichting. Zo’n voorkeursrichting ontstaat pas wanneer bijvoorbeeld het zonlicht de hoek om gaat als het een stofdeeltje of molecuul tegenkomt dat het verstrooit. Daarom is de blauwe lucht sterk gepolariseerd. Detail: de polarisatierichting, gezien vanaf de grond staat dan loodrecht op de lijn tussen de zon en waar het stofdeeltje zich bevindt. In de DWDD uitzending hieronder wordt door Walter Lewin uitgelegd waarom de lucht blauw is en wolken wit zijn.

Walter Lewin legt in DWDD uit waarom de onbewolkte lucht blauw is en wolken wit zijn.

De hoeveelheid polarisatie (de polarisatiegraad) hangt sterk af van de grootte van het deeltje en van de chemische samenstelling ervan. Bij het verstrooien van zonlicht laten stofdeeltjes zo een unieke vingerafdruk achter in het spectrum en de polarisatie van het licht. En alleen door zowel het spectrum als de polarisatie te meten van verstrooid zonlicht onder meerdere hoeken kunnen we alle eigenschappen van het stof bepalen.

Door het spectrum en de polarisatie van het verstrooide zonlicht voor verschillende verstrooiingshoeken te meten, kunnen we van het fijnstof de hoeveelheid, de grootteverdeling en de chemische samenstelling (wat is het precies voor stof) bepalen.

Hier vind je artikelen van Hansen and Travis en van Hasekamp en Landgraf over de theorie achter het meten van fijnstof doormiddel van spectropolarimetrie.

iSPEX

Een iSPEX meting bestaat uit het monteren van het iSPEX-opzetstuk en het opstarten van de app. De telefoon wordt vervolgens gericht op meerdere stukken blauwe lucht. De telefoon heeft sensors die meten waar iSPEX naar kijkt en heeft een GPS voor locatiebepaling. De app zorgt ervoor dat alleen correcte metingen worden doorgestuurd naar een centrale database. Daar worden de metingen verzameld, gecombineerd met metingen van vaste meetstations en geïnterpreteerd. Op deze manier kan iedereen met iSPEX bijdragen aan de kaarten van stofwolken.

iSPEX spectrum van ongepolariseerd licht

iSPEX spectrum van gepolariseerd licht