En física del estado sólido , el Umkehr (que significa 'inversión', pronunciación alemana: [ˈʊmˌkeːʁ] , del alemán um 'alrededor' y kehr 'giro') es la variación temporal de la relación de la intensidad dispersada en dos longitudes de onda diferentes. El efecto Umkehr se observa cuando se realizan mediciones con un espectrofotómetro ultravioleta de la relación de las intensidades de la luz del cielo cenital de dos longitudes de onda en el ultravioleta solar cuando el sol está cerca del horizonte. La más corta de las dos longitudes de onda (intensidad I ) se absorbe fuertemente y la otra (intensidad I' ) se absorbe débilmente. Si se grafica el valor de log( I / I' ) frente al ángulo cenital del sol, se observa que esta relación de intensidad logarítmica disminuye a medida que aumenta el ángulo cenital hasta que se alcanza un mínimo para un ángulo cenital de aproximadamente 8° (cuando las longitudes de onda son 3114 y 3324 A). [1]
Este efecto fue observado por primera vez por FWP Götz en 1930. La medida de Umkehr se conoce habitualmente como valor N y se da por el logaritmo en base 10 de la relación de las intensidades del cielo cenital sin nubes en dos longitudes de onda diferentes escaladas por un factor multiplicativo 100 más una constante que depende de los instrumentos y la radiación extraterrestre. Los métodos para derivar la distribución vertical de las mediciones de Umkehr fueron desarrollados por Götz, GMB Dobson y AR Meetham en 1934, [2] utilizando el espectrofotómetro de ozono Dobson desarrollado por Dobson. En 1964, Carlton Mateer proporcionó un análisis sobre el contenido de información en las mediciones de Umkehr.
Considerando la luz que se dispersa sólo una vez en la atmósfera, la luz recibida por el instrumento en la superficie es aportada por la luz dispersada hacia abajo desde todos los niveles de la atmósfera. La cantidad de luz aportada por la dispersión en cualquier nivel particular depende de (a) el número de moléculas de aire en ese nivel y (b) la absorción por el ozono y la dispersión por las moléculas de aire tanto antes como después de la dispersión. A medida que aumenta la altura, la contribución del efecto (a) disminuye y la contribución del efecto (b) aumenta. Para un ángulo cenital dado, la contribución de la luz dispersada proviene de una capa bien definida de la atmósfera, que puede denominarse altura de dispersión efectiva. La altura de dispersión efectiva depende del coeficiente de absorción de ozono y del ángulo cenital solar, aumentando con cada uno de estos. La altura de dispersión efectiva siempre será mayor para longitudes de onda más cortas que se absorben con mayor fuerza. A medida que el sol se acerca al horizonte, las dos intensidades disminuyen, pero la intensidad I disminuye más rápidamente que I' . Sin embargo, cuando la altura de dispersión efectiva para la longitud de onda corta está por encima del máximo de ozono, I disminuye más lentamente que I' , porque la absorción de ozono ocurre principalmente en la trayectoria vertical más corta después del evento de dispersión, y la relación I/I' aumenta hasta que la altura de dispersión efectiva para I' también está por encima del máximo de ozono. Esta inversión (Umkehr) implica la existencia de un máximo de concentración de ozono en algún nivel en la atmósfera. [1]
El perfil de ozono resultante de la reducción de estas mediciones depende en gran medida del algoritmo utilizado. El algoritmo más actual es el de I. Petropavlovskikh y PK Bhartia (2004). [3]
