Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Прилади для вимірювання прямої сонячної радіації



Компенсаційний піргеліометр Онгстрема –прилад, який служить для вимірювання інтенсивності прямої сонячної радіації і його використовують у якості абсолютного приладу (рис. 1).

Приймачем приладу служать 2 однакові манганінові смужки, довжиною 19 мм, шириною 2 мм і товщиною 0,02 мм. Смужки 1, 2 (Рис. 1) встановлені у прямокутному вирізі ебонітової рамки 3 і покриті на зверненому до сонця боці шаром платинової черні і сажі. Задня частина смужок покрита ізоляційним шаром, поверх якого наклеєні спаї 4 і 5 термоелемента, що складається із пари мідь-константан. Термопари включені послідовно і кінці їх приєднуються до клем 6 і 7, розташованим на ебонітовій втулці 8. Нижні кінці смужок 1 і 2 з’єднані загальним довгим латунним стержнем з клемою 9, а верхні кінці смужок з’єдна-ні перша з контактом 11, а друга – з 12 перемикача 10. Перемикач 10 з’єднує одну і другу з них із клемою 13 у центрі втулки. Ебонітова рамка 3 встановлена на стержнях на деякій відстані від ебонітової втулки 8 і утворює з нею головку піргеліометра. Головка вставляється у захисний циліндр 14 (Рис. 2), довжиною близько 100 мм, діаметром 45 мм. Спереду циліндр закритий рамкою 15 з двома щільовидними отворами, розміром 5х23 мм. Під рамкою обертається завіса, якою можна затінити від сонця одну із смужок якщо повернути рукоятку 18, виведену ззовні. Трубка націлюється на сонце за допомогою ціликів 16 і екраном 17. Націлювання здійснюється обертанням черв’ячних гвинтів 20 і 21 штатива 19.

Принцип дії піргеліометра полягає у наступному: якщо у націленого на сонце піргеліометра освітити обидві смужки, то вони нагріваються однаково і кожна з них отримає однакову кількість тепла q, яка дорівнює потоку поглинутої радіації

 

q = Sdlb кал/хв, (5.7)

де S – інтенсивність прямої сонячної радіації, кал/см2·хв; d - коефіцієнт поглинання; l – довжина; b– ширина смужок у см.

Про рівність температур смужок можливо судити по тому, що струм, який проходить через гальванометр, увімкнений у коло термоелемента, рівний 0. Якщо залишити смужку 2 освітленою сонцем, а смужку 1 затінити завісою 18, то гальванометр покаже термострум. Нагріваючи затінену смужку 1, пропускаючи через неї електричний струм і підбираючи силу струму і такою, щоб гальванометр знову показав 0 можна досягнути знову рівність температур смужок. У цьому випадку будуть рівні і кількості тепла, які отримують обидві смужки за 1 хвилину.

Смужка 1 при цьому отримує тепло (по формулі Джоуля – Ленца)

 

q = 60cri2 кал/хв, (5.8)

де r – опір смужки; с – коефіцієнт пропорційності (с=0,24 кал/ерг). Звідси,

 

60cri2=Sdlb, (5.9)

таким чином інтенсивність прямої сонячної радіації

 

S=60cri2/dlb. (5.10)

Позначивши 60cr/dlb=К, одержимо

 

S=Кі2. (5.11)

Всі величини, які входять у коефіцієнт К, так званий перевідний множник, визначаються лабораторними фізичними вимірюваннями і дуже мало змінюються з часом, тому піргеліометр відноситься до абсолютних приладів.

Встановлення піргеліометра повинно здійснюватись у закритому від вітру місці. Наприклад у будці, яка не отоплюється. Вимірювання інтенсивності прямої сонячної радіації піргеліометром починають з визначення місця нуля гальванометра за яке приймають середнє арифметичне із 2 відліків по гальванометру при націленому на сонце піргеліометрі і вимкнутому компенсаційному струмі 1) при закритім глухою кришкою піргеліометрі 2) без кришки з завісою у нейтральному положенні коли обидві смужки освітлені. Після цього затіняють одну смужку, наприклад ліву, і повернувши вимикач підбирають реостатом силу компенсаційного струму таким чином, щоб показання гальванометра співпадало з місцем нуля. Після відліку сили струму по міліамперметру змінюють положення перемикача і завіси з лівих на праве. При цьому смужки міняються ролями: ліва освітлена, а у праву пропускається струм. Цю зміну необхідно виконати для запобігання помилок визначення місця нуля гальванометра і внаслідок неоднакової якості смужок. При спостереженнях необхідно записувати номери піргеліометра, міліамперметра, а також умови, які характеризують послаблення радіації атмосферою: хмарність, колір неба, дальність видимості, температуру і вологість повітря.

Обробка результатів спостережень полягає у введенні поправок до показань міліамперметра, після чого множенням виправлених показань на ціну поділки визначають силу струму і в амперах. Силу струму підносять до квадрату і помножують на перевідний множник К. Із одержаних трьох значень інтенсивності радіації розраховують середнє. При цьому відлік по правій смужці береться двічі. Повірка піргеліометрів здійснюється кожні 3-4 роки з метою визначення можливої зміни у часі коефіцієнта К.

Біметалічний актинометр Міхельсона. Актинометр – прилад для вимірювання прямої сонячної радіації у відносних одиницях – має приймачем тонку (0,07) мм чорну смужку 1 (рис. 3) із термобіметалу, тобто із 2 зварених смужок: заліза і інвару. Смужка, розміром 13х2 мм2 розташована

       
   
  Рис. 3. Схема біметалічного актинометра Міхельсона
 
 

 


під отвором 5 трубки 6, довжиною 53 мм з діафрагмою 7. Вона освітлюється сонцем з боку заліза, яке розширюється і відтягує вільний кінець біметалу униз. При цьому переміщення кінця смужки пропорційно інтенсивності радіації. Це зміщення збільшується стрілкою 3 із тонкої алюмінієвої фольги, якій для жорсткості надана коробчата форма. Стрілкою для відліку служить кварцова нитка 2. Зміщення нитки невелике, тому розглядається у мікроскоп 8-9. При цьому об’єктивом вісі і лінзою 9 окуляра створюється дійсне зображення нитки на окулярному мікрометрі 10. Мікрометр уявляє собою пластинку скла зі шкалою у 101 поділку. Зображення нитки і шкали створюється світлом, яке проходить через отвір 11 до дзеркальця 4. Дзеркальце вкрито матовою білою фарбою і розсіює світло, на фоні якого видно нитку. Встановлення біметалічного актинометра здійснюється за 10-20 хв. до спостереження на жорсткій основі щоб зображення нитки не розмивалося від струсу. Актинометр націлюється на сонце за допомогою ціликів 12-13 (рис. 4). Пучок променів, які прийшли через отвір 12, падає на центр хрестика 13. Для націлювання на сонце обертаються гвинти 14 і 15. При цьому корпус 16 знаходиться у тіні екрану 17 і набуває температури повітря, тобто відліки стають стійкими. Якщо нитку у мікроскопі не видно, то обертанням температурного гвинта 18 добиваються найбільшої яскравості поля зору. Після чого переміщенням лінзи 9 окуляра досягають чіткої видимості, знаходять нитку обертанням кремальєри 19 і фокусують нитку таким чином, щоб її було видно у вигляді 2 чорних смужок, які розділені світлим проміжком. За 2-3 хвилини до спостереження приймач відкривається для попадання на нього сонячної радіації, щоб випарувалася вода, яка поглинається рихлим шаром чорної фарби із платинової черні і сажі. Після цього приймач закривається на пів хвилини і обертанням температурного гвинта 18 зображення одного із країв нитки встановлюється біля 20 поділки шкали. При збільшенні температури повітря і корпусу нитка зміщується так як і під дією радіації, тому при зміні температури встановлювання нитки на 20 поділку здійснюється при різних положеннях температурного гвинта.

Вимірювання по актинометру Міхельсона починається з виконання першого (холодного) відліку точного положення одного із країв нитки при закритому приймачі, а потім відразу ж приймач відкривається і положення актинометру відносно сонця уточнюється.

Через 30 с з початку дії радіації на приймач виконується другий (гарячий) відлік того ж краю нитки і приймач закривається. Мірою інтенсивності радіації служить різниця положень нитки. Через 30 с виконують новий (холодний) відлік. Серія відліків звичайно складається із 3 гарячих і 4 холодних відліків.

Обробка вимірювань полягає у тому, що із кожного гарячого відліку віднімається арифметичне середнє із 2 сусідніх відліків. Різниці у поділках дають відносне показання актинометра. Для визначення абсолютної інтенсивності радіації у кал/см2·хв різниці або середню із цих різниць помножують на перевідний множник (a=0,0273), який визначається при повірці приладу. Таким чином,

 

S = [N1 - ½ (n1 – n2)] a, (5.12)

 

де N1 – гарячий, а n1 і n2 – холодні відліки. Множник a у актинометрів цієї моделі дещо збільшується (на 0,03 – 0,1%) із збільшенням температури актинометра на 1°, тому при спостереженні необхідно вимірювання температури по положенню температурного гвинта або по температурі повітря поблизу актинометра.

Повірка актинометрів Міхельсона здійснюється спостереженням сонячної радіації одночасно в одному і тому ж місці по актинометру і по піргеліометру або по повіреному з піргеліометром актинометру. Повірки актинометра здійснюються щорічно, але першу повірку здійснюють протягом півроку.

Термоелектричний актинометр Савінова-Янішевського.Цей при-лад призначений для вимірювань і реєстрації прямої сонячної радіації і може служити у якості контроль-ного приладу. Приймачем радіації служить диск 1 (рис. 5) із тонкої срібної фольги, діаметром 11 мм. Один бік диску, обернений до сонця, зачернений, до другого боку через цигарковий папір приклею-ються внутрішні спаї 2 зірко-подібної термобатареї. Зовнішні парні спаї 3 цієї батареї приклеєні до мідного кільця 4, яке затиснене у корпусі також поверх цигарково-го паперу. Зовнішні парні спаї 3 цієї батареї приклеєні до мідного кільця 4, яке затиснене у корпусі також поверх цигаркового паперу. Корпус приладу складається із 2 частин: чашки 5 і трубки 6 (рис. 6). Кільце 4 з термобатареєю вклада-ється у гніздо чашки 5. Вивіди від батареї 7 через клеми 8 виведені назовні крізь кожух 9. Кожух пригвинчується до корпусу гайкою 10. Трубка з корпусу забезпечена рядом діафрагм 11-12, які захища-ють приймач від сторонньої радіації неба, а також усувають вплив вітру. Діаметр найбільшої діафрагми 11 дорівнює 20 мм, що відповідає куту отвору у 10. Вивіди термобатарей приєднують до гальванометра, що дозволяє відразу вимірювати різницю температур приймача і корпусу, при цьому електрорушійна сила пропорційна цій різниці.

Встановлення актинометра (рис. 7) для спостережень вико-нується на стовпі основою 14 із стрілкою (на основі), яка направлена на північ, тоді стійка 15 направлена на південь. Вісь 16 розташована по вісі світу за допомогою сектора широт 17. На вісі 16 гвинтом 18 закріплюється вісь похилів 19. Трубка 6 націлюється на сонце обертанням навколо вісі 19 на терті, а навколо вісі 16 - за допомогою рукоятки 20. При націлюванні на сонце тінь від оправи зовнішньої діафрагми 11 розташовується концентрично на екрані 21. Для більш точного націлювання служить отвір в оправі 11 і чорна або біла точка на екрані 21. Трубка закривається зйомкою кришкою 22. Вивіди від термобатареї приєднуються до гальванометра.

Вимірювання по актинометру починається з націлювання на сонце трубки, яка повинна бути обов’язково відкрита до вимірювань на 3-5 хвилин щоб прогріти приймач і просушити його чорну фарбу. Потім кришка 22 надівається на трубку на час, який дорівнює інерції актинометра (25-30 с). Після цього виконується перший відлік місця нуля N0´, по гальванометру. Після відліку місця нуля необхідно знову відкрити актинометр на час, який дорівнює інерції актинометра. Коли трубка актинометра точно націлена на сонце починаються відліки по гальванометру N1, N2 і т. д. з інтервалами у 5-10 секунд (2-5 відліків) При необхідності відліки можуть продовжуватись протягом 10 – 20 хв. Після відліків трубка знову закривається для вторинного визначення місця нуля N0´´.

Обробка вимірюваньпочинається з підрахунку середнього із відліків по гальванометру при відкритому актинометрі, яке виправляється шкаловою поправкою гальванометра і віднімається місце нуля N0 гальванометру. Виправлений відлік є відносним показанням актинометра і його необхідно помножити на перевідний множник (α), який відповідає температурі гальванометру, в результаті чого отримуємо інтенсивність прямої сонячної радіації у кал/см2*хв.

 

S = [(N1 + N2 + … + Nn) / n + ∆N – (N0´ + N0´´) / 2] * αt. (5.13)

Вимірювання розсіяної і сумарної радіації виконується за допомогою піранометра.

Термоелектричний піранометр Янішевського призначений длявимірювань і реєстрації прямої сонячної радіації разом з радіацією сонця, розсіяної земною атмосферою (хмарами) і для вимірювання тільки одної розсіяної радіації а також для вимірювання частини прямої і розсіяної радіацій, відбитої від земної поверхні. Піранометром вимірюється радіація, яка надходить на дану звичайну горизонтальну поверхню з усіх точок на- півсфери. Піранометри застосовуються з квадратними батареями, розміром 2х2 (28 термопар), 3х3 (87 термопар) і 4х4 см (112 термопар). Конструкція піранометра з приймачем 3х3 см зображена на рис. 8. Для підвищення чутливості приладу застосовують 87 послідовно з’єднаних термоелементів із манганіну і константану, спаї яких відмічені кружками (рис. 8а) і знаходяться посередині чорних і білих полів або на поворотах 4 стрічки, яка заповнює квадрат зі стороною 32 мм. На деяких поворотах без кружків з’єднуються або 2 константанові 5, або 2 манганінових смужки, які створюють недіючі спаї, що змушує чорні і білі поля розташовуватись не смужками, а квадратами. Вивіди 7 зроблені із манганіну, для чого смужка 1 зроблена подвійної довжини. На рис. 8б показано вид зверху на головку піранометра з батареєю на основі 2 з виводом 3 і з половиною діафрагми 4, якій заважає перевернутися штифт 5 і гвинт 6. Скляний ковпак 8 (рис. 8б) входить в кільце 7 і прикривається кришкою 9 для захисту і визначення місця нуля гальванометра. Батарея встановлюється горизонтально за рівнем 10, який прикріпляється планкою 11 до корпусу. Вивіди батареї прикріпляються до клем 19. Головка встановлена на штативі, що складається із стійки 20, яка обертається на шпильках 14 і закріпляється гвинтом 13 у тринозі 21, положення якої регулюється двома гвинтами 15 під дією пружини 24, що притягує піранометр до основи 22. У стійці закріплена сушилка 12.

Піранометром можливо вимірювати також інтенсивність одної розсіяної радіації, для чого штатив піранометра повертається до сонця важелем 23 і екран 16, який прикріплений гайкою 25 до стержня 17, встановлюється гвинтом 18 на такій висоті, щоб весь скляний ковпак 8 піранометра опинився у тіні.

Альбедометри – це піранометри, які пристосовані для вимірювання не тільки радіації сонця і атмосфери Q = S´ + D і розсіяної радіації D, але і відбитої від землі радіації Rk, для чого приймач піранометра обертається то уверх, то униз. Відбиваюча здатність поверхней характеризується величиною альбедо

 

Ak = Rk / Q. 5.14

 

Для строкових відліків на метеомайданчику застосовується стаціонарний альбедометр або універсальні піранометри (рис. 9), які встановлюються на дерев’яній або металевій рейці на висоті 1,5 м над так званою природною поверхнею. Шарнір 1 дозволяє обертанням полиці направити стійку 2 приймачем униз. При цьому стійка обертається навколо вісі гвинта 4 таким чином, щоб затінювач 3 був направлений пралельно осі 1. Крім встановлюючих гвинтів 5 три гвинта 6 прикріпляють штатив до основи. З’єднання з гальванометром виконується гнучким дротом.

На мережі станції використовують також металеві стійки, які зариваються у грунт, причому вся стійка уявляє собою вид стаціонарного альбедометра (рис. 10). До неї приєднується головка піранометра 1 разом з іншими приладами: актинометром 2. балансоміром 3 і перемикачем 4 для з’єднання з гальванометром 5.

Похідний альбедометр(Рис. 11) – застосовується для вимірювання відбитої і сумарної, а також розсіяної радіацій у експедиційних умовах.

Встановлення піранометра (альбедометра) здійснюється на відкритому місці. Небо не повинно бути закритим біьше, чим до висоти 5-6º. Поверхня, альбедо якої досліджується, повинна бути однорідною на достатній відстані r у всі боки від місця встановлення альбедометра.

Вимірювання за допомогою піранометра (альбедометра) – здійснюється звичайно одночасно з вимірюваннями прямої сонячної радіації по актинометру. При закритім піранометрі визначається місце нуля. Потім піранометр відкривається і затіняється. Через проміжок часу, який дорівнює інерції піранометра (30-60с) виконується 2-3 відліки ND розсіяної радіації, що чергуються з відліками по актинометру. При відсутності хмар на диску сонця затіняючий екран опускається і після строку рівного інерції виконуються відліки сумарної радіації NQ, потім піранометр перевертається і після 30-60 с виконуються відліки відбитої радіації NR і знову виконуються відліки розсіяної радіації ND, яка могла змінитися за час спостережень.

Обробка вимірюваньскладається із підрахунку середніх для кожної серії спостережень, які виправляються шкаловими поправками і відмімається місце нуля. Далі виправлені таким чином показання піранометра ND, NQ, i NR виправляються ще на кут падіння радіації, так як від цього кута залежить чутливість піранометрів.

Розрахунок сумарної радіації виконується по формулі:

 

Q = [(NQ – ND)Fh + NDFD] αH, (5.15)

 

де Fh – коефіцієнт, який залежить від висоти сонця h, αH – перевідний множник для розрахунку інтенсивності радіації у кал/см2*хв.

Значення Fh – приведено у паспорті до піранометра. При обробці данних необхідно помножити на Fh не всі показання піранометра, а тільки ту його частину, яка відповідає дії прямої сонячної радіації S´ на горизонтальну поверхню або різницю між NQ і ND. Аналогічно виправлення вимагають також ND і NR осоередненим положенням FD.

Інтенсивність відбитої і розсіяної радіацій визначається по формулам:

 

R=NRFDαH (5.16)

D = NDFDαH (5.17)

 

Якщо виконувались паралельні з піранометром відліки незалежно від наявності хмар, то сумарна радіація визначається по-другому:

 

Q = S sin h + D або Q = S´ + D, (5.18)

 

де S´ - пряма сонячна радіація на горизонтальну поверхню, розрахована із показань актинометра.

Максимальна величина альбедо для снігу при низькому сонці =0,9. Найменше значення альбедо чистої спокійної води при високому сонці і високий берегах, порядка 0,05.

Повірка піранометразаснована на порівнянні вимірювань прямої сонячної радіації з показанням актинометра, який є абсолютним приладом.

Вимірювання балансу радіації,тобто залишкової радіації, яка дорівнює різниці між всіми радіаціями, які надходять на землю, і всіми радіаціями, які відходять від землі, здійснюється блансомірами. У балансомірів дві приймальних поверхні. Одна – чорна пластинка, яка обернена уверх, отримує сумарну короткохвильову радіацію Q = S´ + D, а також довгохвильову інфрачервону радіацію атмосфери ЕА. На нижню пластинку падає коротко-хвильова радіація RK, яка відходить від землі, а також невелика відбита частина RD довгохвильової радіації атмосфери і довгохвильове випромінювання землі ЕЗ.

Баланс радіації визначається як різниця по формулі

 

В = (S´ + D + Еа) – (ЕЗ + RK + RД). (5.19)

Балансомір термоелектричний. У термоелектричному балансомірі конструкції Янішевського вимірюєть-ся різниця температур верхньої 1 (рис. 12 а) і нижньої 2 мідних зачернений пластинок, товщиною 0,04 мм за допомогою спаїв 3 і 4 термоелементів, покритих сріблом на константановій смужці, яка намотана на мідному бруску 5.

Корпус складається із рамок, що прижимають краї пластинки. Термо-батарея і балансомір зображені на рис 12 б і 12 в. Радіаційний баланс визначається термоелектричним балансоміром, у якому одна зачернена приймальна пластинка направлена уверх до неба, а друга – униз до земної поверхні. Різниця у нагріванні пластинок 4 дозволяє визначити радіаційний баланс. Вночі він дорівнює ефективному випромінюванню.

Встановлення балансоміра виконується на кінці горизонтальної рейки на кульовому шарнірі перпендикулярно до сонячного вертикалу. На другому шарнірі встановлюється стержень з круглим екраном, який затіняє балансомір від прямої радіації таким чином, що його видно із центру приймача під кутом 10°.

На спеціальних металевих стійках балансомір розташовується паралельно піранометру і затінюється одним і тим же (почергово) або однаковим екраном на висоті 1,5 – 2 м над сухою або 0,5 м над вологою поверхнею землі. Вимірювання по балансоміру повинні складатися із не менш 3 відліків по балансоміру, вітроміру Третьякова і по актинометру.

Обробка вимірювань. У відліки по балансоміру вводяться поправки, розраховується середнє арифметичне із трьох або більшого числа відліків по вітроміру і гальванометру. Із середнього відліку по гальванометру віднімається місце нуля, яке визначається при роз’єднаному ланцюгу гальванометра. Виправлені відліки помножуються на поправочний множник, який відповідає середній швидкості вітру 2 м/с, а також на перевідний множник і визначається інтенсивність залишкової (без сонця) радіації B - S'. Пряма сонячна радіація, яка вимірюється в той же момент помножується на синус висоти сонця і вертикальна складова прямої сонячної радіації S' додається до результату спостережень по балансоміру

В = (В - S') + S * sin h. (5.20)

Розрахунок балансу довгохвильових потоків радіації, який можливий при невеликих (до 0,3 кал/см2*хв.) інтенсивностях розсіяної радіації виконується на основі рівняння

 

ВД = Еа – ЕЗ – RД, (5.21)

 

отже

 

ВД = (В - S') – D + RK. (5.22)

 

Повірка балансоміра здійснюється так як і піранометрів, методом сонця-тіні.

Термоелектричні прилади - актинометр, піранометр і балансомір – можуть бути також використані для безперервної реєстрації за допомогою запису радіації гальваноргафом (самопишучим мілівольтметром). З’єднання актинометра з гальванографом дає актинограф, затінений піранометр – піранограф, а балансомір (бажано затінений) – балансограф.

 

Вимірювання тривалості сонячного сяяння.Для вимірюваня тривалості сонячного сяяння використовуються геліографи, які автоматично реєстру-ють кількість годин за день, в які сонце не було закрито хмарами.

Геліограф універсальної моделі (рис.13). Основною частиною приладу служить скляна куля 8, яка разом з дугою 6 і закріпленою на неї чашкою 5 може обертатись навколо вертикальної вісі 7 разом з втулкою 3 і диском 4. На диску 4 є один отвір і 4 мітки А, Б, В і Г. Під диском 4 є нижній нерухомий диск з чотирма отворами.

Куля разом з чашкою і встановленою на ній стрічкою може бути встановлена в одному із чотирьох положень і закріплена штифтом 12, який вставляється в отвір диску 4 і під ним в один із отворів нижнього нерухомого диску. Причому одна із літер А, Б, В, Г при цьому встановиться проти вказівника 13.

Для встановлення геліографа по широті місця служить шкала, яка нанесена по краю сектора 9. Відпустивши гвинт 11, обертають весь прилад навколо горизонтальної вісі 2 і встановлюють його на широту місця спостережень напроти індексу 10 на одній із стійок 1. Після встановлення закріплюють гвинт 11.

Весь прилад закріплений стійками 1 на масивній металевій підставці.

Основною частиною приладу служить скляна куля, яка закріплена на підставці і діє як збиральне скло. На відстані головного фокусу скляної кулі розміщується сферична чашка, з внутрішнього боку якої у пази закладаються паперові стрічки з розбивкою на години.

Сонячні промені, які проходять через скляну кулю переломлюються і збираються у головному фокусі, який повинен бути точно розміщений на паперовій стрічці. Під дією сонячних променів на стрічці отримується пропалина у тому місці, де у даний момент знаходиться головний фокус кулі. З рухом сонця головний фокус кулі переміщується по стрічці і дає на ній безперервну лінію пропалини. У тому випадку, коли сонце закривається хмарами пропалина зупиняється і лінія пропалини переривається.

Паперова стрічка розграфлена по годинам істинного сонячного часу, тому по довжині пропалини можливо визначити тривалість сонячного сяяння.

Так як висота сонця над горизонтом впродовж року змінюється, а пропалина завжди повинна отримуватися на стрічці, на сферичній чашці приладу зроблені три паза, в які стрічки вкладаються в залежності від сезону: у верхній паз – взимку, у середній – весною і восени і в нижній – влітку. У короткий зимовий день стрічки кривої форми вставляються опуклістю униз, у верхній паз, а чашка встановлюється у положення Б і стрічки змінюються один раз на добу після заходу сонця. Вкладена стрічка закріпляється у пазу голкою 14.

Якщо тривалість дня більше 10 годин, то чашка звечора ставиться у положення А, а між 11-13 годинами по істинному сонячному часу змінюється стрічка і чашка переставляється у положення В (рис.13а). Весною і восени застосовуються прямі стрічки (рис. 13б), які вставляються у середній паз. Влітку криві стрічки ставляться у нижній паз, опуклістю уверх. Якщо тривалість дня більше 19 годин, то здійснюється ще одна зміна стрічок близько 19 – 21 години з перестановкою чашки в положення Г. Потім ще одна зміна з перестановкою чашки в положення А здійснюється між 3-5 годинами.

Зміна стрічок здійснюється один раз на добу після заходу сонця.

Встановлення геліографа.Геліограф встановлюється на відкритому місці, впродовж всього року доступному променям сонця від сходу зо заходу.

Геліограф встановлюється на дерев’яній дошці, яка прикріплена до дерев’яного стовпа або на кам’яному стовпі. Дерев’яний або кам’яний майданчик, на якому встановлюється прилад повинен бути суворо горизонтальним, що перевіряється по рівню.

Перед встановленням геліографа на стовпі необхідно перевірити його встановлення по широті, а потім зорієнтувати його по полуденній лінії. Для цього прилад у сонячний день встановлюють незадовго до істинного полудня на середину стовпа кулею на південь. У момент істинного полудня повертають геліограф таким чином, щоб у істинний полудень точка світла опинилася на центральній лінії вірно встановленої стрічки. У цьому положенні закріплюють прилад на дошці.

Недоліки геліографів полягають у тому, що слід сяяння сонця залежить від сорту скла кулі, фарби на стрічці і її вологості. Запис на стрічці звичайно починається тільки з інтенсивності радіації у межах 0,25 – 0,40 кал/см2*хв. Тривалість сяяння отримується збільшеною при купчастих хмарах внаслідок великого діаметру миттєвих пропалин при швидкій зміні світла і тіні.

Обробка записів геліографа –полягає у визначенні по стрічці тривалості сяяння сонця для кожної години шляхом вимірювання довжини пропалини по годинним проміжкам у десятих долях години. При довжині про палення, яка дорівнює годинному проміжку, записується 1,0, якщо пропалиною зайнята частина годинного проміжку, то відповідно розміру цієї частини записується 0,1, 0,2, 0,3 і т. д. Попередньо до знімання відліків перевіряється правильність встановлення стрічки по часу, по місцю проколу її голкою штифта. При правильному встановленні стрічки у геліографа універсальної моделі місце проколу може не співпадати з годинною поділкою, яка відстає на 2 години від середини (у геліографа звичайної моделі прокол приходиться на 14 годин). При відліках приймають до уваги навіть дуже слабкі пропалини і записи у вигляді окремих крапок.

 

Питання для самоконтролю

1. Як називається розділ метеорології, який вивчає потоки променевої енергії сонця.

2. Що таке інтенсивність сонячної радіації і у яких одиницях вона вимірюється.

3. Що називається прямою, розсіяною і сумарною сонячною радіацією?

4. Що називається відбитою сонячною радіацією, альбедо?

5. Які позначення і формули використовуються для визначення власного випромінювання землі, зустрічного випромінювання атмосфери і радіаційного балансу земної поверхні.

6. Які прилади використовують для вимірювання інтенсивності прямої сонячної радіації; конструкція, принцип їх дії і формули для розрахунку прямої сонячної радіації.

7. Які види радіації вимірюються за допомогою термоелектричного піранометра Янішевського, конструкція і принцип дії цього приладу.

8. Які види радіації вимірюються за допомогою альбедометрів. Конструкція, принцип дії цих приладів і формули для розрахунку радіацій.

9. Яким приладом вимірюється радіаційний баланс, конструкція, принцип дії і розрахунок радіаційного балансу.

10. Що таке тривалість сонячного сяяння і яким приладом вона вимірюється.




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.