Приборы для измерения прямой солнечной радиации

Основные термины и понятия

Прямая солнечная радиация S – радиация, поступающая на землю непосредственно от солнечного диска в виде пучка параллельных солнечных лучей (ед. измерения мВт/см² или кал/см²·мин).

Рассеянная радиация D – часть солнечной радиации, поступающая на земную поверхность (ед. измерения кал/см²·мин).

Суммарная радиация Q – это сумма прямой солнечной радиации и рассеянной радиации.

Q = S + D

Интенсивность солнечной радиации S₁ – количество тепла приходящегося на единицу площади в единицу времени (интенсивность измеряется количеством тепла в калориях, поступающего в 1 минуту на 1 см² поверхности, расположенной перпендикулярно лучам солнца).

S₁ = S · sin h_o ,

где S₁ – количество тепла в калориях, получаемое в одну минуту на 1 см2 горизонтальной поверхности;

S – количество тепла, получаемое поверхностью перпендикулярной к солнечному лучу;

h_o – высота солнца, т.е. угол, образованный солнечным лучом с горизонтальной поверхностью.

Отраженная радиация R – это часть суммарной радиации, отраженная от земной поверхности.

Альбедо А – отношение отраженной радиации R ко всей суммарной радиации Q: А = R / Q – называется отраженной способностью данной подстилающей поверхности (измеряется в ).

Актинометр термоэлектрический М3 (АТ-50) – прибор предназначен для измерения прямой солнечной радиации. Устройство прибора показано на рисунке 1.1. приемником актинометра почерненный диск, выполненный из сусального серебра толщиной 0,003 мм и диаметром 11 мм. Обращенная к солнцу сторона его покрыта матово-черной эмалью, а к обратной стороне приклеена папиросная бумага. Диск помещен внутри корпуса трубки.

Прямая солнечная радиация, проникающая через отверстие трубы к диску, нагревает его. Разность температур внешних и внутренних слоев вызывает термоток, пропорциональный интенсивности радиации. Сила тока измеряется при помощи гальванометра, присоединенного к актинометру.

Установка прибора. Для выполнения наблюдений трубку устанавливают с помощью штатива, который ориентируется по стрелке на подставке прибора на север, затем ослабляют винт и ставят сектор широт. Ослабляют винт и, вращая трубку и рукоятку, нацеливают трубку на солнце. Ось штатива и рукоятка расположены по оси мира, и поэтому, вращая рукоятку, можно вести трубку за солнцем, лишь изредка поправляя наклон трубки.

Нацеливание производится с помощью экрана – на нижнем конце трубки, где должна концентрично располагаться тень от оправы входного кольца. Крышка одевается на трубку для контроля места нуля.

Рисунок 1.1 – Актинометр термоэлектрический М3 (АТ-50)

1 – крышка; 2,3 – винты; 4 – ось склонения; 5 – экран; 6 – рукоятка; 7 – трубка; 9 – ось мира; 10 – стойка; 11 – основание.

Измерение. Перед измерением открытая трубка нацеливается на Солнце на 2 минуты. Затем крышка надевается и через 25 с по гальванометру отсчитывается место нуля N₀. Через 20 с после снятия крышки три раза снимают отсчеты по гальванометру с интервалом 10 – 15 с. В среднее значение из трех отсчетов – Ń вносят поправку из поверочного свидетельства гальванометра - ∆Ń, тогда:

N = Ń - ∆N – N₀

Величина прямой радиации:

S = a·N

где N – вычисленный отсчет по гальванометру;

а – переводный множитель (выбирается по температуре гальванометра).

Для непрерывной записи изменения прямой солнечной радиации служит самописец, состоящий из актинометра на гелиостате и гальванографа или регистрирующего потенциометра, который называется актинографом.