А.П. Волошина, Т.В. Евневич, А.И. Земцова - Руководство к лабораторным занятиям по метеорологии и климатологии, страница 7

На широту места актинометр устанавливают следующим образом: отвинчивают винт 5 и соответствующее деление сектора 6 подводят к индексу, после чего снова закрепляют. Ось, вокруг которой осуществляется горизонтальный поворот трубки, должна располагаться в плоскости меридиана и иметь наклон на север в соответствии с широтой. С помощью винтов 7 и 8 трубка ориентировочно наводится на Солнце. Для точной наводки в наружной диафрагме сделано небольшое круглое отверстие 9.

Против этого отверстия в нижней части прибора имеется белый экран !О. При правильной установке прибора солнечный луч, проникающий через это отверстие, должен дать светлое пятно (зайчик) в центре экрана. Гелностат Для получения непрерывной записи прямой солнечной радиации на перпендикулярную поверхность трубка термоэлектрическо- 34 го актинометра монтируется на барабане с часовым механизмом (рис. !2). Этот барабан совершает за сутки полный оборот вокруг своей оси, которая расположена в плоскости меридиана под углом, соответствующим широте места.

При такой установке труб- Рис. 11. Термоэлектрический актннометр Савинова — Янишенского Рис. !2. Гелиостат с актино- метром Суммарная и рассеянная радиация Термоэлектрический пиранометр Янишевского Для измерения суммарной и отдельно рассеянной радиации служит термоэлектрический пиранометр. Приемная часть пиранометра представляет собой термоэлектрическую батарею, состоящую из манганиновых и константановых полосок (рис. !3). Все четные спаи термобатареи побелены магнезией, а нечетные — зачернены сажей. Для защиты от действия длинноволновой радиации и от ветра приемная поверхность 1, укрепленная на металлической подставке 2, покрыта стеклянным колпаком (рис. !4). ка актинометра непрерывно передвигается вслед за солнцем, вследствие чего сохраняется перпендикулярность приемной пластинки к солнечным лучам.

Такой прибор с вращающимся барабаном и автоматической наводкой на солнце называется г ел и остатом. Для регистрации термотока актинометра к нему подключают самопишущий гальванометр (гальванограф). Вся установка (термоэлектрический актинометр, гелиостат, гальванограф) носит название актинографа. Для измерения только рассеянной радиации пользуются теневым экраном 4, которым защищают приемную часть прибора от воздействия прямой солнечной радиации. Размеры экрана и стержня рассчитаны так, чтобы от центра приемной поверхности пнраиометра экран был виден под углом 10', т.

е. чтобы экраном закрывался участок неба вокруг Солнца радиусом 5'. Для этого диаметр экрана должен быть равен диаметру стеклянного колпака, а расстояние между экраном и приемной частью прибора в 5,7 раз больше диаметра экрана. Солнечная радиация, падающая на прибор, поглощается зачерненными спаями гораздо больше, чем белыми. Создается разность температур между зачерненными и белыми термоспаями, которая пропорциональна величине радиации, падающей на приемник. Разность температур в термобатарее обусловливает появление термотока, который измеряется гальванометром ГСА-1.

Величина падающей на прибор радиации пропорциональна числу делений У, на которое отклоняется стрелка гальванометра. Для определения суммарной радиации при солнце (отметки О' и д) обычно наблюдают одновременно по двум приборам— прямую радиацию о по актинометру и рассеянную О по пиранометру, затем нх суммируют: Я = 5' -~- В, где (14) О Если суммарную радиацию измеряют только по пиранометру (при отсутствии актинометра), то необходимо делать отсчеты при открытом У и при затененном и пиранометре. Рассеянную радиацию в этом случае вычисляют по формуле В=аи, (15) а вычисление прямой радиации делают следующим образом. Показание, соответствующее только прямой радиации, равное разности отсчетов (У вЂ” и), умножают на переводный множитель а и поправочный множитель Рь.

учитывающий зависимость чувствительности прибора от угла падения радиации. Этот поправочный множитель находят по графику, приложенному к паспорту пираиометра. Таким образом, (16) 3' = а(Л/ — и)Гь З Суммарная радиация представляет собой сумму величин О и 3'. При слабом солнечном сиянии Оа и в облачную погоду суммарная радиация равна рассеянной: Я =В. Рукоятка прибора на конце имеет втулку с резьбой, которая служит для привинчивания балансомера к большому шарниру.

Малый шарнир необходим для установки теневого экрана, применя. емого для затенения прибора от прямой солнечной радиации. Балансомер устанавливают строго горизонтально, затем подсоединяют к гальванометру типа ГСА-1. Так как чувствительность балансомера уменьшается с возрастанием скорости ветра (приемная поверхность не защищена стеклянным колпаком), то при измерениях необходимо вести наблюдения также и за скоростью ветра. В дневное время на верхнюю пластинку поступают следующие радиационные потоки (рис. 16, б): суммарная солнечная радиация Я=Я'+О; встречное излучение атмосферы (Е,)„от пластинки исходит ее собственное излучение Е,. На нижнюю пластинку поступают: радиация, отраженная от земной поверхности 17;, собственное излучение земной поверхности Е;, исходит от пластинки ее собственное излучение Е,.

Отклонение стрелки гальванометра 1У будет пропорционально разности «чистого» прихода радиации на верхнюю и нижнюю пластинки: (Я -1-Е,— Е,) — (Гс +Е, — Е„) =аФ„г1, (17) где а — переводный множитель прибора, Ԅ— поправочный мно. житель, учитывающий скорость ветра, на который нужно умножить показание балансомера при данной скорости ветра, чтобы получить показание балансомера при штиле.

Излучение верхней Е, и нижней Е, пластинок можно считать одинаковым; тогда выражение (17) примет следующий вид: ~ + Еа Ак Еэ = Я )~к (Еэ Еа) = аФеЖ. (17а) Так как разность Е,— Е, представляет собой эффективное излучение Е,э, то Я вЂ” )с„— Е = аФ,й( = В. (18) Формула (18) и выражает радиационный баланс земной поверхности В. Суммарная радиация и встречное излучение атмосферы составляют для земной поверхности приход тепла, а отраженная радиация и собственное излучение земной поверхности — расход.

Радиационный баланс может быть положительным, отрицательным и нулевым. В ночное время, когда Я и )с равны нулю, наблюдают только эффективное излучение. Днем длинноволновый радиационный баланс не измеряется, но его можно получить путем вычисления (19) В„=В+ )с„— Я, т. е. В„= — Еээ. 40 Стрелочный гальванометр ГСА-! Стрелочный гальванометр типа ГСА-1 предназначен для измерения силы тока в термобатареях актинометрических приборов. Принцип действия гальванометра основан на взаимодействии двух магнитных полей (рамки подковообразных магнитов). Гальванометр ГСА-1 состоит из корпуса прибора, подставки и кожуха (рис. 17).

В корпусе прибора помещен измерительный механизм, состоящий из рамки 1 и подковообразных магнитов 2. К рамке, намотанной из тонкой проволоки и подвешенной на растяжках между полюсами магнитов, присоединяется стеклянная стрелка, л которая может свободно перемещаться по шкале. При про- 3 хождении тока через рамку вокруг нее создается электромагнитное поле, взаимодейст- 4 вующее с полем постоянных Рис. 17. Схема стрелочнога гальнаномагнитов, вследствие чего рамка поворачивается вокруг метра ГСА-1 оси. Этому вращению противодействует упругость растяжек, иа которых подвешена рамка.

В результате рамка устанавливается в положение, при котором вращающий момент рамки, созданиьш взаимодействием полей тока и магнитов, уравновешивается противодействием растяжек. Угол поворота рамки пропорционален силе тока, проходящего через рамку гальванометра. Выводы рамки припаяны к клеммам 3, обозначенным на крышке корпуса «+» и «Р». Для измерения термотока большой силы в гальванометр вмонтировано добавочное сопротивление 4. Оно обозначено на крышке корпуса буквой С. В этих случаях актинометрический прибор подключают к клеммам «+» и «С».

В нижней части корпуса находится винт-арретир, который накоротко замыкает электрическую цепь гальванометра. В крышке сверху имеется корректорный винт, вращением которого можно установить стрелку гальванометра между 0 и 20. В вырезах шкалы укреплены зеркальная полоска и термометр.

Зеркальная полоска служит для выбора правильного положения глаза при отсчете по шкале: изображение стрелки в зеркале должно при отсчете закрываться самой стрелкой. Этим исключается ошибка на параллакс, т. е. искажение отсчета вследствие наблюдения по косому направлению. Для определения сумм радиации различного вида за сутки или меньший срок служит интегратор типа Х 603. 41 Гелиограф Приборы, которые служат для непрерывной записи продолжительности солнечного сияния, называются гелиографа ми. Существуют несколько систем гелиографов. В настоящее время применяется главным образом универсальный гелиограф Кемп- бела-Стокса (рис.

18). Приемной частью прибора служит стеклянный шар 1, в фокусе которого устанавливается чугунная дугообразная пластинка- чашка 2. Она имеет три паза для закладывания картонных лент. Каждый паэ служит для определенного времени года; 1 средний — для осени и весны, верхний — для зи- 7 мы, нижний — для лета. Ъ.= Лента закладывается так, чтобы ее среднее деление 3 точно совпало со средней 4 риекой на чашке прибора. Лента прокалывается иглой 7 на штифте, ко- 6 торый вставляется в специальное отверстие в чашке; этим фиксируется правильное положение ленты. При правильной установке ленты прокол приходится на второе часовое деление от ее середины.

Чашка гелиографа вращается около вертикальной оси и закрепляется в нужном положении штифтом 3. В зависимости от продолжиРис. 18. Универсальный гелисграф н ленты тельности возможного к нему солнечного сияния ис- пользуется различное число лент. При коротком дне (не более 9 час) чашка устанавливается с северной стороны шара и закрепляется штифтом в поло. женин Б, лента меняется только один раэ в сутки — после захода солнца. При продолжительности дня от 9 до 18 час ленту меняют два раза; после захода солнца и с 11 до 12 час по среднему солнечному времени.

Вечером чашка ставится в положение А, а в околополуденное время — в положение В. Если продолжительность солнечного сияния за сутки превышает 18 час, то положение 42 чашки и ленты меняют три раза: в 4, 12 и 20 час по среднему солнечному времени. На трех последовательно сменяемых лентах получаются записи соответственно за периоды 4 — 12, 12 — 20, 20 — 4 часа. При первой смене ленты чашка ставится в положение А, при второй — в положение В и при третьей — в положение Г. Если солнце не закрыто облаками, его лучи, пройдя сквозь шар, собираются в фокусе и прожигают ленту.