FÖRELÄSNING 3
STRÅLNINGSBALANS OCH DESS KOMPONENTER
Solstrålning som når jordytan reflekteras dels från den, dels absorberas av jorden. Jorden absorberar dock inte bara strålning, utan sänder också ut långvågig strålning själv till den omgivande atmosfären. Atmosfären, som absorberar en del av solstrålningen och det mesta av strålningen från jordytan, avger också själv långvågig strålning. Mest av denna atmosfäriska strålning riktas mot jordens yta. Det kallasmotstrålning från atmosfären .
Skillnaden mellan flödena av strålningsenergi som kommer till jordens aktiva skikt och lämnar det kallasstrålningsbalans aktivt lager.
Strålningsbalansen består från kortvågig och långvågig strålning. Den innehåller följande element, som kallas komponenter i strålningsbalansen:direktstrålning, diffus strålning, reflekterad strålning (kortvåg), strålning från jordytan, motstrålning från atmosfären .
Låt oss överväga komponenterna i strålningsbalansen.
Hetero solstrålning
Energibelysningen av direktstrålning beror på solens höjd och atmosfärens genomskinlighet och ökar med ökande höjd över havet. Molnen i det nedre skiktet sänder vanligtvis helt eller nästan inte direkt strålning.
Våglängderna för solstrålningen som når jordens yta ligger i intervallet 0,29-4,0 mikron. Ungefär hälften av dess energi kommer från fluorsyntetiskt aktiv strålning. I området av PAR Dämpningen av strålning med en minskning av solens höjd sker snabbare än i det infraröda strålningsområdet. Ankomsten av direkt solstrålning, som redan nämnts, beror på solens höjd över horisonten, som varierar både under dagen och under året. Detta bestämmer det dagliga och årliga förloppet av direkt strålning.
Förändringen i direkt strålning under en molnfri dag (dygnsvariation) uttrycks av en unimodal kurva med ett maximum vid verklig solmiddag. På sommaren, över land, kan det maximala inträffa före middagstid, eftersom dammigheten i atmosfären ökar vid middagstid.
När man flyttar från polerna till ekvatorn ökar ankomsten av direkt strålning när som helst på året, eftersom detta ökar solens middagshöjd.
Det årliga förloppet för direktstrålning är mest uttalat vid polerna, eftersom det på vintern inte finns någon solstrålning alls, och på sommaren når dess ankomst 900 W / m². På medelbreddgrader observeras det maximala direktstrålningsmaximum ibland inte på sommaren, utan på våren, eftersom under sommarmånaderna, på grund av en ökning av innehållet av vattenånga och damm, minskar genomskinligheten i atmosfären / Minimumet faller på perioden nära vintersolståndet (december). Vid ekvatorn finns det två maxima lika med cirka 920 W/m² på dagarna för vår- och höstdagjämningarna och två minimum (cirka 550 W/m²) på dagarna för sommar- och vintersolståndet.
spridd strålning
Maximum av spridd strålning är vanligtvis mycket mindre än maximalt för direkt strålning. Ju högre solen är och ju större föroreningen av atmosfären är, desto större flöde av spridd strålning. Moln som inte täcker solen ökar mängden spridd strålning jämfört med klar himmel. Beroendet av ankomsten av spridd strålning av molnighet är komplext. Det bestäms av typen och mängden moln, deras vertikala kraft och optiska egenskaper. Den spridda strålningen från en molnig himmel kan fluktuera mer än 10 gånger.
Snötäcket, som reflekterar upp till 70-90 % av den direkta strålningen, ökar den diffusa strålningen, som sedan försvinner i atmosfären. Med en ökning av platsens höjd över havet minskar den spridda strålningen i klar himmel.
Daglig och årlig kurs spridd strålning under klar himmel motsvarar i allmänhet förloppet av direkt strålning. Men på morgonen uppträder spridd strålning redan före soluppgången, och på kvällen kommer den fortfarande in under skymningsperioden, det vill säga efter solnedgången. I årskursen observeras maximalt spridd strålning på sommaren.
Total strålning
Summan av spridd och direkt strålning som faller in på en horisontell yta kallastotal strålning .
Det är huvudkomponenten i strålningsbalansen. Dess spektrala sammansättning, jämfört med direkt och spridd strålning, är mer stabil och beror nästan inte på solens höjd när den är mer än 15 °.
Förhållandet mellan direkt och spridd strålning i sammansättningen av den totala strålningen beror på solens höjd, molnighet och föroreningar av atmosfären. Med en ökning av solens höjd minskar andelen spridd strålning på en molnfri himmel. Ju mer genomskinlig atmosfären är, desto mindre är andelen spridd strålning. Med kontinuerliga täta moln total strålning består helt av spridd strålning. På vintern, på grund av reflektionen av strålning från snötäcket och dess sekundära spridning i atmosfären, ökar andelen spridd strålning i sammansättningen av totalen märkbart.
Ankomsten av total strålning i närvaro av molnighet varierar över ett brett intervall. Dess största ankomst observeras på en klar himmel eller med ett litet molntäcke som inte täcker solen.
I det dagliga och årliga förloppet är förändringarna i den totala strålningen nästan direkt proportionella mot förändringen i solens höjd. I det dygnsförloppet inträffar vanligtvis den maximala totala strålningen med en molnfri himmel vid middagstid. I den årliga kursen observeras den maximala totala strålningen på norra halvklotet, vanligtvis i juni, på södra - i december.
reflekterad strålning. Albedo
En del av den totala strålningen som kommer till jordens aktiva skikt reflekteras från den. Förhållandet mellan den reflekterade delen av strålningen och den totala inkommande strålningen kallasreflektivitet , elleralbedo (A) given underliggande yta.
En ytas albedo beror på dess färg, grovhet, fuktighet och andra egenskaper.
Albedo av olika naturliga ytor (enligt V. L. Gaevsky och M. I. Budyko)
Yta | Albedo, % | Yta | Albedo, % |
Ny torr snö | 80-95 | Råg- och vetefält | 10-25 |
förorenad snö | 40-50 | potatisfält | 15-25 |
havsis | 30-40 | bomullsfält | 20-25 |
mörka jordar | 5-15 | ängar | 15-25 |
Torra lerjordar | 20-35 | torr stäpp | 20-30 |
Albedot av vattenytor på en solhöjd över 60 ° är mindre än albedot av land, eftersom solens strålar, som tränger in i vattnet, till stor del absorberas och sprids i den. Med en ren förekomst av strålar, A \u003d 2-5%, med en höjd av solen mindre än 10 ° A \u003d 50-70%. Den stora albedot av is och snö bestämmer vårens långsamma gång i polarområdena och bevarandet av evig is där.
Observationer av albedot av land, hav och molntäcke utförs med konstgjorda satelliter Jorden. Havets albedo gör det möjligt att beräkna vågornas höjd, albedot av moln kännetecknar deras kraft, och albedot för olika delar av landet gör det möjligt att bedöma graden av snötäckning av fält och tillståndet för vegetationen.
Albedon för alla ytor, och särskilt vatten, beror på solens höjd: den lägsta albedot inträffar vid middagstid, den högsta - på morgonen och kvällen. Detta beror på det faktum att vid en låg solhöjd ökar andelen spridd strålning i sammansättningen av den totala strålningen, vilket i Merän direkt strålning reflekteras från den grova underliggande ytan.
Långvågig strålning av jorden och atmosfären
markstrålningnågot mindre än den svarta kroppens strålning vid samma temperatur.
Strålningen från jordens yta är kontinuerlig. Ju högre temperatur den utstrålande ytan har, desto intensivare är strålningen. Det sker också en kontinuerlig emission av atmosfären, som absorberar en del av solstrålningen och strålningen från jordytan, själv avger långvågig strålning.
På tempererade breddgrader, med en molnfri himmel, är atmosfärisk strålning 280-350 W / m², och i fallet med en molnig himmel är den 20-30% mer. Cirka 62-64 % av denna strålning riktas mot jordens yta. Dess ankomst till jordens yta är atmosfärens motstrålning. Skillnaden mellan dessa två flöden kännetecknar förlusten av strålningsenergi från det aktiva lagret. Denna skillnad kallaseffektiv strålning Eeff .
Den effektiva strålningen från det aktiva skiktet beror på dess temperatur, på luftens temperatur och fuktighet, och även på grumlighet. Med en ökning av temperaturen på jordytan ökar Eeff, och med en ökning av temperatur och luftfuktighet minskar den. Moln påverkar särskilt den effektiva strålningen, eftersom molndroppar strålar nästan på samma sätt som jordens aktiva lager. I genomsnitt varierar Eef på natten och under dagen med en klar himmel på olika punkter på jordens yta inom 70-140 W / m².
daglig kurs effektiv strålning kännetecknas av ett maximum vid 12-14 timmar och ett minimum före soluppgången.årlig kurs effektiv strålning i regioner med kontinentalt klimat kännetecknas av ett maximum under sommarmånaderna och ett minimum på vintern. I områden med maritimt klimat är den årliga variationen av effektiv strålning mindre uttalad än i områden belägna inlandet
Strålning från jordytan absorberas av vattenånga och koldioxid som finns i luften. Men kortvågig strålning från solen överförs till stor del av atmosfären. Denna egenskap hos atmosfären kallas"växthuseffekt" , eftersom atmosfären i detta fall fungerar som glas i växthus: glaset överför solens strålar bra, värmer jorden och växterna i växthuset, men överför dåligt värmestrålningen från den uppvärmda jorden till det yttre utrymmet. Beräkningar visar att i frånvaro av en atmosfär skulle medeltemperaturen för det aktiva lagret av jorden vara 38°C lägre än vad som faktiskt observerats, och jorden skulle vara täckt med evig is.
Om ingången av strålning är större än uteffekten är strålningsbalansen positiv och det aktiva lagret av jorden värms upp. Med en negativ strålningsbalans kyls detta lager. Strålningsbalansen är vanligtvis positiv på dagen och negativ på natten. Ungefär 1-2 timmar före solnedgången blir den negativ och på morgonen i genomsnitt 1 timme efter soluppgången blir den positiv igen. Strålningsbalansens förlopp på dagtid med klar himmel ligger nära förloppet för direkt strålning.
Studiet av strålningsbalansen för jordbruksmark gör det möjligt att beräkna mängden strålning som absorberas av grödor och jord, beroende på solens höjd, grödornas struktur och växtutvecklingsfasen. För att utvärdera olika metoder för att reglera temperatur och markfuktighet, avdunstning och andra mängder, bestäms strålningsbalansen för jordbruksmarker för olika typer av vegetationstäcke.
Metoder för att mäta solinstrålning och komponenter i strålningsbalansen
För att mäta flöden av solstrålning användsabsolut ochsläkting metoder och därmed utvecklade absoluta och relativa aktinometriska instrument. Absoluta instrument används vanligtvis endast för kalibrering och verifiering av relativa instrument.
Relativa instrument används för regelbundna observationer vid ett nätverk av väderstationer, såväl som vid expeditioner och vid fältobservationer. Av dessa är termoelektriska enheter mest använda: aktinometer, pyranometer och albedometer. Mottagaren av solstrålning i dessa enheter är termoplar, sammansatta av två metaller (vanligtvis manganin och konstantan). Beroende på strålningsintensiteten skapas en temperaturskillnad mellan termostapelns kopplingar och en elektrisk ström av olika styrka uppstår, som mäts med en galvanometer. För att omvandla divisionerna av galvanometerskalan till absoluta enheter används omvandlingsfaktorer, som bestäms för ett givet par: aktinometrisk enhet - galvanometer.
Termoelektrisk aktinometer (M-3) Savinov - Yanishevsky används för att mäta direkt strålning som kommer till ytan vinkelrätt mot solens strålar.
Pyranometer (M-80M) Yanishevsky används för att mäta den totala och spridda strålningen som kommer till en horisontell yta.
Under observationer installeras den mottagande delen av pyranometern horisontellt. För att bestämma spridd strålning skuggas pyranometern från direktstrålning av en skuggskärm i form av en rund skiva monterad på en stång på ett avstånd av 60 cm från den mottagande ytan. Vid mätning av total strålning flyttas skuggskärmen åt sidan
Albedometer är en pyranometer monterad också. För mätning av reflekterad strålning. För detta används en enhet som låter dig vända den mottagande delen av enheten uppåt (för att mäta direkt) och nedåt (för att mäta reflekterad strålning). Efter att ha bestämt den totala och reflekterade strålningen med en albedometer, beräknas albedot för den underliggande ytan. För fältmätningar används M-69 marschalbedometer.
Termoelektrisk balansmätare M-10M. Denna enhet används för att mäta strålningsbalansen för den underliggande ytan.
Utöver de apparater som beaktas används även luxmätare - fotometriska anordningar för mätning av belysning, spektrofotometrar, olika anordningar för mätning av PAR etc. Många aktinometriska anordningar är anpassade för kontinuerlig registrering av strålningsbalansens komponenter.
En viktig egenskap hos solstrålningsregimen är solskenets varaktighet. Det används för att definieraheliograf .
I fält används oftast pyranometrar, marschalbedometrar, balansmätare och ljusmätare. För observationer bland växter är campingalbedometrar och luxmätare, samt speciella mikropyranometrar, mest praktiska.
Solstrålning
Solstrålning
elektromagnetisk strålning från solen och in i jordens atmosfär. Solstrålningens våglängder är koncentrerade i intervallet från 0,17 till 4 mikron med en max. vid en våg på 0,475 mikron. OK. 48% av energin från solstrålning faller på den synliga delen av spektrumet (våglängd från 0,4 till 0,76 mikron), 45% - på infraröd (mer än 0,76 mikron) och 7% - på ultraviolett (mindre än 0,4) µm). Solinstrålning - huvud. energikälla för processer i atmosfären, havet, biosfären, etc. Det mäts till exempel i energienheter per ytenhet och tidsenhet. W/m². Solstrålning vid atmosfärens övre gräns vid jfr. jordens avstånd från solen kallas solkonstant och är ca. 1382 W/m². När solen passerar genom jordens atmosfär förändras solstrålningen i intensitet och spektral sammansättning på grund av absorption och spridning av luftpartiklar, gasformiga föroreningar och aerosol. På jordens yta är solstrålningens spektrum begränsat till 0,29–2,0 µm, och intensiteten reduceras avsevärt beroende på innehållet av föroreningar, höjd över havet och molnighet. Direktstrålning når jordytan, dämpad när den passerar genom atmosfären, samt diffus, bildad genom direkt spridning i atmosfären. En del av den direkta solstrålningen reflekteras från jordytan och molnen och går ut i rymden; spridd strålning kommer också delvis ut i rymden. Resten av solinstrålningen i huvudsak. omvandlas till värme, värmer upp jordytan och delvis luften. Solstrålning, så arr., är en av de viktigaste. komponenter i strålningsbalansen.
Geografi. Modernt illustrerad uppslagsverk. - M.: Rosman. Under redaktion av prof. A. P. Gorkina. 2006 .
Se vad "solstrålning" är i andra ordböcker:
Elektromagnetisk och korpuskulär strålning från solen. Elektromagnetisk strålning täcker våglängdsområdet från gammastrålning till radiovågor, dess energimaximum faller på den synliga delen av spektrumet. Den korpuskulära komponenten i solen ... ... Stor encyklopedisk ordbok
solstrålning- Det totala flödet av elektromagnetisk strålning som sänds ut av solen och träffar jorden... Geografisk ordbok
Denna term har andra betydelser, se Strålning (betydelser). Den här artikeln saknar länkar till informationskällor. Information måste vara verifierbar, annars kan den ifrågasättas ... Wikipedia
Alla processer på jordens yta, oavsett vad de kan vara, har sin källa till solenergi. Studeras rent mekaniska processer, kemiska processer i luft, vatten, mark, fysiologiska processer eller vad som helst ... ... Encyclopedic Dictionary F.A. Brockhaus och I.A. Efron
Elektromagnetisk och korpuskulär strålning från solen. Elektromagnetisk strålning täcker våglängdsområdet från gammastrålning till radiovågor, dess energimaximum faller på den synliga delen av spektrumet. Den korpuskulära komponenten i solen ... ... encyklopedisk ordbok
solstrålning- Saulės spinduliuotė statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. solstrålning vok. Sonnenstrahlung, f rus. solstrålning, n; solstrålning, f; solstrålning, n pranc. rayonnement solaire, m … Fizikos terminų žodynas
solstrålning- Saulės spinduliuotė statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Saulės atmosferos elektromagnetinė (infraraudonoji 0,76 nm sudaro 45 %, matomoji 0,38–0,76 nm , 38in nm %) Ekologijos terminų aiskinamasis žodynas
Solstrålning av elektromagnetisk och korpuskulär natur. S. r. den huvudsakliga energikällan för de flesta processer som sker på jorden. Corpuscular S. r. består huvudsakligen av protoner med hastigheter på 300 1500 nära jorden ... ... Stora sovjetiska encyklopedien
E-post magn. och corpuskulär strålning från solen. E-post magn. strålning täcker våglängdsområdet från gammastrålning till radiovågor, dess energi. Maximum är i den synliga delen av spektrumet. Den korpuskulära komponenten av S. p. består av 2 kap. arr. från… … Naturvetenskap. encyklopedisk ordbok
direkt solstrålning- Solstrålning som kommer direkt från solskivan ... Geografisk ordbok
Böcker
- Solstrålning och jordens klimat, Fedorov Valery Mikhailovich. Boken presenterar resultaten av studier av variationer i jordens solinstrålning i samband med himmelska-mekaniska processer. Lågfrekventa och högfrekventa förändringar i solklimatet analyseras...
Den energibelysning som skapas av strålning som kommer till jorden direkt från solskivan i form av en stråle av parallella solstrålar kallas direkt solstrålning.
Direkt solstrålning som kommer in i atmosfärens övre gräns förändras över tiden inom små gränser, så det kallas solkonstanten (S0). Med ett medelavstånd från jorden till solen på 149,5 106 km är det cirka 1400 W/m2.
När flödet av direkt solstrålning passerar genom atmosfären försvagas det på grund av absorption (ca 15%) och spridning (ca 25%) av energi av gaser, aerosoler, moln.
Enligt Bouguers försvagande lag direkt solstrålning som kommer in på jordens yta med ett vertikalt (vinkelrätt) infall av strålar,
Formel
var? är atmosfärens insynskoefficient; m är antalet optiska massor av atmosfären.
Försvagningen av solflödet i atmosfären beror på solens höjd över jordens horisont och atmosfärens genomskinlighet. Ju lägre höjden är över horisonten, desto Mer optiska massor av atmosfären passerar solstrålen. För en atmosfärens optiska massa ta den massa som strålarna passerar när solen är i zenit (Fig. 3.1).
Figur 3.1. Schema för en solstråles väg i atmosfären på olika höjder av solen(tillgängligt när du laddar ner den fullständiga versionen av handledningen)
Tabell(tillgängligt när du laddar ner den fullständiga versionen av handledningen)
Ju längre solens strålar går i atmosfären, desto starkare absorberas och sprids de, och desto mer förändras deras intensitet.
transparensförhållande beror på innehållet av vattenånga och aerosoler i atmosfären: ju fler av dem, desto lägre är transparenskoefficienten för samma antal passbara optiska massor. I genomsnitt för hela strålningsflödet i en helt ren atmosfär? vid havsnivån är cirka 0,9, under faktiska atmosfäriska förhållanden - 0,70-0,85, på vintern är det något högre än på sommaren.
Ankomsten av direkt strålning på jordens yta beror på solens infallsvinkel. Flödet av direkt solstrålning som faller in på en horisontell yta kallas insolering:
Formel(tillgängligt när du laddar ner den fullständiga versionen av handledningen)
där h0 är solens höjd
Energibelysningen av direktstrålning beror på solens höjd och atmosfärens genomskinlighet och ökar med ökande höjd över havet. I de viktigaste jordbruksregionerna i Ryssland på sommaren ligger middagsvärdena för direktstrålningsenergibelysning i intervallet 700-900 W / m2. På en höjd av 1 km är ökningen 70-140 W / m2. På en höjd av 4-5 km överstiger belysningen av direkt strålning 1180 W / m2. Molnen i den nedre nivån sänder vanligtvis nästan helt inte direkt strålning.
Ankomsten av direkt solstrålning beror på solens höjd över horisonten, som varierar både under dagen och under hela året. Detta bestämmer det dagliga och årliga förloppet av direkt strålning.
Förändringen i direkt strålning under en molnfri dag (dygnsvariation) uttrycks av en unimodal kurva med ett maximum vid verklig solmiddag. På sommaren, över land, kan det maximala inträffa före middagstid, eftersom dammigheten i atmosfären ökar vid middagstid.
Årlig förlopp av direkt strålning det är mest uttalat vid polerna, eftersom det på vintern inte finns någon solstrålning alls, och på sommaren når dess ankomst 900 W / m2. På mellersta breddgrader observeras den maximala direktstrålningen ibland inte på sommaren, utan på våren, eftersom under sommarmånaderna, på grund av en ökning av innehållet av vattenånga och damm, minskar atmosfärens transparens. Minimumet faller på en period nära dagen vintersolståndet(december). Vid ekvatorn finns två maxima lika med cirka 920 W/m2. på dagarna av vår- och höstdagjämningarna och två minima (ca 55 W / m2) på dagarna för sommar- och vintersolståndet.
Ladda ner full version lärobok (med figurer, formler, kartor, diagram och tabeller) i en fil i MS Office Word-format
Det ljusa ljuset bränner oss med heta strålar och får oss att tänka på strålningens betydelse i vårt liv, dess fördelar och skador. Vad är solstrålning? Lektion skolans fysik uppmanar oss att börja bekanta oss med begreppet elektromagnetisk strålning i allmänhet. Denna term hänvisar till en annan form av materia - annorlunda än materia. Detta inkluderar både synligt ljus och det spektrum som inte uppfattas av ögat. Det vill säga röntgenstrålar, gammastrålar, ultraviolett och infrarött.
Elektromagnetiska vågor
I närvaro av en strålningskälla sprids dess elektromagnetiska vågor i alla riktningar med ljusets hastighet. Dessa vågor, som alla andra, har vissa egenskaper. Dessa inkluderar oscillationsfrekvensen och våglängden. Varje kropp vars temperatur skiljer sig från absoluta nollpunkten har egenskapen att avge strålning.
Solen är den främsta och mest kraftfulla strålningskällan nära vår planet. I sin tur sänder jorden (dess atmosfär och yta) själv ut strålning, men i ett annat intervall. Tittar på temperaturförhållanden på planeten under långa tidsperioder gav upphov till en hypotes om balansen mellan mängden värme som tas emot från solen och avges till yttre rymden.
Solstrålning: spektral sammansättning
Den stora majoriteten (cirka 99%) av solenergin i spektrumet ligger i våglängdsområdet från 0,1 till 4 mikron. Resterande 1% är längre och kortare strålar, inklusive radiovågor och röntgenstrålar. Ungefär hälften av solens strålningsenergi faller på det spektrum som vi uppfattar med våra ögon, cirka 44 % - på infraröd strålning, 9% - till ultraviolett. Hur vet vi hur solstrålningen är uppdelad? Beräkningen av dess fördelning är möjlig tack vare forskning från rymdsatelliter.
Det finns ämnen som kan gå in i ett speciellt tillstånd och avge ytterligare strålning med ett annat vågområde. Det finns till exempel en glöd vid låga temperaturer, som inte är karakteristiska för emission av ljus från ett givet ämne. Denna typ av strålning, som kallas självlysande, lämpar sig inte för de vanliga principerna för termisk strålning.
Fenomenet luminescens uppstår efter absorption av en viss mängd energi av ämnet och övergång till ett annat tillstånd (det så kallade exciterade tillståndet), som är högre i energi än vid ämnets egen temperatur. Luminescens uppträder under den omvända övergången - från ett upphetsat till ett bekant tillstånd. I naturen kan vi observera det i form av natthimlens glöd och norrsken.
Vårt ljus
Energin från solens strålar är nästan den enda värmekällan för vår planet. Dess egen strålning, som kommer från dess djup till ytan, har en intensitet som är cirka 5 tusen gånger mindre. Samtidigt är synligt ljus en av kritiska faktorer Livet på planeten är bara en bråkdel av solstrålningen.
Energin från solens strålar omvandlas till värme av en mindre del - i atmosfären, en större - på jordens yta. Där går det åt till uppvärmning av vatten och jord (övre skikt), som sedan avger värme till luften. Atmosfären och jordens yta sänder i sin tur upp infraröda strålar ut i rymden samtidigt som de svalnar.
Solstrålning: definition
Strålningen som kommer till ytan på vår planet direkt från solskivan kallas vanligtvis för direkt solstrålning. Solen sprider det åt alla håll. Med hänsyn till det enorma avståndet från jorden till solen kan direkt solstrålning var som helst på jordens yta representeras som en stråle av parallella strålar, vars källa är praktiskt taget i oändlighet. Området vinkelrätt mot strålarna solljus, får alltså den största mängden av det.
Strålningsflödestäthet (eller irradians) är ett mått på mängden strålning som faller in på en viss yta. Detta är mängden strålningsenergi som faller per tidsenhet och ytenhet. Detta värde mäts - energibelysning - i W/m 2. Vår jord, som alla vet, kretsar runt solen i en ellipsoid bana. Solen är i en av brännpunkterna för denna ellips. Därför varje år särskild tid(början av januari) intar jorden en position närmast solen och i en annan (början av juli) - längst bort. I detta fall varierar storleken på energibelysningen i omvänd proportion med avseende på kvadraten på avståndet till armaturen.
Vart tar solstrålningen som når jorden vägen? Dess typer bestäms av många faktorer. Beroende på geografisk latitud, fuktighet, molnighet, försvinner en del i atmosfären, en del absorberas, men de flesta når fortfarande planetens yta. I det här fallet reflekteras en liten mängd, och den viktigaste absorberas av jordens yta, under påverkan av vilken den värms upp. Spridd solstrålning faller också delvis på jordens yta, absorberas delvis av den och delvis reflekteras. Resten av det går ut i rymden.
Hur är fördelningen
Är solstrålningen homogen? Dess typer efter alla "förluster" i atmosfären kan skilja sig åt i deras spektrala sammansättning. Trots allt sprids och absorberas strålar med olika längd olika. I genomsnitt absorberas cirka 23 % av dess ursprungliga mängd av atmosfären. Cirka 26 % av det totala flödet omvandlas till diffus strålning, varav 2/3 faller på jorden. I huvudsak är detta en annan typ av strålning, annorlunda än originalet. Spridd strålning skickas till jorden inte av solens skiva, utan av himlens valv. Den har en annan spektral sammansättning.
Absorberar strålning främst ozon - det synliga spektrumet och ultravioletta strålar. Infraröd strålning absorberas av koldioxid (koldioxid), som för övrigt är mycket liten i atmosfären.
Spridning av strålning, vilket försvagar den, sker för alla våglängder av spektrumet. I processen omfördelar dess partiklar, som faller under elektromagnetisk påverkan, energin från den infallande vågen i alla riktningar. Det vill säga, partiklarna fungerar som punktenergikällor.
Dagsljus
På grund av spridning ändrar ljuset från solen färg när det passerar genom atmosfärens lager. Det praktiska värdet av spridning ligger i skapandet av dagsljus. Om jorden saknar atmosfär, skulle belysning endast existera på platser där direkta eller reflekterade solstrålar träffar ytan. Det vill säga atmosfären är källan till belysning under dagen. Tack vare det är det lätt både på platser oåtkomliga för direkta strålar och när solen är gömd bakom moln. Det är spridning som ger färg till luften – vi ser himlen blå.
Vad mer påverkar solstrålningen? Grumlighetsfaktorn ska inte heller räknas bort. När allt kommer omkring sker försvagningen av strålning på två sätt - själva atmosfären och vattenånga, såväl som olika föroreningar. Dammhalten ökar på sommaren (liksom innehållet av vattenånga i atmosfären).
Total strålning
Det avser den totala mängden strålning som faller på jordens yta, både direkt och diffus. Den totala solinstrålningen minskar i molnigt väder.
Av denna anledning, på sommaren, är den totala strålningen i genomsnitt högre före middagstid än efter den. Och under det första halvåret - mer än under det andra.
Vad händer med den totala strålningen på jordens yta? När man kommer dit absorberas det mestadels av det övre lagret av jord eller vatten och förvandlas till värme, en del av det reflekteras. Graden av reflektion beror på jordens yta. En indikator som uttrycker procentsats reflekterad solstrålning till dess totala mängd som faller på ytan, kallad ytalbedo.
Begreppet självstrålning av jordytan förstås som långvågig strålning som sänds ut av vegetation, snötäcke, övre vattenskikt och jord. Strålningsbalansen för en yta är skillnaden mellan dess absorberade och emitterade mängd.
Effektiv strålning
Det är bevisat att motstrålningen nästan alltid är mindre än den terrestra. På grund av detta bär jordens yta värmeförluster. Skillnaden mellan ytans inneboende strålning och atmosfärsstrålningen kallas den effektiva strålningen. Detta är faktiskt en nettoförlust av energi och, som ett resultat, värme på natten.
Det finns även på dagtid. Men under dagen kompenseras den delvis eller till och med blockerad av absorberad strålning. Därför är jordens yta varmare på dagen än på natten.
Om strålningens geografiska fördelning
Solstrålningen på jorden är ojämnt fördelad över året. Dess fördelning har en zonkaraktär och isoliner (anslutningspunkter samma värden) av strålningsflödet är inte alls identiska med de latitudinella cirklarna. Denna skillnad orsakas av olika nivåer av molnighet och genomskinlighet i atmosfären i olika regioner. klot.
Den totala solinstrålningen under året har störst värde i subtropiska öknar med lågmolnig atmosfär. Det är mycket mindre i skogsområden. ekvatorialbältet. Anledningen till detta är ökad molnighet. Denna indikator minskar mot båda polerna. Men i polernas region ökar det igen - på norra halvklotet är det mindre, i regionen snöiga och lätt molniga Antarktis - mer. Ovanför havens yta är solstrålningen i genomsnitt mindre än över kontinenterna.
Nästan överallt på jorden har ytan en positiv strålningsbalans, det vill säga samtidigt är inflödet av strålning större än den effektiva strålningen. Undantagen är regionerna Antarktis och Grönland med sina isplatåer.
Står vi inför global uppvärmning?
Men ovanstående betyder inte den årliga uppvärmningen av jordytan. Överskottet av absorberad strålning kompenseras av värmeläckage från ytan till atmosfären, vilket uppstår när vattenfasen ändras (avdunstning, kondens i form av moln).
Det finns alltså ingen strålningsjämvikt som sådan på jordens yta. Men det finns en plats termisk jämvikt- inflödet och värmeförlusten balanseras på olika sätt, inklusive strålning.
Kortsaldofördelning
På samma breddgrader på jordklotet är strålningsbalansen större på havsytan än över land. Detta kan förklaras av att lagret som absorberar strålning i haven har en stor tjocklek, samtidigt som den effektiva strålningen där är mindre på grund av kylan på havsytan jämfört med land.
Betydande fluktuationer i amplituden av dess fördelning observeras i öknar. Balansen är lägre där på grund av den höga effektiva strålningen i torr luft och lågt molntäcke. I mindre utsträckning sänks den i områden med monsunklimat. Under den varma årstiden ökar molnigheten där, och den absorberade solstrålningen är mindre än i andra regioner på samma latitud.
Naturligtvis är den huvudsakliga faktorn som den genomsnittliga årliga solstrålningen beror på latituden för ett visst område. Rekord "portioner" av ultraviolett ljus går till länder som ligger nära ekvatorn. Detta är nordöstra Afrika, dess östkust, Arabiska halvön, norra och västra Australien, en del av öarna i Indonesien, Västra delen Sydamerikas kuster.
I Europa tar Turkiet, södra Spanien, Sicilien, Sardinien, Greklands öar, Frankrikes kust (södra delen), samt delar av regionerna Italien, Cypern och Kreta den största dosen av både ljus och strålning.
Hur är det med oss?
Solens totala strålning i Ryssland distribueras, vid första anblicken, oväntat. På vårt lands territorium är det konstigt nog inte Svarta havets orter som håller handflatan. De största doserna av solstrålning faller på de territorier som gränsar till Kina och Severnaya Zemlya. I allmänhet är solstrålningen i Ryssland inte särskilt intensiv, vilket helt förklaras av vår nordliga geografisk plats. Minimal mängd solljus går till den nordvästra regionen - St. Petersburg, tillsammans med de omgivande områdena.
Solstrålningen i Ryssland är sämre än Ukraina. Där går den mest ultravioletta strålningen till Krim och territorier bortom Donau, på andra plats kommer Karpaterna med de södra regionerna i Ukraina.
Den totala (den inkluderar både direkt och spridd) solstrålning som faller på en horisontell yta ges av månader i specialdesignade tabeller för olika territorier och mäts i MJ / m 2. Till exempel sträcker sig solstrålningen i Moskva från 31-58 under vintermånaderna till 568-615 på sommaren.
Om solinstrålning
Solinstrålning, eller mängden användbar strålning som faller på en yta som är upplyst av solen, varierar mycket på olika geografiska platser. Årlig solinstrålning beräknas för en kvadratmeter i megawatt. Till exempel i Moskva är detta värde 1,01, i Archangelsk - 0,85, i Astrakhan - 1,38 MW.
När man bestämmer det är det nödvändigt att ta hänsyn till sådana faktorer som tiden på året (belysningsstyrkan och dagslängden är lägre på vintern), terrängens natur (bergen kan blockera solen), väderförhållanden som är karakteristiska för området - dimma , täta regn och molnighet. Det ljusmottagande planet kan vara orienterat vertikalt, horisontellt eller snett. Mängden instrålning, såväl som fördelningen av solstrålning i Ryssland, är data grupperade i en tabell efter stad och region, som indikerar den geografiska latituden.
Nödvändiga instrument och tillbehör: termoelektrisk aktinometer M-3, universell pyranometer M-80M, marschalbedometer, termoelektrisk balansmätare M-10M, universell heliograf modell GU-1, luxmeter Yu-16.
Den huvudsakliga energikällan som kommer till jorden är strålningsenergi som kommer från solen. Flödet av elektromagnetiska vågor som sänds ut av solen kallas solstrålning. Denna strålning är praktiskt taget den enda energikällan för alla processer som sker i atmosfären och på jordens yta, inklusive alla processer som sker i levande organismer.
Solstrålning förser växter med energi, som de använder i fotosyntesprocessen för att skapa organiskt material, påverkar tillväxt- och utvecklingsprocesserna, lövens placering och struktur, vegetationens varaktighet etc. Kvantitativt kan solstrålningen karakteriseras av ett strålningsflöde .
Strålningsflöde - detta är mängden strålningsenergi som kommer in per tidsenhet per ytaenhet.
I SI-systemet av enheter mäts strålningsflödet i watt per 1m 2 (W / m 2) eller kilowatt per 1m 2 (kW / m 2). Tidigare mättes det i kalorier per 1 cm 2 per minut (cal / (cm 2 min)).
1cal / (cm 2 min) \u003d 698 W/m 2 eller 0,698 kW/m 2
Solstrålningens flödestäthet vid atmosfärens övre gräns på ett medelavstånd från jorden till solen kallas solkonstanten S 0. Enligt det internationella avtalet från 1981, S 0 \u003d 1,37 kW / m 2 (1,96 1 cal / (cm 2 min)).
Om solen inte är i zenit kommer mängden solenergi som faller på en horisontell yta att vara mindre än på en yta som ligger vinkelrätt mot solens strålar. Detta antal beror på infallsvinkeln för strålar på en horisontell yta. För att bestämma mängden värme som tas emot av en horisontell yta per minut är formeln:
S' = S synd h ©
där S′ är mängden värme som tas emot per minut av en horisontell yta; S är mängden värme som tas emot av ytan vinkelrätt mot strålen; h© - vinkeln som bildas av en solstråle med en horisontell yta (vinkeln h kallas solens höjd).
När den passerar genom jordens atmosfär dämpas solstrålningen på grund av absorption och spridning av atmosfäriska gaser och aerosoler. Försvagningen av solstrålningsflödet beror på längden på den väg som strålen färdas i atmosfären och på atmosfärens genomskinlighet längs denna väg. Längden på strålens bana i atmosfären beror på solens höjd. Vid solens position i zenit passerar solens strålar mest genväg. I detta fall är atmosfärens massa som genomkorsas av solens strålar, d.v.s. massan av en vertikal luftpelare med en bas på 1 cm 2 tas som en konventionell enhet (m = 1). När solen går ner till horisonten ökar strålarnas väg i atmosfären, och följaktligen ökar också antalet färdade massor (m> 1). När solen är nära horisonten färdas strålarna den längsta vägen genom atmosfären. Beräkningar visar att m är 34,4 gånger större än när solen är i zenit. Försvagningen av flödet av direkt solstrålning i atmosfären beskrivs av Bouguer-formeln. transparensförhållande sid visar vilken del av solstrålningen som kommer in i atmosfärens övre gräns som når jordytan vid m = 1.
S m = S 0 kl ,
där S m är flödet av direkt solstrålning som når jorden; S 0 är solkonstanten; p- insynskoefficient; mär atmosfärens massa.
Transparenskoefficienten beror på innehållet av vattenånga och aerosoler i atmosfären: ju fler av dem, desto lägre är transparenskoefficienten för samma antal farbara massor. Transparenskoefficienten sträcker sig från 0,60 upp till 0,85.
Typer av solstrålning
direkt solstrålning(S′) är den strålning som kommer till jordytan direkt från solen i form av en stråle av parallella strålar.
Direkt solstrålning beror på solens höjd över horisonten, luftens genomskinlighet, molnighet, platsens höjd över havet och avståndet mellan jorden och solen.
spridd solstrålning(D) – en del av den strålning som sprids av jordens atmosfär och moln och som kommer in på jordens yta från himlens valv. Intensiteten av spridd strålning beror på solens höjd över horisonten, molnighet, luftgenomskinlighet, höjd över havet, snötäcke. Molnighet och snötäcke har ett mycket stort inflytande på diffus strålning, som på grund av spridningen och reflektionen av den direkta och diffusa strålningen som infaller på dem och deras återspridning i atmosfären kan öka det diffusa strålflödet flera gånger.
Spridd strålning kompletterar avsevärt direkt solstrålning och ökar avsevärt flödet av solenergi till jordens yta.
Total strålning(Q) är summan av direkta och diffusa strålningsflöden som kommer till en horisontell yta:
Före soluppgången, på eftermiddagen och efter solnedgången, med kontinuerlig molnighet, når den totala strålningen jorden helt, och på låga höjder av solen består den huvudsakligen av spridd strålning. På en molnfri eller lätt molnig himmel, med en ökning av solens höjd, ökar andelen direktstrålning i sammansättningen av totalen snabbt och på dagtid överstiger flödet det diffusa strålningsflödet många gånger om.
Det mesta av flödet av total strålning som kommer in på jordens yta absorberas av det översta lagret av jord, vatten och vegetation. I detta fall omvandlas strålningsenergin till värme, vilket värmer upp de absorberande skikten. Resten av det totala strålningsflödet reflekteras av jordytan och bildas reflekterad strålning(R). Nästan hela flödet av reflekterad strålning passerar genom atmosfären och går in i världsrymden, men en del av den sprids i atmosfären och återvänder delvis till jordens yta, vilket förstärker den spridda strålningen, och följaktligen den totala strålningen.
Reflektivitet olika ytor kallad albedo. Det är förhållandet mellan flödet av reflekterad strålning och hela flödet av total strålning som infaller på given yta:
Albedo uttrycks i bråkdelar av en enhet eller i procent. Således reflekterar jordens yta en del av det totala strålningsflödet lika med QA, och absorberas och omvandlas till värme - Q(1-A). Det sista värdet kallas absorberad strålning.
Olika landytors albedo beror främst på färgen och grovheten hos dessa ytor. Mörka och grova ytor har lägre albedo än ljusa och släta. Jordens albedo minskar med ökande fuktighet, eftersom deras färg blir mörkare. Albedovärden för vissa naturliga ytor anges i tabell 1.
Tabell 1 - Albedo av olika naturliga ytor
Reflexionsförmågan hos molnens övre yta är mycket hög, särskilt när deras kraft är hög. I genomsnitt är molnens albedo cirka 50-60 %, in enskilda fall- mer än 80-85%.
fotosyntetiskt aktiv strålning(PAR) - en del av det totala strålningsflödet, som kan användas av gröna växter under fotosyntesen. PAR-flödet kan beräknas med formeln:
PAR = 0,43S′ + 0,57D,
där S' - direkt solstrålning som anländer till en horisontell yta; D - spridd solstrålning.
PAR-flödet som faller på arket absorberas för det mesta av det, mycket mindre fraktioner av detta flöde reflekteras av ytan och passerar genom arket. De flesta trädslags blad absorberar cirka 80 %, reflekterar och överför upp till 10-12 % av det totala PAR-flödet. Av den del av PAR-flödet som absorberas av löven används bara några procent av strålningsenergin av växter direkt för fotosyntes och omvandlas till den kemiska energin hos organiska ämnen som syntetiseras av löven. Resten, mer än 95 % av strålningsenergin, omvandlas till värme och går främst åt transpiration, uppvärmning av själva bladen och deras värmeväxling med den omgivande luften.
Långvågig strålning av jorden och atmosfären.
Strålningsbalansen på jordens yta
Det mesta av solenergin som kommer in i jorden absorberas av dess yta och atmosfär, en del av den släpps ut. Strålning från jordens yta sker dygnet runt.
En del av strålarna som sänds ut från jordytan absorberas av atmosfären och bidrar därmed till uppvärmningen av atmosfären. Atmosfären skickar i sin tur strålar tillbaka till jordens yta, såväl som till yttre rymden. Denna egenskap hos atmosfären att lagra värme som utstrålas av jordens yta kallas växthuseffekt. Skillnaden mellan ankomsten av värme i form av motstrålning av atmosfären och dess förbrukning i form av strålning från det aktiva lagret kallas effektiv strålning aktivt lager. Den effektiva strålningen är särskilt stor på natten, då värmeförlusten från jordytan avsevärt överstiger inflödet av värme som utstrålas av atmosfären. På dagtid, när total solstrålning läggs till atmosfärsstrålningen, erhålls ett överskott av värme, som används för att värma marken och luften, förånga vatten osv.
Skillnaden mellan den absorberade totala strålningen och den effektiva strålningen från det aktiva skiktet kallas strålningsbalans aktivt lager.
Den inkommande delen av strålningsbalansen utgörs av direkt och diffus solstrålning, samt atmosfärens motstrålning. Utgiftsdelen består av reflekterad solstrålning och långvågig strålning av jordytan.
Strålningsbalansen är den faktiska ankomsten av strålningsenergi till jordens yta, som avgör om den kommer att värmas eller kylas.
Om inkomsten av strålningsenergi är större än dess förbrukning är strålningsbalansen positiv och ytan värms upp. Om inkomsten är mindre än konsumtionen är saldot negativ och ytan svalnar. Strålningsbalansen på jordens yta är en av de främsta klimatbildande faktorerna. Det beror på solens höjd, solskenets varaktighet, jordytans natur och tillstånd, atmosfärens grumlighet, innehållet av vattenånga i den, förekomsten av moln, etc.
Instrument för att mäta solstrålning
Termoelektrisk aktinometer M-3(Fig. 3) är utformad för att mäta intensiteten av direkt solstrålning på en yta som är vinkelrät mot solens strålar.
Aktinometerns mottagare är en termostapel av alternerande plattor av manganin och konstantan, gjorda i form av en asterisk. Termostapelns inre kopplingar är limmade på silverfolieskivan genom en isolerande packning, den sida av skivan som vetter mot solen är svärtad. Externa kopplingar limmas till en massiv kopparring genom en isolerande packning. Den är skyddad från uppvärmning av strålning med ett kromlock. Termostapeln är placerad i botten av ett metallrör, som är riktat mot solen vid mätningar. Den inre ytan av röret är svärtat och 7 membran (ringformiga förträngningar) är anordnade i röret för att förhindra spridd strålning från att nå aktinometermottagaren.
För observationer, pilen på basen av instrumentet 11 (Fig. 2) är orienterade mot norr och för att underlätta spårning av solen installeras en aktinometer enligt observationsplatsens latitud (per sektor 9 och risk på toppen av instrumentstativet 10 ). Att sikta mot solen görs med en skruv 3 och handtag 6 placerad på toppen av instrumentet. Skruven gör att du kan vrida röret i ett vertikalt plan, när handtaget roteras hålls röret bakom solen. För exakt inriktning mot solen görs ett litet hål i det yttre membranet. Mot detta hål i den nedre delen av enheten finns Vit skärm 5 . På korrekt installation enhet, bör en solljusstråle som tränger in genom detta hål ge en ljus punkt (kanin) i mitten av skärmen.
Ris. 3 Termoelektrisk aktinometer M-3: 1 – lock; 2, 3 - skruvar; 4 - axel; 5 - skärm; 6 - handtag; 7 - rör; 8 - axel; 9 - sektor av breddgrader; 10 - rack; 11 - bas.
Pyranometer universal M-80M(Fig. 4) är utformad för att mäta total (Q) och diffus (D) strålning. Genom att känna till dem kan man beräkna intensiteten av direkt solstrålning till den horisontella ytan S′. M-80M pyranometern har en anordning för att luta instrumentstativet med mottagaren nedåt, vilket gör det möjligt att mäta intensiteten av reflekterad strålning och bestämma albedot för den underliggande ytan.
Pyranometermottagare 1 är ett termoelektriskt batteri anordnat i form av en kvadrat. Dess mottagande yta är målad svart och vita färger i form av ett schackbräde. Hälften av termopil-övergångarna är under de vita cellerna, den andra hälften är under de svarta cellerna. Mottagarens ovansida är täckt med halvsfäriskt glas för att skydda den från vind och nederbörd. För att mäta intensiteten av spridd strålning är mottagaren skuggad med en speciell skärm 3 . Under mätningar installeras enhetens mottagare strikt horisontellt; för detta är pyranometern utrustad med en rund nivå 7 och ställskruvar 4. I botten av mottagaren finns en glastork fylld med ett vattenabsorberande ämne, som förhindrar att fukt kondenserar på mottagaren och glaset. När den inte används är pyranometermottagaren stängd med en metallkåpa.
Ris. 4 Universal pyranometer М–80М: 1 – pyranometerhuvud; 2 - hållarfjäder; 3 - skugggångjärn; 4 - ställskruv; 5 - bas; 6 – fällbart stativgångjärn; 7 - nivå; 8 - skruv; 9 - ställ med en torktumlare inuti; 10 – termostapelns mottagande yta.
Camping albedometer(Fig. 5) är utformad för att mäta intensiteten av total, spridd och reflekterande strålning i fältet. Mottagaren är ett pyranometerhuvud 1 monterad på en självbalanserande kardan 3 . Denna upphängning gör att du kan installera enheten i två lägen - med mottagaren upp och ner, och mottagarnas horisontalitet säkerställs automatiskt. När enhetens mottagande yta är placerad uppåt bestäms den totala strålningen Q. Sedan, för att mäta den reflekterade strålningen R, vrids albedometerhandtaget 180 0 . Genom att känna till dessa värden kan du bestämma albedo.
Termoelektrisk balansmätare M-10M(Fig. 6) är utformad för att mäta den totala strålningsbalansen för den underliggande ytan. Balansmätarens mottagare är en termostapel fyrkantig form bestående av många kopparstänger 5 lindad med konstantan tejp 10 . Hälften av varje tejpskruv är galvaniserad silverpläterad, början och slutet av silverskiktet 9 är termoelement. Hälften av korsningarna är limmade på toppen, den andra hälften - på de nedre mottagande ytorna, som används som kopparplattor 2 målad svart. Balansmätarens mottagare är placerad i en rund metallram 1 . Vid mätning är den placerad strikt horisontellt med hjälp av en speciell lappnivå. För att göra detta är balansmätarmottagaren monterad på en kulled. 15 . För att öka noggrannheten i mätningarna kan balansmätarens mottagare skyddas mot direkt solstrålning med en rund skärm 12 . Intensiteten av direkt solstrålning mäts i detta fall med en aktinometer eller en pyranometer.
Ris. 5 Resande albedometer: 1 – pyranometerhuvud; 2 - rör; 3 - kardanupphängning; 4 - handtag
Ris. 6 Termoelektrisk balansmätare М-10М: a) – schematiskt tvärsnitt: b) – separat termostapel; c) utseende; 1 - mottagarram; 2 - mottagningsplatta; 3, 4 - korsningar; 5 - kopparstång; 6, 7 - isolering; 8 - termostapel; 9 - silverskikt; 10 - konstantan tejp; 11 - handtag; 12 - skuggskärm; 13, 15 - gångjärn; 14 - bar; 16 - skruv; 17 - omslag
Instrument för att mäta solens varaktighet
utstrålning och belysning
Solskenets varaktighet är den tid under vilken direkt solstrålning är lika med eller större än 0,1 kW/m 2 . Uttryckt i timmar per dag.
Metoden för att bestämma solskenets varaktighet baseras på att registrera den tid under vilken intensiteten av direkt solstrålning är tillräcklig för att brinna igenom på ett speciellt band fäst i det optiska fokuset på en sfärisk glaslins, och är minst 0,1 kW/m 2.
Solskenets varaktighet mäts med en heliografanordning (fig. 7).
Heliograf universal modell GU-1(Fig. 7). Basen på enheten är en platt metallplatta med två ställ. 1 . Mellan stolpar på en horisontell axel 2 fast rörlig del av anordningen, bestående av en pelare 3 med limbus 4 och bottenstopp 7 , häftklamrar 6 med en kopp 5 och toppstopp 15 och glaskula 8 , som är en sfärisk lins. En sektor är fixerad i ena änden av den horisontella axeln 9 med latitudskala. När du flyttar den horisontella axeln 2 enhet från väst till öst och vrid den övre delen av enheten runt den, kolonnens axel 3 ställs parallellt med jordens rotationsaxel (världsaxeln). En skruv används för att fixera den inställda lutningsvinkeln för pelarens axel. 11 .
Övre del enheten kan roteras runt kolonnens axel 3 och fixeras i fyra specifika positioner. För detta används en speciell stift. 12 , som förs in genom hålet på lem 4 i ett av skivans fyra hål 13 fixerad på axeln 2 . Sammanträffande av lemhål 4 och disk 13 bestäms av sammanträffandet av märkena A, B, C och D på lemmen 4 med index 14 på disk.
Ris. 7 Heliograf universell modell GU-1.
1 - rack; 2 - horisontell axel; 3 - kolumn; 4 - limbus; 5 - kopp; 6 - fäste; 7 - betoning; 8 - glaskula; 9 - sektor; 10 - latitudindikator; 11 - skruv för fixering av axelns lutningsvinkel; 12 - stift; 13 - disk; 14 - index på disken; 15 - toppstopp.
På den meteorologiska platsen är heliografen installerad på en betong- eller trästolpe 2 m hög, på vars övre del är fixerad en plattform av brädor med en tjocklek av minst 50 mm, så att vid vilken som helst position av solen i förhållande till sidorna av horisonten, enskilda byggnader, träd och slumpmässiga föremål skymmer den inte. Den är installerad strikt horisontellt och är orienterad längs den geografiska meridianen och den meteorologiska stationens latitud; heliografens axel måste vara strikt parallell med världens axel.
Heliografkulan måste hållas ren, eftersom närvaron av damm, spår av nederbörd, dagg, rimfrost, rimfrost och is på bollen försvagar och förvränger bränningen på heliograftejpen.
Beroende på hur länge solskenet kan vara, bör en dags inspelning göras på ett, två eller tre band. Beroende på säsong ska raka eller böjda band användas, som ska läggas i koppens övre, mellersta eller nedre spår. Band för bokmärken inom en månad bör väljas i samma färg.
För att underlätta arbetet med heliografen installeras en stege med en plattform söder om stativet (pelaren) med enheten. Stegen ska inte röra stolpen och ska vara tillräckligt bekväm.
Luxmeter Yu-16(Fig. 8) används för att mäta den belysning som genereras av ljus eller artificiella ljuskällor.
Ris. 8 Luxmeter Yu-16. 1 - fotocell; 2 - tråd; 3 - meter; 4 - absorbator; 5 - terminaler; 6 - byte av mätgränser; 7 - korrigerare.
Enheten består av en selenfotocell 1 ansluten med tråd 2 med mätare 3 och absorbator 4 . Fotocellen är innesluten i en plastlåda med metallram, för att öka mätgränserna med 100 gånger sätts en absorbator av mjölkaktigt glas på höljet. Ljusmätaren är en magnetoelektrisk pekare, monterad i en plastlåda med ett fönster för vågen. Korrigeraren finns längst ner på fodralet. 7 för att nollställa pekaren, i den övre delen - terminaler 5 för anslutning av ledningar från fotocellen och handtaget för att byta mätgränser 6 .
Mätarskalan är indelad i 50 divisioner och har 3 rader med siffror, respektive, till tre mätgränser - upp till 25, 100 och 500 lux (lx). Vid användning av en absorbator ökar gränserna till 2500, 10000 och 50000 lux.
När du arbetar med en luxmeter är det nödvändigt att noggrant övervaka fotocellens och absorbatorns renhet; om de är smutsiga torkas de av med en bomullstuss doppad i alkohol.
Fotocellen vid mätningar är placerad horisontellt. Korrigeraren ställer in mätnålen på nolldelning. Fotocellen fästs på mätaren och mätningar görs efter 4-5 s. För att minska överbelastningen, börja med en större mätgräns och flytta sedan till lägre gränser tills pilen är i den arbetande delen av skalan. Avläsningen tas i divisioner av skalan. Med små avvikelser av nålen, för att förbättra mätnoggrannheten, rekommenderas det att byta mätaren till en lägre gräns. För att förhindra utmattning av selenfotocellen, var 5-10 minuters drift av enheten, är det nödvändigt att skugga fotocellen i 3-5 minuter.
Belysningen bestäms genom att multiplicera avläsningen med skalornas divisionsvärde och med korrigeringsfaktorn (för naturligt ljus är det 0,8, för glödlampor -1). Skaldelningsvärdet är lika med mätgränsen dividerat med 50. Vid användning av en eller två absorbatorer multipliceras det resulterande värdet med 100 respektive 10000.
1 Bekanta dig med designen av termoelektriska enheter (aktinometer, pyranometer, albedometer, balansmätare).
2 Bekanta dig med enheten för den universella heliografen, med metoderna för dess installation vid olika tider på året.
3 Bekanta dig med luxmeterns enhet, mät den naturliga och artificiella belysningen i publiken.
Skriv anteckningar i en anteckningsbok.
